冲抓工艺地下连续墙施工工法1 前言地下连续墙围护结构由于对周围环境影响小,墙体刚度大,止水性能好,是深基坑工程常用的围护方法之一。
在实际施工过程中还可根据设计要求,地下连续墙既可作为施工阶段的围护结构,亦可做结构正式复合墙体的一部分,因此在深基坑工程施工中具有较为广泛的应用范围。
根据基岩的坚硬程度和不同的设备组合,地下连续墙的成槽施工常采用三种施工工艺:纯钻法,先由冲击反循环钻进主孔,副孔采用钻劈法或平打法,该法较适合中等强度的基岩;钻凿法,该法用冲击反循环钻机与机械式抓斗配重凿联合作业,即由冲反钻机钻主孔,副孔由重凿多点破碎,排渣方法可由抓斗直接抓取或用泵吸反循环,该法较适合坚硬的基岩;凿铣法,即用重凿对基岩多点破碎后用液压铣削,每一循环进尺15~20cm,该法适合各种基岩,成槽质量高,但成本亦高。
在广州地铁五号线科韵路站的地下连续墙施工中,针对本工程地层软硬互生、微风化入岩的情况,我们采用了钻—抓—钻—冲—抓的成槽施工工艺,最大限度的利用了大型成槽的的机械使用率,加快了连续墙的成槽速度,最快实现了一台成槽机单个槽段六天成槽、一天一个槽段进行灌注的施工进度,三个多月完成本项目的全部地下连续墙的施工,取得了较好的社会效益和经济效益。
2 工法特点(1)围岩适应性广:针对不同的岩层,采用抓、抓冲抓、钻抓冲抓等不同的施工工艺,在软质~硬质岩层的地层施工中均可实现连续墙的成槽施工。
(2)机械化程度高:本工法的施工过程中,充分发挥关键大型机械设备的使用,尽量减少人工或成孔效率相对较低的钻孔作业,尽量利用关键设备——槽壁机,提高作业效率。
(3)成槽速度快:针对软硬互生岩层,采用导抓孔进行抓槽施工,解除了硬岩夹层对抓斗作业的限制,由于充分发挥了关键设备槽壁机的使用效率,加快了成槽进度。
(4)成槽质量好:由于采用抓斗进行槽段成型,成型质量较好,较传统的冲孔成槽及方锤冼槽成型好,保证了槽段成型质量;连续墙的墙面平整度较好。
(5)大型吊装设备进行钢筋笼吊放,减少钢筋笼的现场焊接作业,保证连接质量。
(6)双导管法进行水下混凝土灌注,保证连续墙水下混凝土灌注质量。
3 适应范围本工法较适宜于中硬以下的各类地层的地下连续墙施工,包括土层,全风化岩层、强风化岩层、中风化岩层及以上各种地质的互生岩层的成槽施工。
特别是对软硬互生的岩层的成槽施工,本工法更有其适用性,可极大拓展成槽机的施工适用性,提高连续墙施工成槽效率和进度。
特别注意,本工法不太适宜于坚硬以上的岩层(如微风化的花岗岩等)的成槽施工,对该类地层的连续墙成槽,可采用其它的成槽施工工艺。
4 工艺原理本工法根据围岩的情况不同,采取不同的成槽施工工艺,主要针对入岩后的中硬以下岩层,采取冲抓工艺进行成槽施工。
针对中硬以下互生岩层的力学性能,结合机械施工能力及充分发挥机械施工性能,采取先冲导抓孔及进行抓槽施工,提高机械成槽效率。
对中硬岩层先冲击成孔破坏原有岩层,利用冲抓工艺施工的关键设备——抓斗成槽机的机械切削能力进行入岩部分的槽段成形施工。
5 技术难点该工法的基本原理是在拟建地下连续墙的地面上,先构筑导墙,液压抓斗沿导墙壁挖土,并以倾斜仪测定抓斗的垂直度.然后通过操作纠偏液压推板调整液压抓斗的垂直状况,以控制成槽精度。
在挖槽同时用泥浆护壁,防止壁面土体坍落。
在成槽结束后,通过扫孔清孔工序,清除槽底浮渣,提高墙体承载力。
最后放入钢筋笼,进行水下混凝土浇筑。
采用冲抓工艺的地下连续墙施工存在以下技术难点:⑴槽孔建造方面:基于复杂的地质条件和墙体在开挖过程中要起围护和封水双重作用,槽孔建造要解决的难题有:在土砂层中保证槽壁的稳定;钻挖硬岩(不允许爆破)所需的机具和工艺;提高成槽精度(孔斜率,超、欠挖率),确保钢筋笼下设到位;提高清孔换浆质量,保证混凝土浇筑质量,减少接缝夹泥。
⑵墙体防水方面:选择合理可靠的墙段连接方法是地下连续墙防水和结构稳定的关键,为保证相邻槽段的无缝可靠连接,常规采用的方法是工字钢连接法和锁口管连接法。
因此,做好工字钢接头防水(或锁口管接头防水)是墙体防水的关键。
6 工艺流程及操作要点6.1 冲抓工艺连续墙施工工艺流程结合以上工艺原理,采用冲钻工艺施工地下连续墙的施工工艺流程如下:6.26.2.11234)导墙上口高出地面140mm ,以防止垃圾和雨水冲入导槽内污染或稀释泥浆;5)导墙开挖土方时,如果外侧土体能保持垂直自立时,则以土壁代替外模板,避免回填土。
否则外侧设模板。
砼强度达到设计要求后,墙背用粘土夯填密实,防止地表水渗入槽内,引起槽段塌方;6)导墙施工完成后,在槽底铺上40mm 厚50#水泥砂浆,在槽段未开挖前可作临时储浆或换浆沟用。
7)拆模后每隔2米安设上下两道支撑,支撑采用≥80mm 直径的圆木与[10槽钢支撑。
同时严禁重型机械在砼未达到设计强度之前靠近导墙行走,防止导墙变形。
导墙结构如下图:,由于材料性质的变24小时后,放重力沉淀3)成槽过程中,及时根据地层变化情况对泥浆参数进行检验、调整。
泥浆的储备量为挖槽最大单元体积的1.5~2倍。
泥浆质量控制的试验项目、取样时间与位置见下页表:泥浆检验时间、位置及试验项目导墙结构图6.2.3成槽施工1)成槽是地下连续墙施工中的关键工序,约占地下连续墙工期的一半时间,因此是提高工效缩短工期关键,同时成槽精度又是保证地下连续墙质量关键之一。
针对不同地质情况,连续墙主成槽可采用不同的施工工艺方法,施工中一般采用冲抓工艺施工,即钻—抓—钻—冲—抓的方法,成槽工艺流程如下:2(1800性;需随时检测钻杆的垂直精~1/300。
(2钻完导孔后,用槽壁机进行挖槽,槽壁机上有垂直最小显示装置,当偏差大于1/500时,则进行纠偏工作。
抓斗工作宽度2.7m ,连续墙预埋工字钢槽段的开控长度为7.0米,一个标准槽段需要三幅抓才能完成,通过砂层时,挖槽速度不宜太快。
对较硬的中风化岩和微风化岩,抓斗刃切削不动,需进行钻或冲槽,单元槽段成槽见下页图。
(3)钻切线孔从中风化岩面开始,在槽段导孔之间补切线钻孔,钻至墙底标高下0.1m 深,然后用槽壁机挖槽,能挖到底标高时则进行换浆工作,否则需冲槽(孔)。
(4)冲槽冲槽采用国产ZP-3冲击钻机施工,配备方形冲锤,冲锤平面尺寸为0.76m ×1.2m ,整体铸钢,重量在钻机牵引功能限制下尽量选用重锤。
对一个槽段,平面上从一端冲到另一端,每冲0.5m 厚的一层岩,用槽壁机清一次沉碴,这样可提高冲击效率。
冲槽至设计底标高下0.1m ,用槽壁机抓斗清完沉碴后即可换浆。
6.2.4连续墙接头施工连续墙接头是极其重要的施工环节,施工难度大,处理不好,将会给主体开挖及结构施工带来很多麻烦和困难,也会给围护结构留下长期质量隐患。
1)接头形式选定根据设计要求选定,连续墙接头一般采用预埋工字钢接头。
连续墙成槽施工工艺流程图2)接头施工方法当槽段开挖、清槽完成后,接头工字钢焊接在钢筋笼上,与钢筋笼吊装一起吊装入槽,工字钢外侧贴塑料泡沫,吊装到位后,工字钢背面回填砂包或粘土包压住。
工字钢接头塑料泡沫要绑扎牢固,因槽段深浮力较大,在下钢筋笼过程中,如有泡沫松脱上浮,要取出钢筋笼,重新固定泡沫再吊放。
工字钢接头示意图如下图所示意。
3)接头处理连续墙施工最难处理的就是接头刷除泥皮,因为人眼看不到接头面,整个处理过程只能靠经验。
连续墙接头采用工字钢形式,设计专用刷壁器,钢丝刷毛长40mm,刷壁器用钢板、型钢制作,刷毛用钢丝制作,毛长40mm。
刷壁时用吊机吊起刷壁器,紧贴接头面从上至下刷壁。
刷壁器每使用一次,都要立即用清水冲洗干净,及时更换损坏的钢丝。
刷壁器大样见下图:6.2.5110mm。
2(1)钢筋笼一般尽寸均较大,重理较重,加工时应严格控制好质量;钢筋笼保护层用320×100×5mm钢板纵横1.8m间距布置一块焊在钢筋网片外侧。
同时为保证加工和起吊时钢筋网片不变形,有一定刚度,在网片内设四组纵向钢筋桁架。
钢筋笼结构见下图。
(2)钢筋笼加工符合设计图纸和施工规范要求,钢筋笼加工按以下顺序;先铺设横筋,再铺设纵向筋,并焊接牢固。
焊接低层保护垫块,然后焊接中间桁架。
再焊接上层纵向筋和面层横向筋,然后焊接锁边筋,后焊接吊筋。
(3)钢筋笼制作过程中,预埋件、测量元件位置要准确,并保留出导管位置,钢筋保护层定位块用5mm厚钢板,焊于水平筋上。
起吊点附近的水平筋100%点焊,其于部位50%点焊。
(4)为保证砼灌注导管顺利插入,纵向主筋放在内侧,横向钢筋放在外侧;(5)纵向钢筋的底端距离槽底10cm ,同时钢筋底端稍向内弯折;(6)纵向钢筋搭接采用搭接双面焊,搭接长度5d ,且钢筋轴线在一条直线上; (7)制作网片时,在制作平台上焊上定位钢筋桩,以提高工效和保证制作质量; 3)钢筋笼吊放(1)钢筋笼的起吊、运输和吊放应周密地制订施工方案,不允许在此过程中产生不能恢复的变形。
钢筋笼的起吊见下图。
(2为防止钢筋笼吊起后在空中(3(4再吊放。
不能强行插放,否则会引起钢筋笼变形或使槽壁坍塌,产生大量沉渣。
6.2.5 连续墙水下混凝土灌注(1)清槽槽段开挖到设计标高后,采用置换法对槽底进行认真清理,将尚未沉淀的土碴从槽段上口同泥浆一道带出来,使槽内泥浆密度调整到1.15左右,再静止1h 的时间,等剩余泥碴沉到槽底,再采用槽底砂石吸力泵将沉碴集中吸出处理,槽口同时注入调整合格的泥浆,使槽段内泥浆最终达到各项指标。
清底工作示意图见下图。
(2220mm 。
400kg ,粗骨料最大粒径<40mm 0.55。
立即退回厂家。
(3)砼灌注设备配置灌注砼用的导管根据灌注速度及砼量选用直径Φ200mm 的钢管,导管壁厚3mm ,2m 长一节,最下部一节长度为4m ,采有内外套丝接头。
灌注混凝土的隔水栓采用预制混凝土塞。
料斗做成圆锥形,一次容量不小于2.5m3。
具体尺寸见下图。
导管料斗起吊机械采用冲击钻机。
钢筋笼的构造与起吊方法清底工作示意图(a ) 置换法(b ) 沉淀法(1。
234h 。
40.3 m ~0.5m 。
50.5m 以上深度的混凝土储存量V ≥4.8m3。
在第一次入料时,用两台6 m3以上的砼输送车,连续不断的往储料斗中输送混凝土。
6)混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h ,每个单元槽段的灌注时间不得超过6h 。
7)随着混凝土的上升,要适时提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土面以下一般保持 1.5~3m ,严禁将导管底端提出混凝土面。
提升导管时应避免碰撞挂钢筋笼。
8)设专人每30min 测量一次导管埋深及管外混凝土面高度,每2h 测量一次导管内混凝土面高度。
混凝土应连续灌注不得中断,间歇时间任何情况下不得超过30min 。
9)在一个槽段内同时使用两根导管灌注时,其间距应不大于3m ,导管距槽段端头不宜大于1.5m ,槽内混凝土面应均衡上升,各导管处的混凝土表面的高差不宜大于0.5m ,终浇混凝土面高程应高于设计要求0.3m ~0.5m ,等凿去浮浆后使其能符合设计要求标高。