连续墙是在地面上用抓斗式或回转式等的成槽机械,沿着开挖工程的周边,在泥浆护壁的情况下开挖一条狭长的深槽,形成一个单元槽段后,在槽内放大预先在地面上制作好的钢筋笼,然后用导管法浇灌混凝土,完成一个单元的墙段,各单元墙段之间以特定的接头方式相互连接,形成一条地下连续墙壁。
地下连续墙施工前要做好哪些准备工作?
①场地准备:
确定和安排机械所需作业面积:主要包括泥浆搅拌设备(泥浆搅拌设备以水池为主,水池总量为挖掘一个单元槽段土方量的2—3倍左右,即300—450m3);钢筋笼加工及临时堆放场地(其地基做加固);接头管和混凝土浇注导管的临时堆放场地以及其他用地。
②场地地基加固:
在地下连续墙施工中,挖槽、吊放钢筋笼和浇注砼等都要使用机械,安装挖槽机的场地地基对地下墙沟槽的精度有很大影响,所以安装机械用的场地地基必须能够经受住机械的振动和压力,应采取地基加固措施(换填表面软弱土层,整平和碾压地基,用沥青混凝土做简易路面为临时便道等);
③给排水和供电设备:
根据施工规模及设备配置情况,计算和确定工地所需的供电量,并考虑生活照明等,设置变压器及配电系统,地下连续墙施工的工程用水是十分庞大的工程,全面设计施工供水的水源及给水管系统。
④护壁泥浆的稳定:
泥浆的主要作用是护壁,其次是携沙、冷却和润滑,泥浆具有一定的密度,在槽内对槽壁产生一定的静水压力,相当于一种液体支撑,槽内泥浆面如高出地下水位0.6米—1.2米,能防止槽壁坍塌,关于地下连续墙的槽壁稳定性问题可以通过计算公式确定如梅耶霍夫的沟槽稳定临界高度公式。
地下连续墙的操作流程
在槽段开挖前,沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙,采用现浇混凝土或钢筋混凝土浇筑。
导墙深度一般为1.2~1.5m,其顶面略高于地面10~15cm,以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100~200mm,内墙面应垂直,内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为40~60mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为±10mm,内外导墙间距允许偏盖±5mm,导墙顶面应保持水平。
导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土壁代模,以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时,应用粘性土分层夯实,以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。
在挖基槽前先作保护基槽上口的导墙,用泥浆护壁,按设计的墙宽与深分段挖槽,放置钢筋骨架,用导管灌注混凝土置换出护壁泥浆,形成一段钢筋混凝土墙。逐段连续施工成为连续墙。施工主要工艺为导墙、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墙段接头处理等。
(1)导墙
导墙通常为就地灌注的钢筋混凝土结构。主要作用是:保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状;容蓄部分泥浆,保证成槽施工时液面稳定;承受挖槽机械的荷载,保护槽口土壁不破坏,并作为安装钢筋骨架的基准。导墙深度一般为1.2~1.5米。墙顶高出地面10~15厘米,以防地表水流入而影响泥浆质量(图1)。导墙底不能设在松散的土层或地下水位波动的部位。
(2)泥浆护壁
通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变,灌注混凝土把泥浆置换出来。泥浆材料通常由膨润土、水、化学处理剂和一些惰性物质组成。泥浆的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮,从而使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上,防止地下水的渗水和槽壁的剥落,保持壁面的稳定,同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出地面的功能。
在砂砾层中成槽必要时可采用木屑、蛭石等挤塞剂防止漏浆。泥浆使用方法分静止式和循环式两种。泥浆在循环式使用时,应用振动筛、旋流器等净化装置。在指标恶化后要考虑采用化学方法处理或废弃旧浆,换用新浆。
(3)成槽施工
中国使用成槽的专用机械有:旋转切削多头钻、导板抓斗、冲击钻等。施工时应视地质条件和筑墙深度选用。一般土质较软,深度在15米左右时,可选用普通导板抓斗;对密实的砂层或含砾土层可选用多头钻或加重型液压导板抓斗;在含有大颗粒卵砾石或岩基中成槽,以选用冲击钻为宜。槽段的单元长度一般为6~8米,通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。成槽后需静置4小时,并使槽内泥浆比重小于1.3。
(4)水下灌注混凝土
采用导管法按水下混凝土灌注法进行,但在用导管开始灌注混凝土前为防止泥浆混入混凝土,可在导管内吊放一管塞,依靠灌入的混凝土压力将管内泥浆挤出。混凝土要连续灌注并测量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥浆送回泥浆沉淀池。
(5)墙段接头处理
地下连续墙是由许多墙段拼组而成,为保持墙段之间连续施工,接头采用锁口管工艺,即在灌注槽段混凝土前,在槽段的端部预插一根直径和槽宽相等的钢管,即锁口管,待混凝土初凝后将钢管徐徐拔出,使端部形成半凹榫状接状。也有根据墙体结构受力需要而设置刚性接头的,以使先后两个墙段联成整体。