CN109537574B - 一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，具体包括以下步骤：S1、导墙施工：利用现浇混凝土制成倒“L”型结构的导墙；S2、泥浆制备和使用；S3、成槽施工：在成槽施工中采用液压槽壁机、小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机组合；S4、清槽换浆：采用空气升液器进行清槽，清槽后置换槽底部不符合质量要求的泥浆；S5、钢筋笼制作与吊装：在钢筋笼与槽底、槽顶之间留出间隙形成保护层；S6、水下混凝土灌注：依次完成钢筋笼与槽底之间保护层填充，水下混凝土浇灌以及钢筋笼与槽顶之间保护层填充；S7、连续墙槽段间的接头处理：明挖段连续墙槽段之间采用由钢板制成的倒“L”型上框架和正“L”型下框架拼接而成的接头构件连接相邻槽段。

Description

一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺

技术领域

本发明涉及一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，属于建筑施工领域。

背景技术

地下连续墙已有60年的发展历史，广泛应用于房建，地铁等深基坑支护工程中。地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构，它具有刚度大，防渗性能好，在施工过程中，噪声、震动较小，对邻近的地基和建筑物结构影响甚至微，故适合在城市建筑密集和人流多及管线多的地域施工。

在地下连续墙施工过程中常常会遇到各种困难，如遇夹层，孤石，花岗岩等，成槽机无法正常施工，导致施工阻滞，工期延后，常规的施工技术无法解决目前连续墙施工中遇到的问题，同时由于浇筑钢筋混凝土顶盖和钢筋笼支撑刚度差异较大，容易导致相邻槽段交接面或者槽段内产生裂缝，容易渗水。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，改变施工技术，使用新型的成槽工具，解决了在遇到极硬岩时地下连续墙施工无法正常进行，导致工程工期滞后和施工成本提高等问题，提高入岩效率，节省施工时间，有效的降低施工成本。

本发明的技术方案如下：

一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，具体包括以下步骤：

S1、导墙施工：测量放样，逐段挖槽，贴近每一槽段两内侧壁立模后用强度等级为C20的现浇混凝土制成倒“L”型结构的导墙，导墙拆模加撑后在导墙与槽段内侧壁之间分层回填粘性土并压实，并在导墙与槽段内侧壁的施工缝中插支撑筋使导墙与槽段内侧壁连为整体；

S2、泥浆制备和使用：泥浆为膨润泥浆，加入羧甲基纳纤维素、纯碱和镁铬木质磺酸钙作为辅助材料；在挖槽时吸取的泥浆需经过机械分离、自然重力沉淀和性能调节相结合的方法进行处理，保持泥浆的护壁性能，可在清槽时作为补浆循环使用；

S3、成槽施工：导墙施工完毕后，采用液压槽壁机、小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机的钻具组合继续向下挖槽直至设计深度；每一槽段在入岩深度2米之前，首先采用液压槽壁机进行抓斗作业；然后在岩层段使用小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机的组合，用小口径钻机破坏底部岩石结构，后用旋挖钻机分段引孔后，冲孔桩机使用圆锤跳孔施工，冲孔桩机使用方锤连通相邻孔同时进行切角修理；

S4、清槽换浆：成槽完毕后，采用空气升液器进行吸浆清槽，逐一清理每一槽段，清槽时吸取的泥浆经过处理后可用于置换槽底不符合质量要求的泥浆，槽段内始终保持泥浆液位高于地下水位至少0.5m；

S5、钢筋笼制作与吊装：在清槽3~4h后，将预先制作好的钢筋笼放入每一槽段中，钢筋笼与槽底内侧壁、槽顶内侧壁之间留出间隙形成保护层；

S6、水下混凝土灌注：钢筋笼吊装完毕后，在每一槽段内依次完成钢筋笼与槽底之间保护层填充、水下混凝土浇灌以及钢筋笼与槽顶之间保护层填充后形成连续墙；所述水下混凝土浇筑采用两根导管进行水下混凝土灌注，导管由灌注架提升连续灌注；各导管处的水下混凝土表面的高度差控制在0.3m以内；水下混凝土灌注超高为0.5m；

S7、槽段间的接头处理：水下混凝土灌注成连续墙后，相邻槽段之间采用由钢板制成的倒“L”型上框架和正“L”型下框架拼接而成的接头构件进行连接和防渗处理，接头构件在步骤S6进行前需放置在两相邻槽段之间，在步骤S6进行后在接头构件内砼浇注。

其中，所述步骤S2中对泥浆的处理包括首先从槽段内中回收泥浆；然后经过粗筛分离泥浆、沉淀池泥浆、旋流器分离泥浆、沉淀池分离泥浆、旋流器分离泥浆和振动筛分离泥浆进行处理；最后调整泥浆性能形成再生泥浆后再次利用。

其中，所述步骤S3成槽施工中在岩层段采用冲孔桩机圆锤跳孔旋挖钻机先施工奇数孔，再施工偶数孔后，然后利用冲孔桩机方锤将相邻孔连通。

其中，所述步骤S4中空气升液器清槽时需在离槽底1~2cm处进行试吸，防止空气升液器的吸泥管的吸入口陷进土渣里堵塞吸泥管；清槽底时，使空气升液器的喇叭口在槽段全长范围内离槽底0.5m处左右上下移动，吸除槽底土渣淤泥。

其中，所述步骤S5中钢筋笼的各侧壁上设置有斜铁加固件，钢筋笼靠近槽底和槽顶的两侧壁上焊接有若干扁铁垫片以在增加钢筋笼的高度，在钢筋笼和槽底内侧壁、槽顶内侧壁之间形成所述保护层。

其中，所述保护层包括附着在槽底和槽顶的防渗土工布和填充在所述防渗土工布和水下混凝土之间的塑胶止水层。

其中，所述步骤S5的钢筋笼和步骤S6的导管就位后，需要进行二次换浆清孔。

其中，所述步骤S6中水下混凝土坍落度为18~22cm、扩散度为340~380cm，水胶比小于0.5，水下混凝土中水泥的用量小于370kg，粗骨料的粒径小于30mm，水下混凝土拌和物的含砂率宜为40%～45%。

其中，所述步骤S7中上框架和下框架的水平段均垂直插入相邻两槽段的保护层中；所述接头构件靠近槽顶内侧壁、靠近槽底内侧壁以及上框架和下框架的相背两端面均粘黏有橡胶密封垫。

其中，所述橡胶密封垫与上框架和下框架之间通过聚氨酯类胶粘剂进行粘接。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明成槽施工中结合液压槽壁机、小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机设备的特点，小口径钻机把极硬岩打成蜂窝状，以破坏连续墙底部的岩石结构，小口径钻机施工完毕，使用常规型号旋挖钻机分段引孔结合冲孔桩机跳孔施工，极大提高处理效率，降低施工成本。

2、本发明中在钢筋笼上设置有扁钢垫片以增加钢筋笼的高度，在钢筋笼和槽底、槽顶之间形成保护层，保护层有防渗土工布和塑胶止水层构成，防水效果较好且能够抵抗外力变形。

3、本发明中在连续墙相邻槽段间的接头处理中使用由钢板制成的倒“L”型上框架和正“L”型下框架构成的接头构件同时在接头构件内浇筑混凝土进行接头处理，该构件与槽段贴近的端面上均设置有橡胶密封垫，能够起到防渗止水的作用，同时该接头构件可以承受地下连续墙相邻槽段垂直接缝上的剪力，使相邻地下连续墙槽段共同承担上部的垂直荷载，协调不均匀沉降。

4、本发明通过施工技术的改变，组合钻具的使用，提高现有成槽设备的使用工况、减少公司固定资产的投入，提高入岩效率，节省施工时间，有效的降低施工成本。有效的降低了施工现场造成的噪音污染，保护环境，特别适用于市区等对于噪音环境要求较高地段。

附图说明

图1为本发明施工流程图；

图2为本发明中导墙的结构示意图；

图3为本发明中清槽换浆方法示意图；

图4为本发明中钢筋笼的结构示意图；

图5为本发明中钢筋笼下放后与槽底、槽顶之间的纵向剖面图；

图6为本发明中水下混凝土灌注方法示意图；

图7为本发明中相邻槽段连接的纵向剖面图。

图中附图标记表示为：

1、钢筋笼；11、斜铁加固件；12、扁铁垫片；2、槽段；21、槽底；22、槽顶；3、保护层；31、防渗土工布；32、塑胶止水层；4、导管；41、灌注架；5、导墙；51、支撑筋；52、对口撑；6、接头构件；61、上框架；62、下框架；63、橡胶密封垫；7、空气升液器；71、吸泥管；72、喇叭口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。

参见图1至图7，一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，具体包括以下步骤：

S1、导墙5施工：测量放样，逐段挖槽，贴近每一槽段2两内侧壁立模后用强度等级为C20的现浇混凝土制成倒“L”型结构的导墙5，导墙5拆模加撑后在导墙5与槽段2内侧壁之间分层回填粘性土并压实，并在导墙5与槽段2内侧壁的施工缝中插支撑筋51使导墙5与槽段2内侧壁连为整体；导墙5设置在原状土上方，厚200mm，高1500mm；

S2、泥浆制备和使用：泥浆为膨润泥浆，加入羧甲基纳纤维素、纯碱和镁铬木质磺酸钙作为辅助材料；在挖槽时吸取的泥浆需经过机械分离、自然重力沉淀和性能调节相结合的方法进行处理，保持泥浆的护壁性能，可在清槽时作为补浆循环使用；

S3、成槽施工：导墙5施工完毕后，采用液压槽壁机、小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机的钻具组合继续向下挖槽直至设计深度；每一槽段2在入岩深度2米之前，首先采用液压槽壁机进行抓斗作业；然后在岩层段使用小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机的组合，用小口径钻机破坏底部岩石结构，后用旋挖钻机分段引孔后，冲孔桩机使用圆锤跳孔施工，冲孔桩机使用方锤连通相邻孔同时进行切角修理；

S4、清槽换浆：成槽完毕后，采用空气升液器7进行吸浆清槽，逐一清理每一槽段2，清槽时吸取的泥浆经过处理后可用于置换槽底21不符合质量要求的泥浆，槽段2内始终保持泥浆液位高于地下水位至少0.5m；清槽换浆1小时后，槽底21的500mm高度内泥浆比重应小于1.15，槽底21沉渣小于100mm；在清槽换浆全过程中，需要控制好吸浆量和补浆量的平衡，不能让泥浆溢出槽外或让浆面落到导墙顶面以下30cm处；

S5、钢筋笼1制作与吊装：在清槽3~4h后，将预先制作好的钢筋笼1放入每一槽段2中，钢筋笼1与槽底21内侧壁、槽顶22内侧壁之间留出间隙形成保护层3；

S6、水下混凝土灌注：钢筋笼1吊装完毕后，在每一槽段2内依次完成钢筋笼1与槽底21之间保护层3填充、水下混凝土浇灌以及钢筋笼1与槽顶22之间保护层3填充后形成连续墙；所述水下混凝土浇筑采用两根导管4进行水下混凝土灌注，导管4采用Φ250，壁厚4mm无缝钢管自制，导管4节间采用法兰盘接头，并加焊三角形加劲板避免提升导管4时法兰盘挂在钢筋笼1上；导管4中设置有气囊隔水栓；导管4使用前进行试拼试压，试压压力为0.6～1.0Mpa，两导管4间距为3m；导管4由灌注架41提升连续灌注；各导管4处的水下混凝土表面的高度差控制在0.3m以内；水下混凝土灌注超高为0.5m；

S7、槽段2间的接头处理：水下混凝土灌注成连续墙后，相邻槽段2之间采用由钢板制成的倒“L”型上框架61和正“L”型下框架62拼接而成的接头构件6进行连接和防渗处理，接头构件6在步骤S6进行前需放置在两相邻槽段2之间，在步骤S6进行后在接头构件6内砼浇注。

进一步的，所述步骤S1导墙5施工具体包括以下步骤：

①测量放样：根据地下连续墙位置的轴线定出导墙5位置；

②挖土：测量放样后，采用机械挖土和人工修整相结合的方法开挖导墙5。挖土标高由人工修整控制，严禁超挖，潜水泵抽排坑内积水后立模灌注砼成型；

③立模及浇砼：在底模上定出导墙5位置，再绑扎钢筋；导墙5外边以土代模，内边立钢模；

④拆模及加撑：砼达到一定强度后可以拆模，同时在内墙上面分层支撑，防止导墙5向内挤压；

⑤回填土：导墙5拆完模并加撑后，应立即在导墙5背后分层回填粘性土并压实；

⑥导墙5与槽段2内侧壁的施工缝：导墙5与槽段2内侧壁的施工缝处应凿毛，并在施工缝中插支撑筋51使导墙5与槽段2内侧壁连为整体，达到不渗水的目的，施工缝应与地下连续墙接头错开；

⑦导墙5养护：导墙5制作好后自然养护到70%设计强度以上时，方可进行成槽作业；

⑧拆模后及时加设两道10cm×10cm方木对口撑52，两道方木对口撑52的间距约1m，上下两道；对口撑52在槽段2开挖时才拆除，确保导墙5垂直精度；拆模后在导墙5顶铺设安全网片，保证施工安全。

进一步的，所述步骤S2中制备泥浆时首先边搅拌边加水至搅拌容器的1/3，把羧甲基纤维素粉缓慢撒入，用软轴搅拌器将大块羧甲基纤维素粉搅拌成小颗粒，继续加水搅拌，配制好的羧甲基纤维素溶液静置6h后方可使用；其次，泥浆搅拌前先将水加至搅拌筒1/3后开动搅拌机，不断加水同时，加入膨润土、纯碱液，搅拌3min后，加入制备好的羧甲基纤维素溶液继续搅拌；搅拌好的泥浆应静置24h后使用；所述步骤2中对泥浆的处理包括首先从槽段2中回收泥浆；然后经过粗筛分离泥浆、沉淀池泥浆、旋流器分离泥浆、沉淀池分离泥浆、旋流器分离泥浆和振动筛分离泥浆法进行处理；最后调整泥浆性能形成再生泥浆后再次利用。

进一步的，所述步骤S3成槽施工中在岩层段采用冲孔桩机圆锤跳孔先施工奇数孔，再施工偶数孔，然后利用冲孔桩机方锤将相邻孔连通，最后采用抓斗清孔。

参见图3，图3中箭头方向为泥浆的流动方向，所述步骤S4中空气升液器7清槽时需在离槽底21的1~2cm处进行试吸，防止吸泥管71的吸入口陷进土渣里堵塞吸泥管71；清槽底21时，使空气升液器7的喇叭口72在槽段2全长范围内离槽底21的0.5m处左右上下移动，吸除槽底21土渣淤泥；所述步骤S4中换浆是清槽作业的延续，当空气升液器7在槽底21往复移动不再吸出土渣且实测槽底21沉碴厚度小于10cm时，即可停止移动空气升液器7，开始置换槽底21不符合质量要求的泥浆，利用吸取槽底21调整处理后的泥浆进行补浆；下钢筋笼1后，若槽底21泥浆不合格则也需要采用换浆进行清槽。

参见图4和图5，所述步骤S5中钢筋笼1的各侧壁上设置有斜铁加固件11，钢筋笼1靠近槽底21和槽顶22的两侧壁上焊接有若干扁铁垫片12以在增加钢筋笼1的高度，在钢筋笼1和槽底21内侧壁、槽顶22内侧壁之间形成保护层3；所述保护层3包括附着在槽底21内侧壁和槽顶22内侧壁的防渗土工布31和填充在所述防渗土工布31和水下混凝土之间的塑胶止水层32。

进一步的，所述步骤S5的钢筋笼1和步骤S6的导管4就位后，需要进行二次换浆清孔；合格后及时灌注水下混凝土，其间歇时间不宜超过4h。

参见图6，所述步骤S6水下混凝土开始灌注时隔水栓吊放的位置应临近泥浆面，导管4底端到孔底的距离以顺利排出隔水栓为宜，为0.3～0.5m；水下混凝土灌注的上升速度按控制在3m/h内，每槽段2灌注时间控制在4h内；随着水下混凝土灌注面的上升，同时提升导管4，导管4底端埋入水下混凝土面以下2～4m处；水下混凝土的灌注连续进行，间歇时间应控制在15min内；同一槽段2的两根导管4水下混凝土灌注面均匀上升，各导管4处的水下混凝土表面的高差控制在0.3m内。

进一步的，所述步骤S6中水下混凝土坍落度为18~22cm、扩散度为340~380cm，水胶比小于0.5，水下混凝土中水泥的用量小于370kg，粗骨料的粒径小于30mm，水下混凝土拌和物的含砂率宜为40%～45%。

参见图7，所述步骤S7中上框架61和下框架62的水平段均垂直插入相邻两槽段2的保护层3中；所述接头构件6靠近槽顶22内侧壁的端面、靠近槽底21内侧壁的端面以及上框架61和下框架62的相背两端面均粘黏有橡胶密封垫63。

进一步的，所述橡胶密封垫63与上框架61和下框架62之间通过聚氨酯类胶粘剂进行粘接。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、导墙（5）施工：测量放样，逐段挖槽，贴近每一槽段（2）两内侧壁立模后用强度等级为C20的现浇混凝土制成倒“L”型结构的导墙（5），导墙（5）拆模加撑后在导墙（5）与槽段（2）内侧壁之间分层回填粘性土并压实，并在导墙（5）与槽段（2）内侧壁的施工缝中插支撑筋（51）使导墙（5）与槽段（2）内侧壁连为整体；

S2、泥浆制备和使用：泥浆为膨润泥浆，加入羧甲基纳纤维素、纯碱和镁铬木质磺酸钙作为辅助材料；在挖槽时吸取的泥浆需经过机械分离、自然重力沉淀和性能调节相结合的方法进行处理，保持泥浆的护壁性能，可在清槽时作为补浆循环使用；

S3、成槽施工：导墙（5）施工完毕后，采用液压槽壁机、小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机的钻具组合继续向下挖槽直至设计深度；每一槽段（2）在入岩深度2米之前，首先采用液压槽壁机进行抓斗作业；然后在岩层段使用小口径钻机、旋挖钻机和冲孔桩机的组合，用小口径钻机破坏底部岩石结构，后用旋挖钻机分段引孔后，冲孔桩机使用圆锤跳孔施工，冲孔桩机使用方锤连通相邻孔同时进行切角修理；

S4、清槽换浆：成槽完毕后，采用空气升液器（7）进行吸浆清槽，逐一清理每一槽段（2），清槽时吸取的泥浆经过处理后可用于置换槽底（21）不符合质量要求的泥浆，槽段（2）内始终保持泥浆液位高于地下水位至少0.5m；

S5、钢筋笼（1）制作与吊装：在清槽3~4h后，将预先制作好的钢筋笼（1）放入每一槽段（2）中，钢筋笼（1）与槽底（21）内侧壁、槽顶（22）内侧壁之间留出间隙形成保护层（3）；

S6、水下混凝土灌注：钢筋笼（1）吊装完毕后，在每一槽段（2）内依次完成钢筋笼（1）与槽底（21）之间保护层（3）填充、水下混凝土浇灌以及钢筋笼（1）与槽顶（22）之间保护层（3）填充后形成连续墙；所述水下混凝土浇筑采用两根导管（4）进行水下混凝土灌注，导管（4）由灌注架（41）提升连续灌注；各导管（4）处的水下混凝土表面的高度差控制在0.3m以内；水下混凝土灌注超高为0.5m；

S7、槽段（2）间的接头处理：水下混凝土灌注成连续墙后，相邻槽段（2）之间采用由钢板制成的倒“L”型上框架（61）和正“L”型下框架（62）拼接而成的接头构件（6）进行连接和防渗处理，接头构件（6）在步骤S6进行前需放置在两相邻槽段（2）之间，在步骤S6进行后在接头构件（6）内浇筑混凝土。

2.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S2中对泥浆的处理包括首先从槽段（2）中回收泥浆；然后经过粗筛分离泥浆、沉淀池分离泥浆、旋流器分离泥浆和振动筛分离泥浆进行处理；最后调整泥浆性能形成再生泥浆后再次利用。

3.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S3成槽施工中在岩层段采用冲孔桩机圆锤跳孔先施工奇数孔，再施工偶数孔后，然后利用冲孔桩机方锤将相邻孔连通。

4.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S4中空气升液器（7）清槽时需在离槽底（21）1~2cm处进行试吸，防止空气升液器（7）的吸泥管（71）的吸入口陷进土渣里堵塞吸泥管（71）；清槽底（21）时，使空气升液器（7）的喇叭口（72）在槽段（2）全长范围内离槽底（21）0.5m处进行左右或上下移动，吸除槽底（21）土渣淤泥。

5.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S5中钢筋笼（1）的各侧壁上设置有斜铁加固件（11），钢筋笼（1）靠近槽底（21）和槽顶（22）的两侧壁上焊接有若干扁铁垫片（12）以增加钢筋笼（1）的高度，在钢筋笼（1）和槽底（21）内侧壁、槽顶（22）内侧壁之间形成所述保护层（3）。

6.如权利要求5所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述保护层（3）包括附着在槽底（21）和槽顶（22）的防渗土工布（31）和填充在所述防渗土工布（31）和水下混凝土之间的塑胶止水层（32）。

7.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S5的钢筋笼（1）和步骤S6的导管（4）就位后，需要进行二次换浆清孔。

8.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S6中水下混凝土坍落度为18~22cm、扩散度为340~380cm，水胶比小于0.5，水下混凝土中水泥的用量小于370kg，粗骨料的粒径小于30mm，水下混凝土拌和物的含砂率宜为40%～45%。

9.如权利要求1所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述步骤S7中上框架（61）和下框架（62）的水平段均垂直插入相邻两槽段（2）的保护层（3）中；所述接头构件（6）靠近槽顶（22）内侧壁、靠近槽底（21）内侧壁以及上框架（61）和下框架（62）的相背两端面均粘黏有橡胶密封垫（63）。

10.如权利要求9所述的一种极硬岩中地下连续墙的施工工艺，其特征在于：所述橡胶密封垫（63）与上框架（61）和下框架（62）之间通过聚氨酯类胶粘剂进行粘接。

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