CN111455977A - 一种地下连续墙施工方法 - Google Patents

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CN111455977A CN202010152656.0A CN202010152656A CN111455977A CN 111455977 A CN111455977 A CN 111455977A CN 202010152656 A CN202010152656 A CN 202010152656A CN 111455977 A CN111455977 A CN 111455977A
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Abstract

本发明目的在于提供一种地下连续墙施工方法,通过采用双排三轴搅拌桩构成的隔离墙,并在地下连接墙接头处采用双重防渗措施,以解决淤泥地质易塌槽及地下连接墙防水薄弱处易渗漏的技术问题。步骤如下:建造三轴搅拌桩隔离墙;在地下连续墙施工位置的两侧采用三轴搅拌桩实施加固;采用跳槽施工的作业方式、泥浆护壁、水下浇灌砼施工工艺建造地下连续墙,所述地下连续墙的接头部件为工字钢接头;采用高压旋喷桩处理槽段接头。本发明能够有效应对淤泥质地层扰动变形大、易塌槽等施工问题。

Description

一种地下连续墙施工方法
技术领域
本发明涉及连续墙施工技术领域,尤其是涉及一种地下连续墙施工方法。
背景技术
现有技术中的地下连续墙是在深基础的施工中发展起来的一种施工方法。它是以专门的挖槽设备,沿着深基础或地下构筑物周边,采用触变泥浆护壁,按设计的宽度、长度和深度开挖沟槽,待槽段形成后,再在槽内设置钢筋笼,采用导管法浇筑混凝土,筑成一个单元槽段和混凝土墙体,以此继续挖槽、浇筑混凝土施工,并以某种接头方式将单元墙体逐个的连接成一道连续的地下钢筋混凝土墙或帷幕,以作为防渗、挡土、承重的地下墙体结构。1920年德国开始用此方法施工,并获得专利。上世纪中期传入我国,最初仅作为基坑围护的挡土,防渗墙,随着城市土地日趋紧张,高层和超高层建筑的出现,它从作为地下室外墙发展成为高层建筑承重基础,大大加强了建筑物的整体承载能力,相对降低了成本,尤其随着施工工艺的不断完善和改进,不断向超薄,超深方向的发展,广泛应用于江河湖泊防渗,港口、船坞和污水处理厂的建设以及广泛应用于高层建筑的地下室、地下停车场、地铁甚至于大桥建设。
上述施工方法虽具有诸多广泛的用途,但对于包含深厚淤泥质地层结构、高地下水位且紧邻建筑物的基坑支护施工环境却略显力不从心,上述地质环境对地连墙的施工提出了更高的作业要求。例如在发育平均厚度在30米以上的流塑性淤泥质地层,地下水位高,平均埋深约2.2米的涉及城轨保护的超深地下连续墙施工作业环境下施工,如何克服深厚淤泥质地层易塌槽、扰动变形大的难题,如何有效保护邻近城轨隧道,如何确保地连墙接头的防渗防水能力是本领域技术人员难以解决的技术问题。
因此,针对上述问题提供一种地下连续墙施工方法,以解决淤泥质地质超深连续墙施工的技术问题成为一种必需。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地下连续墙施工方法,通过采用双排三轴搅拌桩构成的隔离墙,并在地下连接墙接头处采用双重防渗措施,以解决淤泥地质易塌槽及地下连接墙防水薄弱处易渗漏的技术问题。
本发明提供的地下连续墙施工方法,包括如下步骤:建造三轴搅拌桩隔离墙;在地下连续墙施工位置的两侧采用三轴搅拌桩实施加固;采用跳槽施工的作业方式、泥浆护壁、水下浇灌砼施工工艺建造地下连续墙,所述地下连续墙的接头部件为工字钢接头;采用高压旋喷桩处理槽段接头。
进一步地,所述地下连续墙的厚度为1.2m。
进一步地,在建造三轴搅拌桩隔离墙及采用三轴搅拌桩实施加固时,水泥浆液的水灰比为0.8~1.2,水泥掺量不小于20%;配制好的水泥浆需在2小时内使用;搭接施工时,相邻三轴搅拌桩的施工间隔小于等于12小时。
进一步地,将所述水泥浆液注浆时,采用Y型接头连接2台注浆泵,将2条注浆管路中的水泥浆液在Y型接头出口处实现混合;其中,注浆压力1.5Mpa~2.5Mpa,注浆流量为80~120L/min/每台。
进一步地,所述三轴搅拌桩下钻时向注浆部位均匀连续喷注所述水泥浆液;所述三轴搅拌桩提升时,向注浆部位均匀连续补充所述水泥浆液;在所述三轴搅拌桩下钻及提升过程中均实施注浆搅拌;当深层搅拌机喷浆提升至设计桩标高上方0.5m时,所述注浆泵关闭。
进一步地,将水泥和原状土均匀搅拌。
进一步地,所述三轴搅拌桩下钻速度范围为0.5m/min~0.8m/min,下钻时水泥浆液内水泥的用量占总重量的70%~80%;所述三轴搅拌桩提升速度范围小于等于1m/min,提升时水泥浆液内水泥的用量占总重量的20%~30%;所述水泥浆液的喷注压力小于等于0.8Mpa。
进一步地,在成槽施工作业时,所述成槽深度值大于等于52米,小于等于62米;所述成槽的有效深度值大于等于38米,小于等于44米。
进一步地,在建造所述地下连续墙的相关步骤中包括:导墙施工、槽段开挖、泥浆配置和应用、清底排渣、钢筋笼制作和吊装,及混凝土浇筑。
进一步地,所述混凝土的等级为C35P8。
本发明提供的地下连续墙施工方法与现有技术相比具有以下进步:
本发明通过上述方法制成的地下连续墙具有:刚度大、强度高、稳定性好的技术优点,能够有效应对淤泥质地层扰动变形大、易塌槽等问题,具有极佳的地层适应性。具体的,上述方法从防止淤泥质地层成槽坍塌、变形扰动过大影响城轨隧道以及地下水位变化引起的土体位移影响城轨稳定三个方面出发,通过优化泥浆配制增强护壁能力,设置三轴搅拌桩加固地连墙两侧地基的方法有效应对淤泥质地层易塌槽的问题;进一步的,在城轨等建筑物与地连墙之间设置双排三轴搅拌桩构成的隔离墙,既可降低成槽扰动对城轨影响,又可与地连墙形成了双重防水层,可确保一旦地连墙出现渗水严重问题时,由水位变化导致的土体位移对城轨的影响最小;在地连墙接头处采用的双重防渗措施进一步增强了防水效果,使得地连墙局部的防水薄弱处得到有效增强;在城轨隧道一侧使用三轴搅拌桩设置隔离墙以及在地连墙两侧施工三轴搅拌桩,有效降低了施工扰动对城轨的扰动,增强了隔水防渗效果,有效减少了水位变化导致的土体位移变形对基坑支护及城轨保护的影响;采用预埋注浆管及后期双管高压旋喷桩处理工字钢接头接缝,既有效的提高了接头薄弱处的防渗能力,也加固了接头附近的地基,提高了地连墙整体的强度及稳定性,致使接头防渗效果相比现有技术得到更进一步的提升。
进一步的,采用本发明上述方法建造的地下连续墙仅作为临时支护结构,虽经济效益不如其他支护结构,但对于高地下水位、深厚松软淤泥质地层以及对邻近城轨隧道的保护均要求必须选择强度大、抗渗水、安全性高的地下连续墙作为支护结构,地下连续墙带来的安全保障、对重要公共设施的保护以及对按时完工的保障具有其他结构无法具备的高可靠性,其隐性的经济效益更大。本发明为适应本工程复杂环境对施工工艺、参数进行了优化,确保了工程绿色、安全的施工,克服了深厚淤泥质地层成槽、邻近城轨隧道保护等难题,摸清了类似环境施工技术难点及工艺要求,有力的保障了本工程在质量、进度、安全文明施工等方面取得良好成绩,赢得了业主、监理、及社会各界认可,树立了良好的企业形象,提升了企业在相关领域的影响力,增强了企业的竞争力,社会效益显著。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明三轴搅拌桩加固地连墙两侧地基时套打孔的作业结构的平面示意图;
图2为图1所示结构的作业剖面结构示意图;
图3为在城轨与地连墙之间设置双排三轴搅拌桩构成的隔离墙的平面结构示意图;
图4为图3所示结构的剖面结构示意图;
图5为首廾幅钢筋笼预设PVC花管注浆管的结构示意图;
图6为闭合幅钢筋笼预设PVC花管注浆管的结构示意图;
图7为采用后期双管旋喷桩时的结构示意图;
图8为地下连续墙施工方法工艺流程图;
图9为三轴搅拌桩的施工流程图;
图10为地下连续墙施工工艺的工艺流程图;
图11为导墙剖面结构示意图;
图12为导墙模板结构图;
图13为泥浆工程配置流程图;
图14为地连墙成槽示意图;
图15为一字型地连墙槽段钢筋笼配筋剖面图(首开);
图16为一字型地连墙槽段钢筋笼配筋剖面图(闭合);
图17为钢筋笼配筋图;
图18为地连墙钢筋笼纵向吊点布置示意图;
图19为由横向桁架钢筋及横向桁架加强筋组成的横向桁架分布图;
图20为由纵向桁架钢筋及内外纵筋组成的纵向桁架分布图;
图21为吊点立面图;
图22为吊点剖面图;
图23为吊环大样图;
图24为高压旋喷桩施工流程图;
图25为二重管喷射注浆示意图;
图26为高压旋喷桩施工步序图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本实施例以某大厦施工项目为例阐述如何采用本发明所要保护的施工方法来进一步防止淤泥质地层成槽坍塌、变形扰动过大影响城轨隧道以及地下水位变化引起的土体位移影响城轨稳定的技术问题,上述工程基坑南侧地连墙施工条件复杂,深厚淤泥质地层、紧邻城轨隧道对地连墙施工提出了更高的要求。具体的,该施工项目拟建一号楼高192.2m、2号楼高122.8m,四层地下室,总用地面积11752.00m2,总建筑面积134535m2,其中地上建筑面积102303m2,地下建筑面积约32232m2。建筑结构形式采用钢筋混凝土剪力墙结构。基坑主体结构及附属结构均采用明挖顺做法施工。项目所处环境淤泥质地层发育,平均厚度30m以上,而且基坑南侧地连墙距城轨隧道段距离很近,在12.37m~14.30m之间。该工法已成功在本项目中成功实施22幅地下连续墙,有效解决深厚淤泥质地层成槽易塌槽、槽壁变形大的难题,切实有效的做到了对近距离城轨的施工扰动防护,双重防渗措施效果显著。该工法在提高淤泥质地层超深地连墙成槽成功率,保障施工质量及保护邻近重要建筑方面效果显著,在安全、质量、保障工期、绿色环保等方面的综合经济效益显著。
上述方法详述如下:
本实施例从上述三个技术问题出发,通过优化泥浆配制增强护壁能力,设置三轴搅拌桩加固地连墙两侧地基的方法有效应对淤泥质地层易塌槽的问题。参见图1,在地下连续墙施工位置远离隧道的一侧采用φ850@600的三轴搅拌桩套打半孔100,在地下连续墙施工位置靠近隧道的一侧采用φ850@600的三轴搅拌桩套打一孔200;图2为图1所示结构的剖面图,基于套打一孔200建成的外侧三轴搅拌桩210和基于套打半孔100建成的内侧三轴搅拌桩110将地下连续墙300夹在了中间,相对于淤泥质地层标高H,内侧三轴搅拌桩110的桩底穿过所述淤泥质地层标高H不小于1.5m。参见图3及图4,在城轨与地连墙之间设置双排三轴搅拌桩构成的隔离墙,既可降低成槽扰动对城轨影响,又可与地连墙形成双重防水层,可确保一旦地连墙出现渗水严重问题时,由水位变化导致的土体位移对城轨的影响最小。其中,NQ为位于南侧的地下连续墙,GQ为隔离墙,SK为双排φ850@600的三轴搅拌桩套打一孔(前后搭接250mm),CD为城轨隧道,SX为隧道5m地铁保护线,WZ为外侧桩,NZ为内侧桩,LQ为连续墙。
此外,本发明在地连墙接头处采用的双重防渗措施进一步增强了防水效果,使得地连墙局部的防水薄弱处得到有效增强。具体的,采用在如图5所示的首开幅钢筋笼预设PVC花管注浆管及在如图6所示的闭合幅钢筋笼预设PVC花管注浆管能够达到第一重防渗的技术效果;采用如图7所示的后期双管旋喷桩能够达到第二重防渗的技术效果。其中,W为外侧主筋,X为斜拉筋,N为内侧主筋,G为φ50的PVC花管注浆管,A为φ14@2000,Q为已浇筑的连续墙,S为用于定喷作业的φ600@350的双管旋喷桩。
本发明所述地下连续墙施工方法的施工流程包括:三轴搅拌桩(隔离墙、地连墙两侧加固),地下连续墙(导墙施工,槽段开挖,泥浆配置和应用,清底排渣,钢筋笼制作和吊装,混凝土浇筑),槽段接头处高压旋喷桩施工三大工艺,具体操作步骤参见图8。
在上述方法中,所涉及的操作要点如下:
(一)、三轴搅拌桩施工
1、三轴搅拌桩概况
本实施例中所涉项目在隧道靠近基坑南侧外缘6m处设置隧道隔离墙,采用两排A850@600三轴搅拌桩(套打一孔),前后搭接250mm,桩底穿过淤泥质土层进入中砂层土层不小于2m。在南侧地下连续墙内外侧保护桩,采用A850@600三轴搅拌桩(外侧套打一孔,内侧套打半孔),内侧桩底穿过淤泥质土层不小于1.5m,外侧与有效连续墙等深,采用42.5R普通硅酸盐水泥,三轴搅拌桩设计水泥掺入比20%,可掺入少量泥浆。三轴搅拌桩须采用套接一孔法施工。根据地质情况,三轴搅拌桩水灰比控制在0.8~1.2。结合地质条件和设计要求,综合施工安排(顺序)为先施工南侧超深搅拌桩隧道隔离墙及地连墙内外侧超深搅拌桩;过程中随着搅拌桩达到强度要求跟进施工地连墙。
2、三轴搅拌桩施工工艺
本实施例中三轴搅拌桩设计要求采用“二喷二搅”的施工工艺,详细工艺步骤如图9所示。
其中,三轴搅拌桩的质量控制标准如下:
1)预搅:软土应完全搅拌切碎,以利用水泥均匀搅拌。
2)深层搅拌机应基本垂直于地面,要注意平整度和导向垂直度。
3)深层搅拌叶下沉到一定深度后,即开始按设计配合比拌制水泥浆。
4)水泥不能离析,水泥浆要严格按设计的配合比配置,水泥要过筛。为防止水泥离析,可在灰浆机中不断搅动,待压浆前才将水泥倒入料斗中。
5)要根据加固强度的均匀性预搅,软土应完全预搅切碎,以利于水泥浆均匀搅拌。压浆队伍不允许发生断浆现象,输浆管不能发生堵塞;严格按设计确定数据,控制喷浆、搅拌和提升速度;控制重复搅拌时的下沉和提升速度,以保证加固范围每一深度内,得到充分搅拌。
6)在成桩过程中,凡是由于电压过低或其它原因造成停机,使成桩工艺中断的,为防止断桩,在搅拌机重新启动后,将搅拌叶下沉0.5m再继续成桩。
7)为确保壁状加固体的连续性,每一施工段应连续施工,相邻桩体施工间隔时间不得超过24小时。
8)深层搅拌法施工的场地事先平整,清除桩位处地面上、地下一切障碍物(包括大块石、树根和生活垃圾等)。场地低洼时回填粘性土料,不得回填杂填土。
9)基础地面以上宜留500mm厚的土层,搅拌桩施工到地面,开挖基坑时,将上部质量较差桩挖去。
10)施工前应标定深层搅拌机械的灰浆泵输浆量、灰浆经输浆管达到搅拌机喷浆口的时间和起吊设备提升速度等施工参数,并根据设计要求通过成桩试验,确定搅拌桩的配比和施工工艺。宜用流量泵控制输浆速度,使注浆泵出口压力保持在0.4~0.6MPa,并使搅拌提升速度与输浆速度同步。
3、关键步骤参数控制
在上述实施例中采用三轴搅拌桩主要是为了加固地连墙两侧淤泥质地层以及隔离成槽扰动和地下水位变化引起的土体位移导致的城轨失稳。因此,三轴搅拌桩在施工过程中必须加强质量控制,达到设计强度要求,并且施工过程的扰动必须尽量减小。基于上面两点,需要对三轴搅拌桩水泥浆的配置以及搅拌下沉上提速度进行严格控制。
开钻前对拌浆工作人员做好交底工作,在施工现场配备电脑计量的自动搅拌系统和散装水泥罐,以确保浆液质量的稳定。水泥浆液的水灰比为0.8~1.2,水泥掺量不小于20%。水泥浆配制好后,停滞时间不得超过2小时,因故搁置超过2小时以上的拌制浆液,应作废浆处理,严禁再用。搭接施工的相邻搅拌桩施工间隔不得超过12小时。注浆时通过2台注浆泵2条管路同Y型接头在H口进行混合,注浆压力1.5Mpa~2.5Mpa,注浆流量为80~120L/min/每台。三轴水泥搅拌桩采用两喷两搅的施工工艺(下钻时喷浆,上提时补浆喷浆),水泥和原状土须均匀搅拌,下沉和提升过程中均为注浆搅拌,同时严格控制下沉和提升速度,当邻近地铁保护一侧三轴搅拌施工时,搅拌下沉速度宜控制在0.5m/min~0.8m/min,提升速度宜控制在1m/min内;喷浆压力不宜大于0.8MPa。待深层搅拌机喷浆提升至设计桩顶标高以上0.5m时,关闭灰浆泵。另外,按照三轴搅拌桩的施工工艺,三轴搅拌机在下钻时,注浆的水泥用量占总数的70%~80%,而提升时为20%~30%。要均匀、连续注入拌制好的水泥浆液,钻杆提升完毕时,设计水泥浆液全部注完。
(二)、地下连续墙
按实际情况依次跳槽施工;地下连续墙接头形式为工字钢接头,采用泥浆护壁、水下浇灌砼的施工工艺,具体施工工艺流程参见图10。
1、施工准备情况
1)在基坑西侧布置地连墙钢筋笼加工平台和钢筋堆场,钢筋笼平台长70m,宽约15m,足够同时加工两个钢筋笼。制作平台采用原场地硬化地坪,以2.0m为间隔,横向平行铺设20号工字钢,纵向铺设28mm钢筋形成钢筋加工平台。
2)硬化场地道路,取15m宽,300mm厚C30混凝土,内部配B16@250双层双向钢筋网(钢筋混凝土厚度满足400t履带吊车带载行走)。
3)根据业主提供的基准点,对建筑进行测量定位:对导墙顶标高、垂直度、间距、轴线等进行复核,在导墙上标定每段连续墙位置及顶面控制标高。
4)泥浆池34.5m*20m*2.5m,总容量约1400立方米,用2.0cm钢板拼接组成。
2、导墙施工
1)导墙概况
导墙采用“┓┏”型现浇钢筋砼。导墙翼面置于上部的杂填土(原路面)上,深度到翼面顶部为1700mm,为防止导墙内挤变形,间距大于地下连续墙的设计宽度50mm,见图11。其中,001为80×80木枋支撑@2000,002为C15素混凝土垫层100mm,003为墙内侧,004为墙外侧,005为冠梁(施工冠梁前破除导墙),006为水平钢筋φ10@200,007为φ8@600×600,008为C15素混凝土垫层100mm,009为箍筋φ10@200。
2)导墙土方开挖及控制要点
采用机械及人工配合开挖,导墙开挖程序一般是:测量放线→开挖→修坡→整平→留足预留土层等。
(1)导墙开挖前必须先进行管线刨验,确认施工段内无管线后方可施工。
(2)导墙开挖应尽量防止对地基土的扰动。采用机械开挖基坑时,为避免破坏基底土,应在基底标高以上预留一层由人工挖掘修整,预留厚度为200mm。
(3)坑槽应分段开挖,挖好一段浇筑一段,达到强度后,及时支撑回填。之后在施工下一段导墙。
(4)导墙开挖时,应对平面控制桩、水准点、基坑平面位置、水平标高等经常复测检查。
3)导墙钢筋施工
导墙钢筋采取绑扎连接方式。先固定竖向钢筋,再绑扎水平钢筋,最后安垫块。
4)导墙模板施工
参见图12所示导墙模板结构图,其中,D1为间距1m的木方地锚,D2为50mm背楞,D3为50×100木方,D4为间距1m的木支撑,D5为通长木方,D6为木楔子。具体施工步骤如下:
(1)导墙模板采用2440×1220×12竹胶模板,模板工程安装按分段施工,按约40m一段。
(2)将竹胶模板(2440×1220×12)紧贴钢筋保护块上,相邻两块胶合木板用钉子和小木块固定,保证两木模板间的稳定、没有缝隙,其间隙不得超过5mm,高低差控制在2mm内。
(3)用50×50mm方木竖向背在木模板后面,形成竖肋,沿导墙方向按间距为0.5m设置,用铁钉稳固在胶合木模板上。接着沿开挖方向用100×100mm方木紧贴50×50mm方木上设三道横肋,横肋间距为0.6m。
(4)待导墙两边模板加固好后,分别在三道纵向100×100mm方木中间设置横向100×100mm短方木支撑,间距1m设置一道,并用钉子紧紧钉牢固,保证两侧模板稳定不偏移。
5)导墙浇筑
导墙混凝土强度为C20,浇筑前,抄出控制标高并对混凝土接茬处进行浇水湿润。必须检查混凝土质量是否符合技术要求,用溜槽进行浇筑,并用振捣棒及时振捣密实,浇筑时要均匀浇筑,不得将所有混凝土浇筑到一处后,利用振捣棒使其流动,最后按照给定的标高点对混凝土面进行找平。
6)导墙内支撑
施工阶段模板拆除后,应在导墙内采用100mm×100mm方木分层支撑(或钢管支撑),以防止导墙向内挤压变形。方木支撑水平间距为1m,上下间距为1m,根据本工程导墙高度,上下支撑2道方木。安装好木支撑后,为防止支撑扰动,采取回填土以防止导墙位移和保护木支撑稳定。在未回填土方之前,导墙两边设置栏杆,保障施工安全。
7)导墙施工质量标准
(1)导墙内墙面平行于地下连续墙中心线,中心线距离的最大允许偏差为±10mm。
(2)导墙内侧面应垂直,两侧导墙之间的净距比地下连续墙设计厚40mm。
(3)槽幅宽度偏差必须小于10mm,内壁面平整度小于5mm。
(4)要求砼内部密实,表面无蜂窝、孔洞现象。
3、泥浆工程
在地下连续墙挖槽过程中,泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机具和切土滑润,其中护壁为最重要的功能。施工中应将泥浆液面控制在导墙下30cm,并高出地下水位1m,以保证施工时槽壁的稳定,配置流程参见图13。
1)泥浆性能指标及配合比设计
新鲜泥浆性能指标表
项目 粘度(秒) 比重 PH值 失水量(cc) 滤皮厚(mm)
指标 24-28 1.06 8-9 ≤10 ≤2
表5.2.2-2新鲜泥浆配合比表
泥浆材料 膨润土 纯碱 CMC 清水
1m3投料量(kg) 116.6 4.664 0.583 949.3
2)泥浆质量管理标准
泥浆质量控制指标表(普通泥浆)
3)泥浆质量管理要求
(1)泥浆制作应严格执行所规定的配合比,新拌制的泥浆应存放24小时以上,使膨润土充分水化后方可使用。如该地层含有砂质层,可适当调整泥浆的比重。
(2)泥浆制作中,每班进行二次质量指标检测。
(3)充分利用各种再生处理手段,提高泥浆质量和重复利用率。
(4)槽内泥浆液面应高于地下水位1m以上,亦不低于导墙顶面0.3m(除特殊情况外,但时间不宜过长)。
(5)泥浆比重超过1.25或PH值大于10时应予废弃。
(6)再生泥浆受水泥,砂土等污染,如检验有多项指标不合格,达到废弃值时,应废弃。
(7)排放废泥浆土、渣,应符合政府有关部门规定和条例。
(8)废泥浆土、渣专车运送,不得污染道路,送到规定地点。
4、成槽施工
开挖槽段采用液压抓斗,以“跳槽挖掘法”开挖单元施工槽段。单元槽段成槽时采用“三抓”开挖,先挖两端最后挖中间,使抓斗两侧受力均匀,具体见图14,其中,CC为泥浆液面。成槽开始前,在导墙上定位出每一斗抓斗的中心位置,并放上标志物。每斗进尺深度控制在0.3m左右,抓斗出入导墙口时要轻放慢提,防止泥浆形成涡旋,影响导墙下土体的稳定性。要时刻关注测斜仪器的动向,及时纠正垂直偏差,抓斗入槽时应检查抓斗的提升钢丝绳和导向滑轮是否垂直。
槽段挖至设计标高后,将槽壁机移位,用超声波方法100%检测槽段断面,如误差超过规定的精度及时修槽;对于槽段接头,用与地连墙接头形状相符的刷壁器清刷先行幅接头面上的沉渣或泥皮,修槽刷壁完成后进行清底。成槽质量控制标准见下表。
成槽偏差检验表
5、钢筋笼的制作及其吊装
1)钢筋笼设计
本工程地连墙整体分为有效墙体段与素混段,首开幅槽段在地下素混凝土段设置钢筋笼,中间幅地下素混凝土段不设置钢筋笼。具体情形参见下述说明。但本工程地连墙浇筑仍是连续整体一次浇筑完成。地连墙钢筋笼设计图如图15和图16所示(L型槽段和钝角槽段参照此首开幅配筋图施工)。其中:
①为地连墙外侧纵向钢筋,直径40mm,HRB400E@100,采用直螺纹套筒连接;
②为地连墙外侧纵向钢筋,直径40mm,HRB400E@100,采用直螺纹套筒连接;
③为地连墙内外两侧水平钢筋,直径18mm,HRB400E@200,两端与工字钢焊接150mm;在地连墙非有效段水平钢筋间距800mm,在地连墙有效段水平钢筋间距200mm。
④为水平桁架X型钢筋(直径28mm,HRB400E),4m一道,每道8根,与水平焊接加强筋⑧单面焊接10d;
⑤为纵向桁架筋(直径28mm,HRB400E)4道,间距如上图所示;与纵筋(直径40mm,HRB400E)兼作纵向桁架筋单面焊接10d;纵向桁架筋和与其形成桁架的纵筋伸直地连墙底部。
⑥为拉钩钢筋(直径18mm,HRB400E),间距400梅花形布置;两端勾住主筋和水平筋,平直段长度180mm。
⑦为工字钢,翼缘和腹板钢板厚度均为10mm。工字钢伸至槽底,防止槽底扰流。
⑧为水平桁架加强钢筋(直径28mm,HRB400E),4m一道,与水平桁架筋X型钢筋④单面焊接280mm;
⑨为防扰流铁皮固定钢筋(HRB400E直径18mm),与铁皮焊透,将防扰流铁皮固定。
⑩为防止扰流铁皮,厚度1mm,宽度1m,采用⑨固定。在工字钢内外两侧均设置。
需要说明的是,在图15和图16所示所有部位现场均采用焊接,焊缝高度6mm,纵向钢筋保护层厚度为70mm,相关钢筋笼配筋图如图17所示。纵向桁架同工字钢底标高,素混段段(首开幅地连墙)横向桁架筋竖向4m一道。横向水平筋HRB400E,直径18mm@800mm一道,闭合幅素混段段不设钢筋笼。
2)吊装工程
(1)吊装概述
首开幅槽段:上部有效地连墙段钢筋笼与两侧工字钢整体(37.5-43.5m长)起吊下放,下部素混凝土段钢筋笼单独起吊,在槽口用担杠搁置,后吊装上部有效连续墙段钢筋笼,两段钢筋笼在槽口搭接后再整体下放到底。为保证钢筋笼起吊时的刚度和强度,对钢筋笼整体及吊点位置进行加强。闭合幅槽段:两侧槽段混凝土强度达到设计强度的70%以上,方可开槽,开槽后吊装有效连续墙段钢筋笼,两侧无工字钢,钢筋笼按设计标高进行控制,浇筑水下混凝土。因为地连墙钢筋笼长度最长43.5m,最大单幅地连墙钢筋笼(W1)重80.087t,加上吊钩、钢丝绳索具等重量约为5t,吊装总重量合计约85.087t,因此必须采取可靠、有效的吊装方案,即理论计算满足要求和吊装方案满足安全施工要求。根据上述特点计算和以往地铁工程施工经验,我项目部采取双机抬吊24个吊点吊装、槽口拼接、二次入槽的吊装方案。主机选用型400t履带吊车,副机选用260t履带吊车。
(2)吊点设置
钢筋笼起吊时根据其长度和钢筋笼重量不同,钢筋笼纵向吊点设置6点,如图18所示。本工程钢筋笼采用整幅制作,整幅起吊入槽,为保证钢筋笼起吊时的刚度和强度,需对钢筋笼整体及吊点位置进行加强。止水帷幕段钢筋笼设置2排8个吊点或3排12个吊点,需要12根U型钢筋和12根几字型钢筋。
如图19及图20所示,钢筋笼纵向桁架设置4道,纵向桁架采用Ф28钢筋,横向桁架每4m设置一道,横向桁架钢筋采用Ф28钢筋,同时设置横向桁架加强筋。素灰段钢筋笼纵向桁架设置4道,纵向桁架采用Ф28钢筋,横向桁架同有效连续墙段样每4m设置一道,横向桁架钢筋采用Ф28钢筋,另在每道横向桁架位置增加水平分布筋及封头筋。
为保证钢筋笼安全起吊,钢筋笼施工时需对吊点进行局部加强。吊筋采用Ф36圆钢,对设置在钢筋笼内的吊点均需设置“U”字形加强筋,加强筋采用Ф36圆钢;对于钢筋笼顶2处主吊吊点及担杠点均采用“U”形Ф36圆钢进行加强,吊点上弧与主筋或加强筋禁止施焊,两下脚双面焊加强,焊缝长度不小于10倍d,焊缝高度不小于0.5倍d;并对所有吊点上部的一根水平筋进行加粗,采用Ф28钢筋。具体的,吊点立面图如图21所示,吊点剖面图如图22所示,吊环大样图如图23所示。
6、连续墙槽段间的接口处理措施
1)施工时接头处理
(1)挖槽结束后,对先行幅进行刷壁,以清除砼壁上残留的淤泥,使后浇槽段的砼能很好地与它粘结,确保接头严密。
(2)钢筋笼制作过程中在槽段连接位置处设置注浆管,注浆管在坑底面下部3m起按照0.5m间距向上开出浆孔,注浆孔采用胶带封口,在连续墙混凝土初凝后进行注浆,压力达到2MPa以上后稳压5min停止注浆。
(3)在地下连续墙施工完成两周后,在地墙接缝位置进行高压旋喷桩旋喷加固,以保证接头缝的质量,防止基坑开挖过程中发生渗漏情况。
2)开挖后的接头处理
如开挖后发现接头有渗漏现象,应立即堵漏。封堵方法采用软管引流、化学灌浆法等。
7、水下混凝土浇筑
1)钢筋笼安放后在4小时内浇灌砼,浇灌前先检查槽深,判断有无坍孔,并计算所需砼方量。
2)本标段地下连续墙砼设计强度等级C35P8,砼的坍落度按规范及水下砼要求,采用200±20mm,该混凝土采用商品混凝土。混凝土运送至浇筑地点后,浇筑前应记录每车混凝土现场实测塌落度,不合格的退回搅拌站。施工浇筑时混凝土不离析、不分层,组成成分不发生变化,并符合施工必需的稠度。
3)砼浇灌采用龙门架配合砼导管完成,导管采用φ300mm法兰盘连接式导管,导管连接处用橡胶垫圈密封防水。导管在第一次使用前,在地面先作水密封试验。在“—”型和“┐”型槽段设置2套导管,两套导管间距一般为3m以内,导管距槽端头不宜大于1.5m,导管提离槽底大约300-500mm之间。在浇筑混凝土过程中,导管底端埋入混凝土面以下一般宜保持2~4m,不宜大于6m,并不得小于1m,严禁把导管底端提出砼面。在浇注过程中随时观察、测量砼面标高和导管的埋深,严防将导管口提出砼面。
4)在浇注过程中,导管不能作横向运动以防沉渣和泥浆混入混凝土中。同时不能使混凝土溢出料斗流入导沟。
5)地连墙混凝土浇灌过程中,确保砼面均匀上升,砼面高差小于50cm。以防止因砼面高差过大而产生夹层现象。并随时量测混凝土面的高程,砼浇注面高出设计标高50cm。首盘浇筑后导管口埋入混凝土深度不小于2m。首盘最大一次浇筑砼量不少于6*1*(2+0.5)=15方,为保证导管埋深要求第一次浇筑,第一次浇筑准备不少于4辆。
8方砼罐车。
在上述地下连续墙的施工过程中,质量控制标准如下:
1)成槽过程中利用经纬仪和成槽机的显示仪进行垂直度跟踪观测,严格做到随挖随测随纠,达到1/300的垂直度要求。
2)合理安排一个槽段中的挖槽顺序,使抓斗二侧的阻力均衡。
3)消除成槽设备的垂直度偏差。根据成槽机的仪表控制垂直度。
4)成槽时,选用粘度大,失水量小,形成护壁泥皮薄而韧性强的优质泥浆,确保槽段在成槽机械反复上下运动过程中土壁稳定,并根据成槽过程中土壁的情况变化选用外加剂,调整泥浆指标,以适应其变化。
5)施工中防止泥浆漏失并及时补浆,始终维持稳定槽段所必须的液位高度,保证泥浆液面比地下水位高。
6)成槽结束后进行泥浆置换,吊放钢筋笼、放置导管等工作,经检查验收合格后,应立即浇注水下混凝土,尽量缩短槽壁的暴露时间。
7)认真清基并经过检查后,及时下放钢筋笼、下导管,并在4小时内浇灌混凝土。
8)布置合理的导管数,控制合理的导管间距,导管内径为300mm,控制导管插入深度为2~6m。
9)水下混凝土熟料搅拌应均匀,严格控制坍落度在180~220mm,现场进行实际坍落度测试。
10)混凝土应连续均匀供应,保证槽孔内混凝土的上升速度不小于2m/h。
(三)、高压旋喷桩施工
本工程高压旋喷桩应用于槽段接头,采用三个桩径为φ600mm的二重管法高压旋喷桩。
1、工艺流程参见图24。
2、施工方法及技术质量标准
1)旋喷桩施工参数选择
本工程旋喷桩设计桩径为φ600mm,采用二重管法进行施工,相关操作细节参见图25。
旋喷施工参数如下:
(1)喷嘴孔径:
(2)喷嘴个数:2个。
(3)旋转速度:10r/min。
(4)提升速度:100mm/min。
(5)采用新鲜无结块强度等级为42.5R级普通硅酸盐水泥,水灰比为1:1,为清除离析,可加入水泥用量0.9‰的碱,浆液宜在旋喷前1h以内配制,根据实施情况,可掺入2%的早强剂。
2)旋喷桩施工程序
(1)钻机就位
旋喷施工的第一道工序是将使用的钻机安置在设计的孔位上,使钻杆头对准孔位中心,喷射注浆管的允许倾斜度不得大于1.5%。喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m。
(2)钻孔
采用地质钻机钻孔。钻孔位置与设计位置的偏差不得大于50mm,钻孔倾斜度不得大于1.5%(施工中进行监测)。
(3)插管
插管是将喷射注浆管插入地层预定的深度。使用地质钻机钻孔完毕,拔出岩芯管,并将二重喷射注浆管插入预定深度。
(4)喷射注浆
当喷射注浆管插入预定深度后,由下至上进行喷射注浆。在桩底部边旋转边喷射1min后,再进行边旋转、边提升、边喷射。中间发生故障时应停止提升和旋转,以防桩体中断。
当浆液初凝时间超过20h时,应及时停止使用该水泥浆(正常水灰比1:1,初凝时间为15h左右)。注浆参数见下表:
二重管法旋喷注浆参数表
(5)注浆管提升
深层喷射先喷浆后旋转和提升,以防注浆管扭断;钻杆的旋转和提升必须连续不中断,注浆管分段提升的搭接长度不小于100mm。旋喷过程中,冒浆量应控制在10~20%之间。对需要扩大加固范围或提高强度的,可采取复喷措施,即先喷一遍清水,再喷一遍或两遍水泥浆。
(6)冲洗
喷到桩高后,迅速拔出注浆管,把注浆管等机具设备冲洗干净,不得残存水泥浆。通常把浆液换成水,在地面上喷射,以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排出。
(7)移动机具:把钻机等机具设备移到新孔位上,进行下一根桩的施工。
(8)旋喷桩施工程序如图26所示,其中,(a)为钻机就位,(b)为钻孔,(c)为插入喷射注浆管,(d)为喷浆,(e)为自动提升喷射注浆管,(f)为拔出喷射注浆管与套管,下部形成喷射桩加固体。
3)旋喷桩施工技术标准
高压喷射注浆可根据工程要求和当地经验采用开挖检查、取芯(常规取芯或软取芯)、标准贯入试验、载荷试验或围井注水试验等方法进行检验,并结合工程测试、观测资料及实际效果综合评价加固效果。质量检验宜在高压喷射注浆结束28天后进行。主要质量控制标准如下表所示。
旋喷桩质量控制标准表
项目 标准(或控制值)
桩体垂直度偏差 (0.5~1)%
钻孔孔径偏差 ≯50
连续钻孔喷射切割搭接(mm) ≮100
强度及抗渗性 达到设计要求
注浆管分段提升时注浆搭接长度(mm) ≮100
冒浆量 10~20%
浆液搅拌时间(min) ≮5
浆液待喷时间(min) ≯30
在上述操作步骤中,高压旋喷桩施工质量控制标准如下:
1)施工前对原材料、浆液配合比、机械设备、喷射工艺进行检查,对地下障碍情况进行调查,以保证钻进和喷射达到设计要求。
2)保证桩位确定,保证两相邻旋喷桩相隔时间不小于48h,间距不小于4~6m,以避免相邻旋喷桩在强度发展过程中受到扰动。
3)保证旋喷桩成孔垂直度。钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm。
4)水泥浆液的水灰比1.0~1.5。灌入水泥浆液的比重取1.5~1.6,返浆比重取1.2~1.3。
5)旋喷桩高压水射流压力宜大于20MPa,提升速度为6~12cm/min,旋转速度8~12rpm。
6)旋喷桩要求采用双管旋喷工艺,水泥用量不小于250kg/m
7)用水泥、水玻璃系浆液进行旋喷。施工前先做好浆液的配合比,确定1min~20min凝固的各种配合比,根据地下水情况选择适当凝固时间的浆液,以防止浆液被地下水稀释、冲走。
8)加大注浆量。施工中注入地层的浆液量比计算大30%,以保证与孔桩有足够大的贴合面
9)在插管过程中,为防止泥砂堵塞喷嘴,应边射水、边插桩,水压力一般不宜超过1MPa。
10)注浆管分段提升的搭接长度不得小于100mm。
11)对需要扩大加固或提高强度的部分应采取复喷的措施,并使实际桩顶标高高于设计标高0.3~0.5m。
12)在旋喷桩施工的结合部位及桩身咬合比较薄弱的环节,可视需要,在压桩位的周围进行补桩,以保证咬合度。
13)浆液搅拌后不得超过4h;当超过时,应经专门试验证明其性能符合要求后方可使用。
14)旋喷桩完工后必须对桩身进行抽检,可采取开挖检查、钻孔取芯、载荷标准贯入等方法。检验点的数量为施工注浆孔数的2%~5%,不合格者应进行补喷。
最后,在整个地下连续墙的施工方法中,相关安全措施如下:
在连续墙施工前召集所有施工操作人员进行单项施工交底培训,使每个操作人员都了解施工的控制重点。
机械进场必须安排专业人员进行设备的性能检测、检修。
在机械施做连续墙的全过程中必须有专人值班,值班人员必须对本工程的地质条件及管线情况了如指掌,对现场施工进行指导,如有异常及时进行核实、处理,以保证连续墙的施工安全及施工质量。
人工辅助吊放钢筋笼时,必须专人指挥,口令统一以避免钢筋笼起吊后发生一些不必要的操作,增加施工的安全隐患,严格注意辅助人员的安全,起吊时除必要辅助人员外,其他人员严禁靠近安全范围。
在施工前必须作好施工操作人员及值班人员的配备,严禁疲劳作业,尤其操作司机疲劳或带病作业。
浇筑混凝土时,应穿胶鞋、戴绝缘手套,湿手不得接触振动棒开关。
绑扎立柱钢筋时,不得站在钢筋骨架上和攀登骨上下,柱梁骨架,应用临时支撑拉牢,以防倾倒。绑扎梁,挑檐、边柱,外墙钢筋应挂好安全带。
支摸时,应按工序进行,模板应有临时固定,支设4m高的立柱模板,四周必须顶牢,操作时要搭设工作台。
拆除模板应经施工技术人员同意,操作时应按顺序分段进行,严禁猛撬,硬砸或大面积撬落拉倒。完工后,不得留下松动和悬挂模板。拆下的模板应及时运送到指定点集中堆放,防止钉子扎脚。
临时存碴场地,必须避免因存碴造成排水不畅与过大土压引起对基坑或地下管线的危害;若靠近交通道,防止存碴危害车辆与人身安全。
起重机械安装作业前需向广东省、珠海市相关部门申请取得起重机械准用证后方可施工,并且使用时应清除工地所经道路的障碍物,做到工地整洁、道路畅通。
起重工在工作时集中精力,明确分工,服从统一指挥;起吊重物时,起重扒杆下不得有人停留或行走,吊机停止作业时,应安止动器,收紧吊钩和钢丝绳。
起重工必须持有劳动部门考核后签发的安全操作证,并且熟悉施工方法、起重设备的性能、所起重物的特点和确切重量以及施工安全的要求。
采用两台吊机同时起吊重物时,应在现场施工负责人的统一指挥下进行,在起吊过程中,两台吊机必须均衡起落重物,使各自分担的起重量不超过其容许的负荷能力。
起吊重物时,吊具捆扎应牢固,以防吊钩滑脱。
带电的电焊线和电线要远离钢丝绳,带电线路距离应保持在2m以上,或设有保护架,电焊线与钢丝绳交叉时应隔开,严禁接触。
不得在雨雪天、露天或夜间工作,如必须进行时,须有防滑、充分照明措施,同时经领导批准,严禁在风力大于六级时吊装,大型设备不得在风力大于五级时吊装。
吊装施工现场,应设有专区派员警戒,非本工程施工人员严禁进入,施工指挥和操作人员均需佩戴标记,无标记者一律不得入内。
在吊装过程中,如因故中断,则必须采取措施进行处理,不得使重物悬空过夜。
工地临时用电线路架设接地防雷击措施等应按现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》JGJ 46的有关规定执行。
效益分析:
本工程地下连续墙仅作为临时支护结构,虽表面经济效益不如其他支护结构,但本工程高地下水位、深厚松软淤泥质地层以及对邻近城轨隧道的保护均要求必须选择强度大、抗渗水、安全性高的地下连续墙作为支护结构,地下连续墙带来的安全保障、对重要公共设施的保护以及对按时完工的保障具有其他结构无法具备的高可靠性,其具有更大的隐性经济效益。本工法为适应本工程复杂环境对施工工艺、参数进行了优化,确保了工程绿色、安全的施工,克服了深厚淤泥质地层成槽、邻近城轨隧道保护等难题,摸清了类似环境施工技术难点及工艺要求,有力的保障了本工程在质量、进度、安全文明施工等方面取得良好成绩,赢得了业主、监理、及社会各界认可,树立了良好的企业形象,提升了企业在相关领域的影响力,增强了企业的竞争力,社会效益显著。
最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种地下连续墙施工方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
建造三轴搅拌桩隔离墙;
在地下连续墙施工位置的两侧采用三轴搅拌桩实施加固;
采用跳槽施工的作业方式、泥浆护壁、水下浇灌砼施工工艺建造地下连续墙,所述地下连续墙的接头部件为工字钢接头;
采用高压旋喷桩处理槽段接头。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述地下连续墙的厚度为1.2m。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在建造三轴搅拌桩隔离墙及采用三轴搅拌桩实施加固时,水泥浆液的水灰比为0.8~1.2,水泥掺量不小于20%;配制好的水泥浆需在2小时内使用;搭接施工时,相邻三轴搅拌桩的施工间隔小于等于12小时。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,将所述水泥浆液注浆时,采用Y型接头连接2台注浆泵,将2条注浆管路中的水泥浆液在Y型接头出口处实现混合;其中,注浆压力为1.5Mpa~2.5Mpa,注浆流量为80~120L/min/每台。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述三轴搅拌桩下钻时向注浆部位均匀连续喷注所述水泥浆液;所述三轴搅拌桩提升时,向注浆部位均匀连续补充所述水泥浆液;在所述三轴搅拌桩下钻及提升过程中均实施注浆搅拌;当深层搅拌机喷浆提升至设计桩标高上方0.5m时,所述注浆泵关闭。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,将水泥和原状土均匀搅拌。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述三轴搅拌桩下钻速度范围为0.5m/min~0.8m/min,下钻时水泥浆液内水泥的用量占总重量的70%~80%;所述三轴搅拌桩提升速度范围小于等于1m/min,提升时水泥浆液内水泥的用量占总重量的20%~30%;所述水泥浆液的喷注压力小于等于0.8Mpa。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在成槽施工作业时,所述成槽深度值大于等于52米,小于等于62米;所述成槽的有效深度值大于等于38米,小于等于44米。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在建造所述地下连续墙的相关步骤中包括:导墙施工、槽段开挖、泥浆配置和应用、清底排渣、钢筋笼制作和吊装,及混凝土浇筑。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述混凝土的等级为C35P8。
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