地下连续墙施工工法(复杂场地)

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复杂场地条件下的地下连续墙施工工法

1 前言

随着建筑业蓬勃发展,城市中心地段的建筑施工条件趋于复杂化,场地条件趋于紧张化。地下工程施工技术中地下连续墙施工技术作为挡土、防渗及高层建筑永久性主体结构承重墙等建筑基坑围护主体被广泛应用;临近地铁施工、地下障碍物诸如老人防、桩基、地下老基础、原有临近建筑基坑围护留置锚杆等对地下连续墙施工的限制与影响,对现有的施工工艺提出了改进及创新的要求。

2 工法特点

2.0.1 对地层的适应性强。从粘土、砂土、砂直到卵石层都可以施工,包括在砂性土层、粒径50mm以下的砂砾层中施工等;从第四系软土到硬质岩石都可以施工,即使在地下水位较高或极软弱淤泥质粘土层等地质条件极其复杂情况下也能施工。 2.0.2 施工速度快。对地下障碍物的处理可以在不影响施工进度的前提下进行。

3 适用范围

本工法适用于工业与民用建筑中大型基坑支护及地下结构,即(构)建筑物的地下室、地下商场、停车场、高层建筑的深基础、工业建筑的深池、坑、竖井等采用地下连续墙施工的工程。液压成槽机挖深在60m以内。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺流程

地下连续墙施工工艺流程见图5.1。 5.2 操作要点 5.2.1 施工准备

表5.2.1 地下连续墙施工准备期间的“三点”控制表 序号 工序名称 1 2 3 图纸会审 控制类别 控制点 主要检查、控制内容 检查图纸是否有效、完整、正确、合理、可行 检查是否建立质保、安保体系,是否符合要求 审核资质、业绩及质、安保体系、主要管理人员及特殊上岗人员资质 4

特殊上岗审核 控制点 审核资质证书是否有效、真实,是否满足要求 1

质保、安保审核 检查点 分包商审核 控制点 5 6 7 主要设备审核 主要材料审核 施工方案审核 控制点 控制点 控制点 审核设备检查证明及其他质保资料,现场检查设备组装及运行情况 审核材料的质保资料,现场检查材料外观质量,并见证取样 审核方案是否完整、正确、合理、可行,审批手续是否完整 1 地下连续墙施工准备期间的“三点”控制 (符合表5.2.1的规定) 挖槽机组装 测量放样 导墙制作、清障 泥浆系统设置 新鲜泥浆配置 施工准备 土方外运 成槽质量检验 槽段挖掘 泥浆贮存供应 钢筋笼制作 清沉渣换浆 泥浆复制再生 吊装钢筋笼 泥浆分离净化 振动筛 旋流器 吊装接头(桩) 沉淀池 设置导管 商品砼供应 浇灌墙体砼 回收槽内泥浆 拔出接头管 劣化泥浆处理 墙底注浆基坑开挖 图5.1 地下连续墙施工工艺流程图

2 场地作业条件调查及收集资料

在工程范围内钻探,查明地质、地层、土质以及水文情况,为选择挖槽机具、泥浆循环工艺、槽段长度等提供可靠的技术数据。同时进行钻探,摸清地下连续墙部位的地下障碍物情况。

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具体的有: 1)工程水文资料

①岸边或水中施工时,需具有施工场地的水文资料。

②按现行《岩土工程勘察规范》要求绘制的岩土工程图件及有关文件,要求有各土层的组成和物理力学性质等。

5 设备拼装

采用吊车等施工机械进行机械化施工作业,在施工前期进行各施工机械的运输工作及进场安排,在现场拼装后进行调试。

5.2.4 导墙制作、复杂场地条件的判定与清障 1 导墙施工的“三点”控制 (符合表5.2.4的规定) 表5.2.4 导墙施工的“三点”控制

序号 1 2 3 4 5 工序名称 测量放线 槽段开挖 钢筋绑扎 立模板 混凝土浇筑 控制类别 主要检查、控制内容 控制点 检查点 检查点 停止点 控制点 在施工单位放样复核后,监理应根据业主提供的控制点100%复核。 检查槽段轴线位置、开挖深度、宽度等,如遇障碍物应酌情处理。 确保钢筋复试合格,检查钢筋规格、间距等是否符合设计及方案要求。 在钢筋通过验收后方可立模,检查模板的稳定性及槽段宽度、轴线。 确保在钢筋、模板已验收,检查砼配合比、坍落度,并旁站浇捣。 2 开挖导槽及支设模板 开挖宽、深符合施工工要求的导槽,槽壁模板支设,每隔1m,上下各加设一根支撑,保证槽口浇筑时的稳定。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。挖土标高由人工修整控制。导墙挖土前,必须有监理签发的开工令,方可开挖。导墙在支模、混凝土浇筑等工序严格按规范施工。

5.2.5 泥浆系统工程

泥浆的作用:首先是护壁作用;其次是携渣作用;再有就是冷却机具和切土滑润的作用,减少机具磨损,延长机械寿命,提高挖槽效率。

1 泥浆系统工艺流程

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新鲜泥浆贮存 施工槽段 再生泥浆贮存 新鲜泥浆配制 回收槽内泥浆 粗筛分离泥浆 加料拌制再生泥浆 沉淀池分离泥浆 旋流器分离泥浆 劣化泥浆废弃处理 劣化泥浆 振动筛分离泥浆 净化泥浆 净化泥浆性能测试 图5.2.5-1 泥浆系统工艺流程图

泥浆系统工艺流程如图5.2.5-1。

2 泥浆拌制的“三点”控制 (符合表5.2.5-1的规定)

表5.2.5-1 泥浆拌制的“三点”控制表

序号 1 工序名称 原材料控制 控制类别 控制点 主要检查、控制内容 在泥浆使用前确定拌制泥浆材料,督促施工方进行泥浆配合比试验。 2 泥浆池 检查点 检查设置是否满足工程要求。 续表5.2.5-1

3 泥浆性能 检查点 定期检查槽段底、中、上部泥浆比重、粘度是否符合设计及方案要求。 4 泥浆面 检查点 槽内的泥浆而必须高于地下水位0.5m以上,并不低于导墙顶面下0.3m。 5 混凝土浇筑 控制点 检查底部泥浆是否被抽吸,顶部泥浆是否补浆。 3 泥浆配制 1)泥浆配制流程

泥浆配制流程图如图5.2.5-2。

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原料试验 称量投料

泥浆性能指标测定 混合搅拌3分钟 膨润土加水冲拌5分钟 CMC和纯碱加水搅拌5分钟

溶胀24小时后备用 图5.2.5-2 泥浆配制流程图

2)泥浆的配合比

配料必须根据现场实际情况进行调整试配。配制泥浆时,要根据工程的地质情况。先根据初步确定的配合比进行试配,如符合要求则投入使用,否则修改试配合比,配制出的泥浆要根据泥浆控制指标的规定进行试验。

8 泥浆质量控制

规定泥浆质量控制指标,使泥浆具有必要的性能。 泥浆质量控制指标(普通泥浆)详见表5.2.5-2。

表5.2.5-2 泥浆质量控制指标(普通泥浆)表

泥浆指 泥浆种类 新鲜泥浆 再生泥浆 挖槽时泥浆 清孔后泥浆 劣化泥浆 漏斗粘比重(g/cm2) 度(秒) 22~25 25~30 22~30 22~30 >60 1.04~1.06 1.08~1.15 1.05~1.20 1.05~1.15 >1.30 (PH值) 8.0~8.5 7.0~9.0 7.0~10.0 7.0~10.0 >14 (CC) <10 <15 <20 <20 >30 (%) <1 <4 可以不测 <4 >10 (mm) <1.5 <2.0 可以不测 <2.0 >3.0 酸碱度 失水量 含沙量 滤皮厚 注:表中对“挖槽时泥浆”的粘度和比重两项指标的上限放得很宽,因为采用液压抓斗成槽时,泥浆的粘度和比重偏大并不妨碍液压抓斗成槽作业,对槽壁稳定也是有利无害,还可充分利用本该废弃的大量粘度和比重偏大的泥浆,节约泥浆的消耗。只要在清孔时把粘度和比重偏大泥浆置换成合格泥浆,对施工

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质量毫无影响。

9 泥浆施工管理

1)各类泥浆性能指标均应符合国家规范、地方规范的规定,并需经采样试验,达到合格标准的方可投入使用。

2)成槽作业过程中,槽内泥浆液面应保持在不致外溢的最高液位,暂停施工时,浆面不应低于导墙顶面30厘米。

1 槽段成槽开挖的“三点”控制(符合表5.2.6的规定)

表5.2.6 槽段成槽开挖的“三点”控制表

序号 1 2 3 4 5 工序名称 测量放线 槽段开挖 清孔 槽段验收 安全控制 控制类别 控制点 检查点 检查点 停止点 控制点 主要检查、控制内容 在放样复核后,应根据槽段划分情况进行复核。 控制初始挖槽垂直精度及槽段附近的荷载,控制泥浆面高度及泥浆性能。 成槽完成后督促承包商首次清孔,复查合格后下钢筋笼,进行二次清孔。 检查槽深、槽宽,并用超声波等垂直度监测仪测量槽段垂直度。 做好防止人、物坠入槽内的安全措施。 2 成槽前的准备工作 1)测量放线 在槽上做好槽段及每一幅的记号,按施工组织设计详图中的槽段施工顺序进行施工。 3 成槽工艺

1)单元槽段的挖掘顺序

⑴成槽采用先两侧后中间抓法;成槽过程中液压抓斗垂直导墙中心线向下掘进,运用成槽机上自动测斜仪随挖随测,并用液压纠偏装置随时纠偏。

⑵单元槽段成槽施工采用“三抓法”施工方法,即直线幅先两边后中间的施工原则,详见图5.2.6。

槽底标高槽底标高231231场地标高场地标高场地标高槽底标高

231

第1步: 第1抓到第3-3层土6 第2步: 第2抓到第3-3层土第3步: 第3抓到第3-3层土图5.2.5-1:成槽施工的三抓法示意图

图5.2.6 成槽施工的三抓法示意图

⑶用抓斗挖槽时,要使槽孔垂直,最关键的一条是要使抓斗在吃土阻力均衡的状态下挖槽,确保抓斗两边的斗齿都吃在实土中,或在空洞中,切忌抓斗斗齿一边吃在实土中,一边落在空洞中,根据这个原则,单元槽段的挖掘顺序为:

①先挖槽段两端的单孔,或者采用挖好第一孔后,跳开一段距离再挖第二孔的方法。这样可以使两个单孔之间留下未被挖掘过的隔墙,这就能使抓斗在挖单孔时吃力均衡,可以有效地纠偏,保证成槽垂直度。

5.2.9 清底、换浆

清理槽底和置换泥浆1小时后,槽底(设计标高)以上200mm处泥浆比重≤1.20,沉淤厚度不大于200mm。

1 清底工作

1) 槽段开挖到设计标高后在插放接头管和钢筋笼之前必须及时清除槽底淤泥和沉渣,必要时在下笼后再作一次清底。

2) 清底的方法一般有沉淀法和置换法两种。沉淀法是在土渣基本上都沉淀到槽底之后再进行清底;置换法是在挖槽结束之后对槽底进行认真清理,然后在土渣还没有沉淀之前就

表5.2.10-1 钢筋笼制作、安装的“三点”控制表

序号 1 2 3 4 工序名称 原材料控制 钢筋加工 钢筋加工平台 控制类别 控制点 检查点 检查点 主要检查、控制内容 钢筋加工前要检查其质保资料,并经过复试合格后方可使用。 检查钢筋加工大样图及加工的钢筋是否满足设计及方案要求。 检查钢筋制作平台平整度能否满足钢筋笼制作要求 检查钢筋规格、间距及焊接接头质量等是否符合设计及方案要求。 5 钢筋笼预埋件 检查点 检查保护层垫块、支撑预埋垫块、结构梁、板的连接接驳器等。 钢筋安装(焊接) 检查点 6 钢筋笼吊钩吊点 控制点 检查钢筋的吊点位置、焊接牢度,起吊及固定的方式应符合方案要求。 7 钢筋笼附属件 检查点 检查地下墙趾注浆管、测斜管等是否符合方案要求。 7

8 钢筋笼验收 停止点 检查钢筋笼长、宽度及刚度,检查钢筋规格、间距及接头、预埋(附属)件及吊钩等。 9 钢筋笼起吊 控制点 检查起吊吊架、上钩吊点、副钩吊点处、吊环及吊索、钢筋笼桥架是否焊接牢固。 10 钢筋笼下放 控制点 控制钢筋笼下放速度,不可强行下放,钢筋笼下放后应固定在导墙上,并及时清基。 用新泥浆把槽内的泥浆置换出来,使槽内泥浆的相对密度在1.15 以下。 2 换浆工作

槽段开挖完毕,应检查槽位、槽深、槽宽及槽壁垂直度,合格后方可进行清槽换浆工作。 5.2.10 钢筋笼制作及吊装

1 钢筋笼制作、安装的“三点”控制(符合表5.2.10-1的规定) 2 钢筋笼制作

钢筋笼宽度应比槽段宽小300~400mm 钢筋笼端部与接头管或混凝土接头面间应留150~ 200mm 的空隙,由于用砂浆制作的垫块容易在吊放钢筋笼时破碎,又易擦伤槽壁面,所以一般用薄钢板制作垫块焊于钢筋笼上。

3 水下混凝土浇筑

地下连续墙混凝土是用导管在泥浆中灌注的,由于导管内混凝土密度大于导管外的泥浆密度,利用两者的压力差使混凝土从导管内流出,在管口附近一定范围内上升替换掉原来泥浆的空间;在浇灌过程中导管不能作横向运动,否则会使沉渣或泥浆混入混凝土内。混凝土要连续灌注,不能长时间中断,一般可允许中断5~10 分钟,最长只允许中断20~30分钟。为保持混凝土的均匀性,混凝土搅拌好之后以1.5h 内灌注完毕为原则。在夏天由于混凝土凝结较快,所以必须在搅拌好之后1h 内尽快浇完,否则应掺入适当的凝结剂;在浇灌过程中要经常测量混凝土灌注量和上升高度,测量混凝土上升高度可用测锤。

2 基坑开挖后处理 基坑开挖后期处理主要有: 基坑开挖后期处理主要有:

1)对于裸露墙面,先凿除浮砂层随后进行凿毛处理,接着喷射砼面层,使裸露墙面平整,局部突出部分的测量值由设计、施工单位研究确定,确保表面密实、无渗漏,孔洞、露

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筋、蜂窝的面积不得超过单元槽段裸露的5%。

2)当两墙间夹泥渗水时,需要将接缝处进行凿除成\形槽,进行止水处理后用高标号膨胀混凝土补平,使槽段接缝处仅有少量夹泥、无漏水现象。

如遇到其它特殊状况出现,需有针对性的进行特殊有效工艺处理。

6 材料与设备

6.1 材料要求

6.1.1 水泥:用42.5号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥,要求新鲜无结块。 6.1.2 砂:宜用粒度良好的中、粗砂,含泥量小于5%。

6.1.3 石子:宜采用卵石,如使用碎石,应适当增加水泥用量及砂率,以保证坍落度及和易性的要求。其最大粒径不应大于导管内径的1/6和钢筋最小间距的1/4,且不大于40mm。含泥量小于2%。

6.1.7 泥浆性能指标及配合比设计 新鲜泥浆的各项性能指标见表6.1.6-1。

表6.1.6-1 新鲜泥浆的各项性能指标表

项目 指标 粘度(秒) 22~25 比重 1.06 PH 8~9 失水量(cc) ≤10 滤皮厚(mm) ≤2 新鲜泥浆的基本配合比见表6.1.6-2。

表6.1.6-2 新鲜泥浆的基本配合比表 泥浆材料 1m3投料量(kg) 膨润土 130 纯碱 4 CMC 3 清水 940 6.2 设备要求 6.2.1 成槽设备

抓斗式成槽机、冲击钻、砂泵或空气吸泥机(包括空压机)等。 6.2.2 混凝土浇灌机具

有混凝土搅拌机、浇灌架(包括储料斗、吊车或卷扬机)、金属导管和运输设备等。

7 质量控制

7.1 依据标准

《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300-2001 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB50202-2002

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7.2 主控项目及一般项目

7.2.1 地下连续墙均应设置导墙,导墙形式有预制及现浇两种,现浇导墙形状常见的有“L”型或倒“L”型,可根据不同土质选用。

7.2.2 地下墙施工前宜先试成槽,以检验泥浆的配比、成槽机的选型并可核查地质资料。 7.2.11 永久性结构的地下墙,在钢筋笼沉放后,应做二次清孔,沉渣厚度应符合要求。

表7.2.7 地下墙质量检验标准表

允许偏差或允许值 项 序 检查项目 单位 主 控 垂直度:永久结构 项 目 用钢尺量,W为地下墙设计厚宽度 1 导墙尺寸 墙面平整度 导墙平面位置 mm mm mm W+40 度。 <5 用钢尺量。 ±10 用钢尺量。 沉渣厚度:永久结构 2 一 般 项 目 3 4 5 槽深 混凝土坍落度 钢筋笼尺寸 永久结构 地下墙表面平6 整度 插入式结构 永久结构时的7 预埋件位置 垂直向 水平向 mm ≤20 水准仪。 <20 ≤10 用钢尺量。 临时结构 mm <150 土层由设计决定,用钢尺量。 临时结构 mm mm mm ≤200 +100 180~220 重锤测。 坍落度测定器。 用钢尺量。 ≤100 重锤测或沉积物测定仪测。 2 临时结构 1/150 监测系统。 1/300 测声波测槽仪或成槽机上的1 墙体结构 数值 查试件记录或取芯试压。 检查方法 设计要求 符合设计要求 <100 此为均匀粘土层,松散及易坍注:地下墙施工前应试成槽,以检验泥浆的配比、成槽机的选型并复核地质资料。

○1成墙后墙顶中心线允许偏差≤30mm ○2 凿去浮浆层后的墙顶标高允许偏差±300mm

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○3 裸露表面局部突出允许偏差±100mm

7.2.12 每50m地下墙应做一组试件,每幅槽段不得少于1组,在强度满足设计要求后方可开挖土方。灌注混凝土时,应按设计、质检和施工单位商定的位置和数量留置混凝土试块。

7.2.13 作为永久性结构的地下连续墙,土方开挖后应进行逐段检查,钢筋混凝土底板也应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定。

7.3 特殊工艺关键控制点控制(符合表7.3的规定)

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表7.3 特殊工艺关键控制点控制表 序号 关键控制点 1 2 抗渗 连接接头 控 制 措 施 按现行国家标准《地下防水工程施工质量验收规范》GB50208执行。 在浇注混凝土前,接头处必须刷洗干净,不留任何泥砂或污物。 应检查成槽的垂直度、槽底的淤积物厚度、泥浆比重、钢筋笼尺寸、3 槽的质量 浇注导管位置、混凝土上升速度、浇注面标高、地下墙连接面的清洗程度、商品混凝土的坍落度、锁口管或接箱的拔出时间及速度等。 永久性结构4 的地下墙 永久性结构5 的地下墙 规范》GB50204的规定。 施工前应检验进场的钢材、电焊条。已完工的导墙应检查其净空尺6 材料 寸,墙面平整度与垂直度。检查泥浆用的仪器、泥浆循环系统应完好。地下连续墙应用商品混凝土。 7.4 质量记录

1 水泥的出厂合格证及复检证明 2 钢筋的出厂合格证以及钢筋试验单抄件 3 混凝土配合比试验单

4 混凝土试块28d标准养护抗压、抗剪强度试验报告 5 试桩施工记录、检验报告 6 地下连续墙的施工记录 7 地下连续墙施工布置示意图

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永久性结构的地下墙,在钢筋笼沉放后,应做二次清孔,沉渣厚度应符合要求。 作为永久性结构的地下连续墙,土方开挖后应进行逐段检查,钢筋混凝土底板也应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收8 隐蔽工程验收记录 7.5 应注意的质量问题及处理

8 安全措施

8.0.1 施工过程危害及控制措施(符合表8.1的规定) 8.0.2 施工时做好基坑周围临边的防护。

8.0.3 在导墙的混凝土达到设计强度之前禁止任何重型机械和运输设备在旁边行驶以防导墙受压变形。

表8.0.1 施工过程危害及控制措施

序号 作业活动 危险源 地下障碍物、电1 施工 缆、管线等 水下用电设备,应有安全保险装置,严防漏电,电缆收放要2 操作 安全 与钻孔同步进行,防止拉断电缆,造成事故;应控制钻进速度和电流大小,严禁超负荷钻进。 3 槽孔完成后 掉入 应立即下钢筋笼浇筑混凝土,如有间歇,槽孔应用跳板覆盖。 做好地质勘察和调查研究,掌握地质和地下埋设物情况。 控 制 措 施 注:表中内容仅供参考,现场应根据实际情况重新辩识。

8.0.4 编制安全施工技术措施并进行交底,加强职工的安全意识教育。 8.0.5 参加施工人员经培训考试合格持证上岗。 8.0.6 特殊工种作业人员必须持有劳动局颁发的上岗证。 8.0.7 根据各地相关深基坑施工安全规程采取相应措施及作法。

9 环保措施

表9.0.1 环境因素辨别及控制措施表

序号 1 2 作业活动 材料进场 现场清理 环境因素 扬尘 建筑垃圾 控 制 措 施 材料运输表面覆盖,道路要经常维护和洒水。 现场应设合格的卫生环保设施,施工垃圾分类堆放。 施工现场使用和维护机械时,应有防滴漏措施,严禁造成土3 机械使用 废油 地污染。 4 循环作业 泥浆 就地掩埋、或集中处理。 12

5 混凝土的搅污水排放 拌 设沉淀池,清污分流。 注:表中内容仅供参考,现场应根据实际情况重新辩识。 9.0.1 环境因素辨别及控制措施(符合表9.0.1的规定) 9.0.2 施工时做好机械噪音的防护同时做好排污水的沉淀处理。

9.0.3 其它各项环保施工要求,应当按照各地文明施工及环境保护相关规定执行。

10 效益分析

10.0.1 地下连续墙的经济效益

一般地下室外墙与基坑围护墙采用两墙合一的形式,一方面省去了单独设立的围护墙,另一方面可在工程用地范围内最大限度扩大地下室面积,增加有效使用面积。此外,围护墙的支撑体系由地下室楼盖结构代替,省去大量支撑费用,而且楼盖结构即支撑体系,还可以解决特殊平面形状建筑或局部楼盖缺失所带来的布置支撑的困难,并使受力更加合理。由于上述原因,再加上总工期的缩短,因而在软土地区对于具有多层地下室的高层建筑,这种作法施工具有明显的经济效益,一般可节省地下结构总造价的25%~35%。

11 应用实例

11.0.1 华中科技大学同济医学院附属协和医院新建门诊医技大楼

华中科技大学同济医学院附属协和医院新建门诊医技大楼由中南建筑设计院(建筑结构)、华东建筑设计研究院有限公司(基坑围护)设计。地上建筑面积56390m,地下建筑面积27543m。建筑主楼23层,裙楼8层,地下3层;建筑高度94.95m。本工程±0.000标高为21.800(黄海高程)。地下一层层高5.0m,建筑功能为放射科;地下二层层高为4.35m,建筑功能为车库;地下三层为4.5m,建筑功能为为设备用房和地下车库;地上建筑层高有5.1m、4.2m、3.9m,分别作为各科室的门诊及急诊用房和行政办公用房等。

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