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。
机械发展
中国的成槽机械发展得很快,与之相适应的成槽工法层出不穷;有不少新的
工法已经不再使用
膨润土作为
泥浆;墙体材料已经由过去以
混凝土为主的局面而转向多样化发展;不再单纯地用于
防渗或挡土支护,越来越多地作为建筑物的基础。
经过几十年的发展,地下连续墙的技术已经相当成熟,其中日本在此项技术上最为发达,已经累计建成了1500万平方米以上,地下连续墙的最大开挖深度为140m,最薄的地下连续墙厚度为20cm。1958年,我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙,到2013年为止,全国绝大多数省份都先后应用了此项技术,估计已建成地下连续墙120万~140万平方米。地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法,而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段,基本上都是用作防渗墙或临时
挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料,越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构,2003年到2013年前后更被用于大型的
深基坑工程中。
机械分类
(1)按成墙方式可分为:1、桩排式;2、槽板式;3、组合式。
(2)按墙的用途可分为:1、防渗墙 ;2、临时挡土墙; 3、永久挡土(承重); 4、作为基础。
(3)按墙体材料可分为:1、钢筋混凝土墙; 2、
塑性混凝土墙 ;3、固化灰浆墙; 4、自硬泥浆墙;5、预制墙 ;6、泥浆槽墙 ;7、后张预应力墙 ;8、钢制墙。
(4)按开挖情况可分为:1、地下挡土墙(开挖);2、
地下防渗墙(不开挖)。
由于受到施工机械的限制,地下连续墙的厚度具有固定的模数,不能像
灌注桩一样根据桩径和
刚度灵活调整。因此,地下连续墙只有在一定深度的
基坑工程或其它特殊条件下才能显示出经济性和特有优势。一般适用于如下条件:
2、围护结构亦作为主体结构的一部分,且对防水、抗渗有较严格要求的工程。
3、采用
逆作法施工,地上和地下同步施工时,一般采用地下连续墙作为围护墙。
4、邻近存在保护要求较高的建(构)筑物,对基坑本身的变形和防水要求较高的工程。
5、.基坑内空间有限,地下室外墙与红线距离极近,采用其他围护形式无法满足留设施工操作要求的工程。
6、在超深基坑中,例如30m-50m的
深基坑工程,采用其他围护体无法满足要求时,常采用地下连续墙作为围护结构。
机械作用
(1)挡土作用。在挖掘地下连续墙沟槽时,接近地表的土极不稳定,容易坍陷,而泥浆也不能起到护壁的作用,因此在单元槽段挖完之前,导墙就起挡土墙作用。
(2)作为测量的基准。它规定了沟槽的位置,表明单元槽段的划分,同时亦作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。
(3)作为重物的支承。它既是挖槽机械轨道的支承,又是钢筋笼、接头管等搁置的支点,有时还承受其他施工设备的荷载。
(4)存蓄泥浆。导墙可存蓄泥浆,稳定槽内泥浆液面。泥浆液面应始终保持在导墙面以下20cm,并高于地下水位1.0m,以稳定槽壁。
(5)防止泥浆漏失;防止雨水等地面水流人槽内。
机械特点
优点
地下连续墙之所以能够得到如此广泛的应用,是因为它具有十大优点:
缺点
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。
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。
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。
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。
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。
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。