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地下連續墻的接頭設計與施工防水
發布時間:2014-08-05
地下連續墻具有結構剛度大、整體性、抗滲性和耐久性好的特點,可作為永久性的擋土擋水和承重結構;能適應各種復雜的施工環境和水文地質條件,可緊靠已有建筑物施工,施工時基本無噪音、無震動,對鄰近建筑物和地下管線影響較小;能建造各種深度(10~50m)、寬度(45~120cm)和形狀的地下墻。由于地下連續墻具有一系列的優點,所以,在城市地鐵和深基礎工程中得到越來越廣泛的應用。
1 許府巷車站地下連續墻及地質概況


  南京地鐵一號線許府巷車站全長234.9m,標準段結構凈寬18.6m,站臺寬度11m,為二級車站,站體形式為地下兩層雙排柱列三跨鋼筋混凝土箱形框架結構,采用明挖順作法施工。主體圍護結構采用0.6m厚地下連續墻,并作為結構的一部分與內襯墻(0.4~0.6m厚)一起構成站體的疊合側墻。許府巷站連續墻共92幅槽段,總長530.5m,標準分幅寬度6m,標準段埋深為25.5m、26m,南北端頭井埋深為28.5m、27.5m,槽段接頭為凹凸型預制鋼筋混凝土楔形接頭樁,分間隔槽段先后進行施工,穿越地層的平均厚度依次為:雜填土0.7m,素填土0.6m,粉土1.7m,粉細砂8m,粉質粘土14.5m。主體結構基坑開挖深度約15.5m,端頭井開挖深度17.4m,寬度19.2~19.8m,底板坐落在粉質粘土上。
  南京地區氣候四季分明,夏季天氣濕熱,雨天較多,每年5~8月份有2 地下連續墻接頭的設計與分析
  地下連續墻單元槽段依靠接頭連接,這種接頭通常要滿足受力和防滲要求,還要施工簡單。按使用接頭工具的不同可分為接頭管(鎖口管)、接頭箱、隔板、工字鋼、十字鋼板以及改進接頭-凹凸型預制鋼筋混凝土楔形接頭樁等幾種常用型式。
2.1 接頭管連接
  這是國內外迄今使用最多的一種非剛性接頭形式。其優點是用鋼量少、造價低,但一次性投入較多,對起吊設備及時間控制要求較高,且存在整體剛度和滲漏問題。三山街站使用的就是這種接頭形式。施工工藝如圖1。
2.2 接頭箱連接
  這種方法是在接頭管旁再附一個敞口接頭箱,可使兩相鄰槽段的水平鋼筋搭接,變成剛性接頭,其施工工藝過程如圖2。
2.3 隔板
  隔板是用鋼板作為單元槽段澆筑混凝土的堵頭,如圖3所示,這種接頭既可以使鋼筋在接頭保持連續,也可以不連續(非剛性接頭),可根據設計要求和施工條件而定。


2.4 工字鋼接頭
  工字鋼既是承受垂直方向的力矩與水平剪力的主要構件,也是兩槽段之間的結合構件,可當作由工字鋼支承的簡支梁來設計。這種接頭在非常靠近大型建筑物而槽段長度較短的情況下是有效的,如圖4(a)所示。
圖4(b)所示為一種"異形"工字鋼接頭形式。
2.5 十字鋼板接頭
十字鋼板可連接左右墻體而成為剛性接頭,如圖5所示。
2.6 凹凸型預制鋼筋混凝土楔形樁接頭
凹凸型楔形接頭的優點是:
①滲流途徑長,折點多、抗滲性能好;
②凹凸型楔形接頭使平面外抗剪能力得到較大的提高;
③施工難度小,操作方便,易保證質量。
許府巷站使用的就是這種接頭形式(玄武門站和張府園站也使用的此接頭形式),施工方式如圖6。為保證接頭清洗效果,設計制作了楔形接頭刷,如圖7所示。刷接頭時間不少于30min一次,上下往復洗刷不少于20次。
  對以上六種常用連續墻接頭的各種性能分析比較如下:
1)傳遞力:剛性接頭好,非剛性接頭不能傳遞彎矩,僅能傳遞軸力和剪力;
2)接頭造價(用鋼量):接頭管(箱)低(但一次性投入大),工字鋼、隔板、十字鋼板和預制接頭樁高;
3)施工工藝:凹凸型預制接頭樁最易,異形工字鋼和接頭管(箱)較易,隔板和十字鋼板接頭最復雜;
4)安裝接頭工藝:凹凸型預制接頭樁、隔板和異形工字鋼接頭最易,接頭箱和十字鋼板最復雜;
5)接頭制作工藝:凹凸型預制接頭樁和接頭管最易,隔板最復雜;
6)止水效果:如果認真施工,均可滿足防滲要求,接頭管和工字鋼接頭的自防水效果比其它幾種接頭稍差。通過許府巷站圍護結構施工完成、開挖土方后的止水效果情況來看,設計上采用預制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭樁是有效的、成功的。
  分析各種接頭形式的優缺點,從施工工藝簡單、難度小、易保證質量、施工投入小方面考慮,應優先選用預制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭。結合地質條件,如果連續墻建在淤泥等流塑軟土層中,則應先用剛性接頭(隔板、接頭箱、十字鋼板);如果是含水砂層和粘土層,地下水位又高,則應優選預制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭和異形工字鋼接頭;對于自穩能力較好的風化巖等地質,則用接頭管即可。
3 許府巷站地下連續墻接頭施工中的防水措施


3.1 連續墻接頭施工中的防水措施
由于地下連續墻是泥漿護壁成槽,接頭混凝土面上必然附著有一定厚度的泥皮(與泥漿指標、制漿材料有關),如不清除,澆筑混凝土時在槽段接頭面上就會形成一層夾泥帶,基坑開挖后,在水壓作用下可能從這些地方滲漏水及冒砂。為了減少這種隱患,保證連續墻的質量,施工中必須采取有效的方法進行清刷混凝土壁面。
  首先,在雌槽段澆筑混凝土之前,為防止混凝土從接頭樁縫隙流入背后難以清刷的問題,必須采取措施,設計上曾采用在接頭樁的背面貼上泡沫板的方式,實踐證明此方式不可行,因為當貼有泡沫板的接頭樁安裝在槽段內時,泡沫板由于較大的浮力迅速與接頭樁分離浮起。為此,施工中采用了在雌槽段兩側接頭樁背面坑槽內放入粒徑3~5cm的石料至連續墻頂面,然后開始澆筑混凝土,澆筑完畢達一定強度后,用成槽機把石料取出,繼續挖出雄槽段,這時用制作好的楔形接頭刷洗刷接頭樁的背面,時間不少于30min1次,上下往復洗刷不少于20次。刷完壁后(每刷一次)及時將刷壁器上的泥皮清洗干凈,并檢查鋼絲狀況,及時修補。
3.2 基坑開挖中連續墻接頭的滲漏水處理
  許府巷站基坑開挖中采取了特殊的井點降水措施,通過抽水機將水排入地面上的城市地下排污管道(經過沉淀池沉淀)。對連續墻接頭縫的滲水采取了以下幾種措施,止水效果比較好。
3.2.1 連續墻外旋噴加固止水
連續墻施工結束后,在基坑開挖前對個別槽段接頭縫進行三重管旋噴樁加固。孔位確定:以接縫樁中心為對稱軸,距連續墻邊緣0.9m,兩孔相距0.7m。鉆孔深度為基坑開挖面以下1m。如圖8所示。
  漿液配比:漿液為P.O32.5普通硅酸鹽水泥漿液,水灰比為1:1,為了提高早期強度,適當加入水玻璃,水玻璃的摻量經試驗確定為水泥用量的1~2%。
施工參數:高壓水射流壓力20Mpa~25Mpa;低壓水泥漿液流壓1~2Mpa,氣壓0.7Mpa。提升速度0.1~0.25m/min,旋轉速度10~20rpm,施工中根據實際情況進行調整。
在噴射注漿參數達到規定值后,提升注漿管,由下而上噴射注漿注漿管分段提升,搭接長度不得小于100mm。
3.2.2 接頭縫小股漏水的處理措施
  在基坑開挖完成后如果連續墻接頭縫有少量滲水,則沿滲水縫鑿進去深5~10cm、寬3~5cm左右的槽,將槽壁洗刷后直接堵塞快速堵漏膠體,如接頭縫小股漏水,則埋設引流管將水集中于一點暫時引出,在澆筑內襯墻之前壓入水溶性聚氨酯速凝劑把水堵住。 
3.2.3 對所有接頭縫進行剛性防水處理
  靠近接頭縫處連續墻混凝土可能因夾泥、砂而質量相對較差,為保證接縫處及兩側連續墻的防水效果,許府巷站基坑開挖后對所有接頭縫進行剛性防水處理,采用了水泥基滲透結晶型防水涂料。施工范圍為從底板至頂板的接頭縫左右各50cm內噴涂防水層防水層分兩層(二次涂層施涂間隔在48小時以內)施作,兩層的厚度均為1.2mm,兩層涂料總用量為1.5Kg/m2。并且要求三天內作噴水養護。
4 結語
  地下連續墻設計上選用哪種類型的接頭,需綜合施工地質、工程造價、結構受力特點、施工機具、地理環境等多方面的因素才能確定。就許府巷站基坑開挖標高內為含水砂層、粉質粘土等且地下水位比較高的水文地質條件而言,用凹凸型預制鋼筋混凝土楔形接頭代替接頭管形式防水效果更好,事實也證明這一點。
  施工中對連續墻接頭漏水的處理方法有多種多樣,本文僅總結分析了在許府巷站一種可行的方法,不足之處望指正。隨著地下連續墻施工在我國得到越來越多的應用,尤其是近幾年各大城市地鐵的相繼修建,連續墻設計和施工技術必將更趨完善和成熟。


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