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地下連續(xù)墻的接頭設(shè)計(jì)與施工防水
發(fā)布時(shí)間:2014-08-05
地下連續(xù)墻具有結(jié)構(gòu)剛度大、整體性、抗?jié)B性和耐久性好的特點(diǎn),可作為永久性的擋土擋水和承重結(jié)構(gòu);能適應(yīng)各種復(fù)雜的施工環(huán)境和水文地質(zhì)條件,可緊靠已有建筑物施工,施工時(shí)基本無(wú)噪音、無(wú)震動(dòng),對(duì)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(xù)墻具有一系列的優(yōu)點(diǎn),所以,在城市地鐵和深基礎(chǔ)工程中得到越來越廣泛的應(yīng)用。1 許府巷車站地下連續(xù)墻及地質(zhì)概況
南京地鐵一號(hào)線許府巷車站全長(zhǎng)234.9m,標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)凈寬18.6m,站臺(tái)寬度11m,為二級(jí)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(jié)構(gòu),采用明挖順作法施工。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用0.6m厚地下連續(xù)墻,并作為結(jié)構(gòu)的一部分與內(nèi)襯墻(0.4~0.6m厚)一起構(gòu)成站體的疊合側(cè)墻。許府巷站連續(xù)墻共92幅槽段,總長(zhǎng)530.5m,標(biāo)準(zhǔn)分幅寬度6m,標(biāo)準(zhǔn)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(yù)制鋼筋混凝土楔形接頭樁,分間隔槽段先后進(jìn)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(xì)砂8m,粉質(zhì)粘土14.5m。主體結(jié)構(gòu)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(zhì)粘土上。
南京地區(qū)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(xù)墻接頭的設(shè)計(jì)與分析
地下連續(xù)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(jiǎn)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(jìn)接頭-凹凸型預(yù)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(guó)內(nèi)外迄今使用最多的一種非剛性接頭形式。其優(yōu)點(diǎn)是用鋼量少、造價(jià)低,但一次性投入較多,對(duì)起吊設(shè)備及時(shí)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(gè)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(xù),也可以不連續(xù)(非剛性接頭),可根據(jù)設(shè)計(jì)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(gòu)件,也是兩槽段之間的結(jié)合構(gòu)件,可當(dāng)作由工字鋼支承的簡(jiǎn)支梁來設(shè)計(jì)。這種接頭在非常靠近大型建筑物而槽段長(zhǎng)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(yù)制鋼筋混凝土楔形樁接頭
凹凸型楔形接頭的優(yōu)點(diǎn)是:
①滲流途徑長(zhǎng),折點(diǎn)多、抗?jié)B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(zhì)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(shè)計(jì)制作了楔形接頭刷,如圖7所示。刷接頭時(shí)間不少于30min一次,上下往復(fù)洗刷不少于20次。
對(duì)以上六種常用連續(xù)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(jià)(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(yù)制接頭樁高;
3)施工工藝:凹凸型預(yù)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(fù)雜;
4)安裝接頭工藝:凹凸型預(yù)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(fù)雜;
5)接頭制作工藝:凹凸型預(yù)制接頭樁和接頭管最易,隔板最復(fù)雜;
6)止水效果:如果認(rèn)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(hù)結(jié)構(gòu)施工完成、開挖土方后的止水效果情況來看,設(shè)計(jì)上采用預(yù)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(yōu)缺點(diǎn),從施工工藝簡(jiǎn)單、難度小、易保證質(zhì)量、施工投入小方面考慮,應(yīng)優(yōu)先選用預(yù)制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭。結(jié)合地質(zhì)條件,如果連續(xù)墻建在淤泥等流塑軟土層中,則應(yīng)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(yīng)優(yōu)選預(yù)制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭和異形工字鋼接頭;對(duì)于自穩(wěn)能力較好的風(fēng)化巖等地質(zhì),則用接頭管即可。
3 許府巷站地下連續(xù)墻接頭施工中的防水措施
3.1 連續(xù)墻接頭施工中的防水措施
由于地下連續(xù)墻是泥漿護(hù)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(biāo)、制漿材料有關(guān)),如不清除,澆筑混凝土?xí)r在槽段接頭面上就會(huì)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(xù)墻的質(zhì)量,施工中必須采取有效的方法進(jìn)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(shè)計(jì)上曾采用在接頭樁的背面貼上泡沫板的方式,實(shí)踐證明此方式不可行,因?yàn)楫?dāng)貼有泡沫板的接頭樁安裝在槽段內(nèi)時(shí),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(cè)接頭樁背面坑槽內(nèi)放入粒徑3~5cm的石料至連續(xù)墻頂面,然后開始澆筑混凝土,澆筑完畢達(dá)一定強(qiáng)度后,用成槽機(jī)把石料取出,繼續(xù)挖出雄槽段,這時(shí)用制作好的楔形接頭刷洗刷接頭樁的背面,時(shí)間不少于30min1次,上下往復(fù)洗刷不少于20次。刷完壁后(每刷一次)及時(shí)將刷壁器上的泥皮清洗干凈,并檢查鋼絲狀況,及時(shí)修補(bǔ)。
3.2 基坑開挖中連續(xù)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(diǎn)降水措施,通過抽水機(jī)將水排入地面上的城市地下排污管道(經(jīng)過沉淀池沉淀)。對(duì)連續(xù)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(xù)墻外旋噴加固止水
連續(xù)墻施工結(jié)束后,在基坑開挖前對(duì)個(gè)別槽段接頭縫進(jìn)行三重管旋噴樁加固。孔位確定:以接縫樁中心為對(duì)稱軸,距連續(xù)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(qiáng)度,適當(dāng)加入水玻璃,水玻璃的摻量經(jīng)試驗(yàn)確定為水泥用量的1~2%。
施工參數(shù):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(zhuǎn)速度10~20rpm,施工中根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。
在噴射注漿參數(shù)達(dá)到規(guī)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(zhǎng)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(xù)墻接頭縫有少量滲水,則沿滲水縫鑿進(jìn)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(shè)引流管將水集中于一點(diǎn)暫時(shí)引出,在澆筑內(nèi)襯墻之前壓入水溶性聚氨酯速凝劑把水堵住。
3.2.3 對(duì)所有接頭縫進(jìn)行剛性防水處理
靠近接頭縫處連續(xù)墻混凝土可能因夾泥、砂而質(zhì)量相對(duì)較差,為保證接縫處及兩側(cè)連續(xù)墻的防水效果,許府巷站基坑開挖后對(duì)所有接頭縫進(jìn)行剛性防水處理,采用了水泥基滲透結(jié)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(nèi)噴涂防水層,防水層分兩層(二次涂層施涂間隔在48小時(shí)以內(nèi))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(nèi)作噴水養(yǎng)護(hù)。
4 結(jié)語(yǔ)
地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)上選用哪種類型的接頭,需綜合施工地質(zhì)、工程造價(jià)、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、施工機(jī)具、地理環(huán)境等多方面的因素才能確定。就許府巷站基坑開挖標(biāo)高內(nèi)為含水砂層、粉質(zhì)粘土等且地下水位比較高的水文地質(zhì)條件而言,用凹凸型預(yù)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(shí)也證明這一點(diǎn)。
施工中對(duì)連續(xù)墻接頭漏水的處理方法有多種多樣,本文僅總結(jié)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(xù)墻施工在我國(guó)得到越來越多的應(yīng)用,尤其是近幾年各大城市地鐵的相繼修建,連續(xù)墻設(shè)計(jì)和施工技術(shù)必將更趨完善和成熟。
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