地下連續(xù)墻施工中幾種接頭形式的對比分析及應(yīng)用

孫立寶

(浙江有色建設(shè)工程有限公司,浙江紹興 312000)

地下連續(xù)墻施工中幾種接頭形式的對比分析及應(yīng)用

孫立寶

(浙江有色建設(shè)工程有限公司,浙江紹興 312000)

隨著地下連續(xù)墻的應(yīng)用越來越多,地下連續(xù)墻的接頭形式也在不斷地發(fā)生變化。結(jié)合工程實踐,對常用的幾種地下連續(xù)墻接頭形式進(jìn)行對比分析,闡述了不同形式接頭的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍,為工程設(shè)計施工提供借鑒。

地下連續(xù)墻;接頭形式;優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)

隨著深基坑及地下軌道工程的快速發(fā)展,地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)被普遍采用。所謂的地下連續(xù)墻實際上并不是連續(xù)的,它是由一個個單元槽段以某種形式相互連接而成的,槽段與槽段之間的接合主要取決于接頭,而接頭的選擇直接關(guān)系到墻體的整體性及使用效果,更關(guān)系到工程的經(jīng)濟(jì)效益。隨著地下連續(xù)墻應(yīng)用的增多,接頭形式也在不斷改進(jìn)。

1 接頭的主要功能

1.1 止水

由于槽段之間主要靠接頭進(jìn)行二次接合,接合處是止水的薄若環(huán)節(jié),因此止水是接頭的主要功能,止水效果取決于流水路線的長短和阻力的大小。

1.2 擋混凝土

因槽段需要進(jìn)行分期施工,先行施工的槽段需要靠接頭作擋體,相當(dāng)于混凝土的模板,澆注時須保證混凝土不能從接頭和槽壁之間的空隙流出,接頭應(yīng)能承受混凝土的側(cè)向壓力而不發(fā)生彎曲或變形。

1.3 傳遞應(yīng)力

地下連續(xù)墻作為受力結(jié)構(gòu)本身承受著外界的應(yīng)力,而接頭作為墻體的一部分,也要承受同樣的應(yīng)力。

1.4 抗剪切

由單元槽段之間的連接形式自身的強(qiáng)度而定,一般都能達(dá)到設(shè)計要求。

止水和傳遞應(yīng)力是決定地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的主要因素,它們都是由槽段接頭形式而定的。因此選擇最佳流水線路和最大限度重疊兩單元槽段的剛性連接是保證地下連續(xù)墻具有防漏抗?jié)B、傳遞應(yīng)力的前提。

2 常用的接頭形式

2.1 接頭管、接頭箱

接頭管也稱鎖口管,是在槽段下完鋼筋籠后在墻段的末端下入直徑與槽寬相等或略小的管體,阻止先期施工槽段的混凝土漏漿并占據(jù)體積,待混凝土澆注完成達(dá)到一定強(qiáng)度后,將接頭管拔起 (通常在混凝土澆注完成后 2～3 h內(nèi)起拔)在墻端留下半圓形混凝土楔口,用來與相鄰后期施工槽段銜接(見圖 1、圖 2)。

圖1 接頭管接頭形式

圖2 接頭管接頭

接頭箱為凸字形空心箱體,由厚鋼板制成,寬度與墻寬相同或略小。接頭箱一般單獨(dú)使用,有時也和工字鋼板配合使用。接頭箱沿全長不得扭轉(zhuǎn)、彎曲和變形,下部端口作刃口。接頭箱須垂直吊放,下部插入槽底不少于 100 mm,上部固定,并在接頭箱外側(cè)回填石子或砂包。接頭箱起拔時間在單元槽段混凝土澆筑完初凝后 1～2 h,開始活動接頭箱,即將接頭箱緩慢拔出 10～20 cm,而后每間隔 1 h活動一次,一般在混凝土澆筑完畢后 8～10 h,接頭箱須全部拔出。

2.2 止水鋼板接頭

止水鋼板接頭主要有十字、工字、王字形等幾種形式(見圖 3、圖 4),采用哪種形式,主要取決于地下連續(xù)墻的厚度及深度。鋼板接頭一般在現(xiàn)場制作,與先期施工墻段鋼筋籠端部橫向鋼筋焊接連成一體,待槽段挖完后,與鋼筋籠一并下入槽內(nèi),然后澆注混凝土。有時也和接頭箱配合使用。

2.3 鋼筋混凝土預(yù)制接頭

圖3 止水鋼板接頭形式

圖4 止水鋼板接頭

圖5 預(yù)制混凝土接頭

圖6 預(yù)制混凝土接頭

現(xiàn)在常用的接頭形式還有鋼筋混凝土預(yù)制接頭。鋼筋混凝土預(yù)制接頭一般制作成工字形狀 (見圖5、圖6),在車間內(nèi)分段制作完成,厚度與墻厚相同,寬度為 600～800 mm。在槽口分段吊裝,采用預(yù)埋鋼板焊接連接。預(yù)制接頭混凝土強(qiáng)度、配筋與地下連續(xù)墻相同。成槽后該接頭構(gòu)件直接埋在連續(xù)墻里,不再回收利用,減少了拔出工序。鋼筋混凝土接頭為預(yù)制件,可提前制作,大大縮短混凝土澆筑時間。采用鋼筋混凝土預(yù)制接頭的形式,雖然預(yù)制接頭的成本比鋼板接頭及鎖口管接頭相對較高,但由于該接頭實際上取代了一部分的連續(xù)墻結(jié)構(gòu),從而使得連續(xù)墻本身的工程量減少,費(fèi)用降低。

3 接頭處的防滲漏處理

無論是采用哪種接頭形式,都須在接頭外側(cè)回填砂石包或土袋以防混凝土繞流,造成后期槽段施工困難。對于先期形成的槽段往往在側(cè)面粘有許多泥土,要采用特制的刷壁機(jī)進(jìn)行清刷,一般需要刷10次以上,才能確保接頭面的新老混凝土接合緊密,否則可能造成兩幅墻之間有夾泥,發(fā)生滲漏。滲漏原因及預(yù)防措施主要有以下幾點(diǎn)。

3.1 接頭未清刷干凈

只要施工過程中對先澆槽段接觸面的清刷不徹底,或因為泥漿護(hù)壁效果不佳,清刷或下籠過程中不小心碰塌了側(cè)壁的土體,都會使槽段接頭處滯留沉渣或局部夾泥,從而導(dǎo)致滲漏水。預(yù)防措施主要有:精心配制槽段內(nèi)的護(hù)壁泥漿,確保成槽及清槽過程中槽壁的土體穩(wěn)定;成槽機(jī)在成槽過程中必須保證垂直勻速上下,盡量減少對側(cè)壁土體的擾動;槽段兩端的清刷作業(yè)須仔細(xì)進(jìn)行,清刷過程中嚴(yán)禁碰撞兩側(cè)土體。

3.2 鋼筋籠偏斜

某些槽段由于條件的限制,不能采用跳躍式施工,只能順序施工相鄰槽段,致使后施工的槽段鋼筋籠不對稱,吊放時因偏心作用產(chǎn)生偏斜。由于接頭處未清刷干凈,留有前期槽段留下的混凝土塊,仍強(qiáng)行吊放鋼筋籠,從而產(chǎn)生偏斜。預(yù)防措施主要有:盡量避免相鄰槽段的連續(xù)施工,消除偏心鋼筋籠所造成的影響;鋼筋籠下放過程中必須垂直、緩慢,如遇障礙物必須提起,清除障礙物后再行下放,切不可強(qiáng)行下放。

3.3 支撐架設(shè)不及時

由于基坑開挖過快,支撐架設(shè)不及時,地下連續(xù)墻變形過大造成接頭處滲漏水。尤其是對于接頭管接頭,由于接頭剛度較小,對基坑變形更為敏感。預(yù)防措施主要有:嚴(yán)格控制開挖進(jìn)度,及時架設(shè)支撐,加強(qiáng)基坑變形監(jiān)測。

無論采用哪種形式的接頭,為了確保接頭的止水效果,最好在墻體接頭外側(cè)補(bǔ)高壓旋噴樁進(jìn)行止水封堵。

4 幾種接頭形式的對比分析

4.1 接頭管接頭形式

在早期的地下連續(xù)墻施工中應(yīng)用較多。由于接頭管加工方便,可重復(fù)利用,成本相對較低。接頭管屬于柔性接頭,具有一定的抗剪能力,但因與墻體無剛性連接,傳遞應(yīng)力效果差,缺乏抵抗彎矩的能力。同時因流水線路較短,接頭管的止水效果較差,易出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象。接頭管拔管時問難以掌握,早拔則混凝土仍處于流動狀態(tài),尚未成形,晚拔會由于混凝土與接頭管粘緊而拔不出,且易損傷墻體,因此接頭管接頭不適用于較深的地下連續(xù)墻。但接頭管接頭具有刷壁方便,后期槽段鋼筋籠下放容易,造價相對低廉的優(yōu)勢,是目前應(yīng)用較多的接頭形式。施工過程中要求施工隊伍具有一定的施工素質(zhì),能較好地掌握好接頭管的起拔時間。

目前墻深在 30 m以淺,墻厚在 600～800 mm的地下連續(xù)墻多采用接頭管形式,這種規(guī)模的地下連續(xù)墻開挖深度不會很大,開挖面很少會進(jìn)入承壓水層,止水相對容易,拔管時間也容易掌控。如天津市某變電站綜合樓基坑支護(hù)工程,地下連續(xù)墻設(shè)計墻厚 800 mm,墻深約 25 m,基坑開挖深度 13 m,接頭形式采用 “800 mm的圓形接頭管,從開挖檢驗來看,施工質(zhì)量完全達(dá)到了設(shè)計要求。

4.2 止水鋼板接頭

具有施工速度快,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與剛度好,可以很好地傳遞彎矩及剪力。接頭的滲水路徑較長,從而止水效果也相對較好,目前得到了廣泛應(yīng)用。采用鋼板接頭工藝時,由于鋼板接頭的寬度要比連續(xù)墻槽段寬度稍小,在成槽澆注混凝土?xí)r容易產(chǎn)生繞流的現(xiàn)象,給后期槽段的施工會帶來困難,因此刷壁和清除墻體側(cè)壁泥漿變得至關(guān)重要,處理不好會導(dǎo)致接頭處滲漏水。在軟弱砂層和透水性強(qiáng)的土層中,由于連續(xù)墻成槽寬度會比設(shè)計寬度大,更容易造成滲流現(xiàn)象。

鋼板接頭處鋼板用量較大,造價相對較高,對鋼板焊接的施工精度要求也較高,目前主要用于超深、超厚的地下連續(xù)墻。

在實際施工中,鋼板接頭多與接頭箱配合使用。如天津某交通樞紐地下?lián)Q乘站地下連續(xù)墻深 55 m,墻厚 1.2 m,采用工字鋼板 +箱式接頭的形式,工字鋼板接頭能夠較好地傳遞彎矩、剪力和軸力,流水線路長、阻力大、不易出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象,止水效果較好,箱式接頭可以有效防止混凝土繞流。

4.3 鋼筋混凝土預(yù)制接頭

近幾年應(yīng)用逐漸增多,因需制作模板及養(yǎng)護(hù),接頭本身成本比接頭管和鋼板接頭稍高,但由于該接頭實際上取代了一部分的連續(xù)墻結(jié)構(gòu),從而使得連續(xù)墻本身的工程量減少,費(fèi)用降低,鋼筋混凝土接頭可節(jié)省大量止水鋼板,地下連續(xù)墻綜合單價比鋼板接頭降低10%～15%,工程總價相對節(jié)約。

鋼筋混凝土接頭可在車間內(nèi)提前制作,制作質(zhì)量有保證,同時不再拔出,減少墻體本身的混凝土澆注量,因此可大大縮短總體施工工期。

鋼筋混凝土接頭可減少對環(huán)境的污染。采用鋼板接頭現(xiàn)場施焊量大,會釋放出大量的有害氣體,對操作人員身體和環(huán)境會造成不良影響,而混凝土預(yù)制接頭的制作對環(huán)境的污染極小。

鋼筋混凝土預(yù)制接頭具有剛度強(qiáng),整體性能好,一般寬度為 600～800 mm,使混凝土繞流的路徑變長,在防止混凝土繞流方面效果極佳。

鋼筋混凝土預(yù)制接頭一般分節(jié)制作,在槽口分段吊裝,采用預(yù)埋鋼板焊接連接。施工中要求槽壁垂直度好,一旦不能下放到位,需將整個樁體拔出,在整體拔出時一定要考慮由于拔出泥漿面的部位喪失了泥漿的浮力而使自重加大,需要認(rèn)真計算起吊設(shè)備的起拔能力,避免出現(xiàn)起吊設(shè)備失穩(wěn)的情況。

鋼筋混凝土預(yù)制接頭適用于超深、超厚的地下連續(xù)墻工程,如墻深超過 30 m或厚度在1.0 m以上的地下墻,更適用于“雙墻合一”的地下結(jié)構(gòu)工程。如我公司承擔(dān)施工的“寶鈦股份萬噸自由鍛壓機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)基坑支護(hù)工程”,該工程地下連續(xù)墻設(shè)計墻厚 0.8 m,墻深 35 m,基坑開挖深度約 20 m,為“雙墻合一”的結(jié)構(gòu)墻,采用的是工字形鋼筋混凝土預(yù)制接頭。當(dāng)時主要是綜合考慮了接頭的防繞流性能、止水效果、整體剛度、施工工期、工程造價等幾方面的因素而采用的。實踐證明,鋼筋混凝土預(yù)制接頭能較好地防止混凝土繞流、減少基坑開挖過程中的滲漏水,保證基坑的開挖安全,提高施工進(jìn)度,節(jié)約工程造價。

5 結(jié)語

地下連續(xù)墻接頭形式種類繁多,各有其優(yōu)缺點(diǎn),都不夠完善,需綜合地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)、施工設(shè)備、工程造價、地理環(huán)境等多方面的因素綜合分析來選擇接頭形式。隨著我國地下連續(xù)墻應(yīng)用的越來越多,尤其是近幾年各大城市地鐵的相繼修建,地下連續(xù)墻接頭的設(shè)計和施工也必將日趨完善和成熟。

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Comparison Analysis on Joint Shapes of Underground D iaphragm Wall Construction and the Application

SUN Li2 bao(ZhejiangNonferrous Construction Engineering Co.,Ltd.,Shaoxing Zhenjiang 312000,China)

W ith more and more application of underground diaphragm wall,the joint shape of underground diaphragm wall transfor ms constantly.Combiningwith the engineering practice,the paper compared and analyzed several joint shapes,e2 laborated their advantages&disadvantages and the scope of application.The valuable references can be provided to the s imilar engineering design and construction.

underground diaphragm wall;joint shape;advantage;disadvantage

TU476+.3

A

1672-7428(2011)05-0053-04

2010-12-31

孫立寶(1970-),男(漢族),黑龍江人,浙江有色建設(shè)工程公司天津分公司總工程師、高級工程師,巖土工程專業(yè),從事巖土工程勘察、設(shè)計與施工管理工作,天津市紅橋區(qū)尚都家園 1-1202(300092),suntj66@163.com。