建筑工程地連墻H型鋼接頭防繞流方法研究

趙志剛

（北京德霖裝飾工程有限公司，北京 102206）

0 引言

地下連續(xù)墻作為一種有效的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，其在建筑工程中的使用頻率越來越多。地連墻是指通過配套專業(yè)的特殊機(jī)械設(shè)備，將地下建筑以及其周圍挖溝，在相應(yīng)的深度、寬度和幅段范圍內(nèi)，根據(jù)預(yù)先施工情況設(shè)置成槽；然后，在泥漿護(hù)墻的基礎(chǔ)上，將具備相應(yīng)強(qiáng)度的鋼筋籠放在事先開挖好的壕溝鋼筋籠上，鋪好后，在每一幅段的溝槽內(nèi)灌注混凝土；最后進(jìn)行接頭施工，使其成為一體連貫型的墻體構(gòu)造。地連墻能夠完成對建筑基坑隔水、防漏、支護(hù)的任務(wù)，既可以進(jìn)行臨時的擋土工作，也可以進(jìn)行地下建筑的永久擋土工作。地連墻的各幅段銜接有多種方法，在建筑工程中大多采用H型鋼接頭進(jìn)行銜接，然而使用傳統(tǒng)銜接方法極易出現(xiàn)接頭端繞流的情況，使兩頭的鋼筋籠銜接失敗，產(chǎn)生間隔，影響后續(xù)工程施工中地連墻的整體穩(wěn)定性，影響地連墻的阻擋功能，極易發(fā)生工程事故。

針對上述問題，該文提出建筑工程地連墻H型鋼接頭防繞流方法。該文從4個方面設(shè)計了建筑工程地連墻H型鋼接頭防繞流方法，在布置防繞流鋼塞的基礎(chǔ)上，輔以接頭箱搭建接頭，并且在H鋼接頭側(cè)板焊接止?jié){板，限制泥漿流動，在使用接頭箱后的空腔內(nèi)填充夯實，在地連墻施工過程中，預(yù)防接頭處混凝土泥漿繞流，提高地連墻整體構(gòu)造的穩(wěn)定性，保證工程施工質(zhì)量。

1 建筑工程地連墻H型鋼接頭防繞流方法設(shè)計

地連墻施工廣泛應(yīng)用H型鋼接頭，H型鋼接頭能夠有效抵抗基坑外的土、水壓力，具有良好的受力性能。且施工操作方便，具有極高的成墻能力，具體使用方法如圖1所示。

圖1 H型鋼接頭施工平面圖

H型鋼接頭施工極易出現(xiàn)混凝土繞流問題，前段澆注的混凝土側(cè)壓流竄，繞過接頭，在H鋼周圍的未澆筑區(qū)間凝固成型，影響后期的鋼筋籠搭接。繞流情況如圖2所示。

圖2 繞流示意圖

繞流的混凝土凝結(jié)后難處理，耗費(fèi)極高的工時與人力，降低工程施工的效率，且繞流后的混凝土與接頭黏連，形成斜坡混凝土，對下一槽段的鋼筋籠下放以及填充造成施工困難，極易形成空隔間隙，影響成墻質(zhì)量?，F(xiàn)針對地連墻防繞流設(shè)計方法如下。

1.1 布置防繞流鋼塞

為防止前一工程幅段的混凝土澆筑滲漏到后一幅段，可以在H型鋼接頭安裝完畢后，使用接頭鋼塞進(jìn)行阻擋。傳統(tǒng)的防繞流方法使用的是泡沫板材，泡沫板材料僅能使用一次，成本高。并且泡沫板在前幅段混凝土的推力下，容易發(fā)生位移，產(chǎn)生縫隙，使砂漿繞流填充，形成更加難去除的混凝土實體，處理起來耗時耗力。使用空心接頭鋼塞代替?zhèn)鹘y(tǒng)的泡沫板隔離方法，能夠節(jié)省材料，省時省力。鋼塞材料厚度控制在0.8cm左右為宜，使用鋼塞時需要注意安裝槽的深度，當(dāng)槽深在16 m以下時，安裝防繞流鋼塞可進(jìn)行整段吊裝當(dāng)槽深在16 m以上時，在安裝體積大的防繞流鋼塞時，可以選擇分段吊裝的方法，為實現(xiàn)防繞流鋼塞的分體駁接施工，可以利用法蘭盤對接分體后的各部分?？招匿撊惭b施工結(jié)束后，就可以進(jìn)行下一階段的回填工作。

空心接頭鋼塞能夠循環(huán)使用，在前一幅段的混凝土施工完成后，移除后鋼塞的時間點(diǎn)盡量控制在初步冷凝階段后、凝結(jié)定型前，如果過早移除將會影響防繞流的質(zhì)量，過晚移除會因為凝固定型而拔除難度加大。拔塞時一定要保證拉力的足夠力度，處理分段鋼塞時，銜接點(diǎn)要牢固，避免拔塞時斷裂，影響后續(xù)工程。移除鋼塞的后期幅段，施工時基本沒有殘積混凝土塊阻礙。鋼塞在移除后可繼續(xù)在下一幅段使用，總使用頻次高達(dá)2000次，極大地節(jié)省了材料成本。

1.2 接頭箱輔助接頭

在地連墻工程施工中，幾乎沒有接頭箱的身影，該文提出將使用接頭箱輔助接頭，實現(xiàn)接頭處的防繞流。通過成槽機(jī)自動糾偏，隨時檢測垂直度，發(fā)生偏斜后修整槽壁合格后繼續(xù)作業(yè)。成槽后可以建立導(dǎo)墻加固槽體，輔助接頭箱避免混凝土繞流，保證接頭箱能夠順利下設(shè)。導(dǎo)墻的制式參數(shù)見表1。

表1 導(dǎo)墻規(guī)格參數(shù)表

導(dǎo)墻建成后即可進(jìn)行后續(xù)的接頭工作，在接頭箱放置后H型鋼接頭尾處會形成空隙區(qū)，其最小尺寸應(yīng)大于0.90m×0.72m，不小于該尺寸，也就是說沿墻軸線的長度為0.85 m以上最佳。下一幅槽段H型鋼接頭后，與其后的肋板緊貼，該位置放置接頭箱最貼合，同時也應(yīng)將接頭箱的位置控制在挖面20 m～30 m，安置好后，需要根據(jù)混凝土澆筑的實際情況，小幅度地將接頭箱上下活動一下，避免出現(xiàn)混凝土繞流造成埋管情況，進(jìn)而影響接頭箱的正常起拔。接頭箱應(yīng)該和導(dǎo)墻的連接處緊密相連，牢固安置，能夠防止接頭箱施工過程中出現(xiàn)傾斜情況。接頭箱的中心線與槽段分幅線相吻合，下部填塞密實黏土袋。接頭箱的底部要緊密貼合黏土袋，這樣才能夠有效避免混凝土繞流，當(dāng)?shù)撞刻畛渥銐虻那闆r下，能夠有很強(qiáng)的反向作用力，將接頭箱向上頂起，避免出現(xiàn)混凝土繞流情況。

在混凝土澆筑前，可以使用相同的制備材料制作混凝土試塊，監(jiān)測試塊的變化，根據(jù)其凝固狀態(tài)判斷工程灌注混凝土的初凝直到終凝情況。在混凝土澆筑完成后的5 h內(nèi)，通過液壓拔管機(jī)對接頭箱進(jìn)行試拔操作，若混凝土初凝成型后沒有異常現(xiàn)象出現(xiàn)，能夠自立保持不坍塌的狀態(tài)，在這種狀態(tài)下就能夠?qū)⒔宇^箱全部拔出，在接頭箱拔除后，會在下一幅段形成空隔腔體，想要有效地連接鋼接頭作業(yè)，需要對空隔腔體進(jìn)行掃孔、清壁等操作，同時，要將H型鋼下一幅段的肋板清理干凈，剪除其所有的表層附著物，然后再用鋼絲刷刷洗，去掉鋼體肋板的表層泥皮之后，才能進(jìn)行下一階段的清孔工藝換漿施工。接頭箱施工流程如圖3所示。

圖3 接頭箱施工流程圖

在H型鋼接頭防繞流處理中使用接頭箱進(jìn)行輔助施工，能夠節(jié)省對繞流泥漿的重復(fù)鉆鑿工時，相對傳統(tǒng)方法，能夠減少回填材料的浪費(fèi)，同時施工用時少、縮短工期，降低了施工的材料與人工成本。

1.3 側(cè)板焊接止?jié){板

可以在H型鋼接頭的一端、鋼體側(cè)板處加焊防繞流鐵皮，鐵皮作為止?jié){板使用，能夠有效抑制混凝土澆注過程中，泥漿的流動范圍，避免出現(xiàn)繞流情況。對鋼接頭焊接止?jié){鐵皮的具體方法為當(dāng)加工鋼筋籠時，可以選擇薄厚度為0.2 mm的鐵皮，將其在鋼筋籠成形前進(jìn)行焊接操作，焊接的接點(diǎn)應(yīng)該在H型鋼的側(cè)板外部位置，并且順著鋼體結(jié)構(gòu)的兩側(cè)，進(jìn)行通長布置，鐵皮寬度設(shè)置在85 cm最佳，布置方向與鋼筋籠面水平平行為宜。如果想要針對H型鋼接頭側(cè)向，更好地進(jìn)行防繞流處理，可以改變鐵皮的朝向，將其變向為朝向鋼筋籠一側(cè)，與此同時，也要適當(dāng)?shù)卦黾予F皮的寬度，規(guī)格在5 cm以內(nèi)為宜，這樣在混凝土施工過程中，鐵皮更容易受到混凝土流動力的作用，這種情況下止?jié){鐵皮張開的幅度更大，在混凝土澆筑的過程中，能夠下移向兩側(cè)，實現(xiàn)阻止泥漿繞流。

在地連墻施工過程中，可以焊接角鋼，搭配止?jié){鐵皮同時使用，輔助保障止?jié){鐵防繞流效果。焊接等邊角鋼，尺寸在等邊長5 cm左右為宜，與止?jié){鐵皮一同在側(cè)板外焊接，沿著鋼接頭通長布置好之后，角鋼能夠更好地壓緊止?jié){鐵皮，避免出現(xiàn)縫隙，輔助止?jié){鐵皮共同防止混凝土的滲出外流。

1.4 接頭空腔填充

在接頭箱外側(cè)的空間區(qū)域中，使用回填砂袋特別容易受到混凝土泥漿浮力影響，容易導(dǎo)致砂袋無法回填密實，但是使用散裝石子也容易發(fā)生繞流情況，因此該文使用袋裝碎石對空隔間區(qū)進(jìn)行填充。針對H型鋼后側(cè)空腔上部，其受到的混凝土側(cè)壓力相對較小，則可以選擇袋裝土對其進(jìn)行填充。在進(jìn)行H型鋼接頭超挖部分施工填充時，需要使用定做的壓實工具，用重力夯實，做到分段壓密，在底部一層夯一次之后，每當(dāng)填充進(jìn)行5cm左右，繼續(xù)進(jìn)行壓密，以此類推，循環(huán)上述施工操作，一直到砂袋填充到澆筑面以上就可以停止施工。在接頭箱的上部進(jìn)行上述填充步驟施工，能夠使混凝土與填充料混合完全，避免在接頭處形成混凝土塊，能夠減少鋼體上部構(gòu)造的混凝土繞流情況。

2 試驗

為驗證該文設(shè)計防繞流方法的有效性，將傳統(tǒng)防繞流技術(shù)與該文設(shè)計的防繞流技術(shù)進(jìn)行對比，設(shè)計對比分析試驗。

2.1 試驗準(zhǔn)備

試驗項目為某高層商用住宅樓體施工，工程總建筑面積為20.5萬m，其中，地下部分的建筑面積約為5.2萬m。該工程建筑場地地勢平坦，無其他地質(zhì)情況影響，僅有地下水具有微腐蝕性，需要做地連墻結(jié)構(gòu)施工，地連墻規(guī)劃厚度為10 m～12 m，長度控制在40 m左右。該文選取相同施工段下，相鄰的兩段地連墻施工段進(jìn)行試驗，基坑深度在24 m左右，地連墻深約35 m，挖槽施工完成后，搭建導(dǎo)墻，每一幅段的導(dǎo)墻長度為30 m左右，使用泥漿護(hù)壁基礎(chǔ)，下放鋼筋籠與H型鋼接頭，接頭與幅段空隙控制在10 cm左右。在上一幅段澆筑混凝土，同時，分別使用傳統(tǒng)防繞流方法，與該文設(shè)計的H型鋼接頭防繞流方法，使用檢測儀記錄混凝土的側(cè)壁繞流情況。

2.2 試驗結(jié)果

通過上述試驗，測得了在傳統(tǒng)方法、該文設(shè)計方法的試用下，檢測出H型鋼接頭周圍的混凝土繞流情況，根據(jù)數(shù)據(jù)制成對比圖，結(jié)果如圖4所示。

根據(jù)圖4可知，實線代表該文設(shè)計方法，虛線代表傳統(tǒng)使用方法。兩種方法的對比分析結(jié)果如下。該文設(shè)計的防繞流方法與傳統(tǒng)的防繞流方法，對混凝土的防繞流情況是相差極大的，在相同的工程施工環(huán)境下，該文設(shè)計的防繞流方法有明顯的優(yōu)勢。隨著灌注混凝土后的時間延長，采用該方法，泥漿流動范圍被阻擋，僅流動了6 cm左右，仍在合理的范圍內(nèi)，并沒有粘連H鋼接頭，防繞流鋼塞以及接頭箱起到了明顯的阻擋作用，且混凝土灌注后的6 h內(nèi)，該方法的混凝土流動范圍空間極小，隨著時間延長，變化幅度特別緩慢，僅增長了3cm。由傳統(tǒng)方法折線可以明顯看出，泥漿的流動范圍極大，在3 h內(nèi)就可達(dá)到30 cm左右，已經(jīng)超出鋼接頭20 cm，且后續(xù)冷凝過程中，仍有些許向外擴(kuò)張，形成明顯的泥漿邊坡。與傳統(tǒng)方法相比，該文設(shè)計的防繞流方法，其混凝土泥漿流動力度極低，范圍縮小程度超過了30 cm，且流動幅度極緩慢。上述試驗結(jié)果證明，該文設(shè)計的防繞流方法，在建筑工程施工中具有良好的使用效果，值得推廣。

圖4 試驗結(jié)果對比圖

3 結(jié)語

該文對地連墻的H型鋼接頭施工流程以及方法進(jìn)行分析，針對地連墻接頭的混凝土泥漿繞流問題，設(shè)計了新的防繞流方法。在布置防繞流鋼塞的基礎(chǔ)上，輔以接頭箱搭建接頭，并且在H鋼接頭側(cè)板焊接止?jié){板，限制泥漿流動，在使用接頭箱后的空腔內(nèi)填充夯實，最終完成設(shè)計。試驗論證表明，該文設(shè)計的防繞流方法能夠阻擋泥漿繞流、外漏，實現(xiàn)無縫隙、無空隔區(qū)，在建筑工程地連墻施工過程中，對預(yù)防泥漿繞流有極高的使用價值，保證了地連墻整體構(gòu)造的穩(wěn)定性以及工程施工質(zhì)量。希望該文的研究能夠為類似工程施工中地連墻的防繞流方法提供借鑒。