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第二節(jié) 地下連續(xù)墻 一、 地下連續(xù)墻的基本概念 （一）地下連續(xù)墻施工工藝原理 地下連續(xù)墻施工工藝，是在工程開挖土方之前，用特制的挖槽機械在泥漿(又稱觸變泥漿、安定液、穩(wěn)定液等)護壁的情況下每次開挖一定長度(一個單元槽段)的溝槽，待開挖至設(shè)計深度并清除沉淀下來的泥渣后，把地面上加工好的鋼筋骨架(一般稱為鋼筋籠)用起重機械吊放入充滿泥漿的溝槽內(nèi)，用導(dǎo)管向溝槽內(nèi)澆筑混凝土?；炷劣蓽喜鄣撞块_始逐漸向上澆筑，并將泥漿置換出來，待混凝土澆至設(shè)計標高后，一個單元槽段即施工完畢。各個單元槽段之間由特制的接頭連接，形成連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。若地下連續(xù)墻為封閉狀，則基坑開挖后，地下連續(xù)墻既可擋土又可防水，為地下工程施工提供條件。地下連續(xù)墻也可以作為建筑的外墻承重結(jié)構(gòu)，兩墻合一，則大大提高了施工的經(jīng)濟效益。在某些條件下，地下連續(xù)墻與“逆作法”技術(shù)共同使用是深基礎(chǔ)很有效的施工方法，會大大提高施工的工效。 （二）地下連續(xù)墻的適用范圍 地下連續(xù)墻施工起始于50年代的意大利，目前已成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中的有效施工方法。我國的一些重大地下工程和深基礎(chǔ)工程是利用地下連續(xù)墻工藝完成的，取得了很好的效果。如廣州白天鵝賓館、廣州花園飯店、上海電信大樓、上海國際貿(mào)易中心、新上海國際大廈、金茂大廈、北京王府井賓館等高層建筑深基礎(chǔ)工程中都應(yīng)用了地下連續(xù)墻。我國目前施工的地下連續(xù)墻。最深的達65.4m，最厚的達1.30m，最薄的為0.45m。國外施工的地下連續(xù)墻，最深的已達131m，垂直精度可達1／2000。 從地下連續(xù)墻的功能看有的地下連續(xù)墻單純用作支護結(jié)構(gòu)，有的既作支護結(jié)構(gòu)又作為地下室結(jié)構(gòu)外墻。上海88層的金茂大廈，其地下連續(xù)墻厚1m，既作支護結(jié)構(gòu)又作為地下室結(jié)構(gòu)外墻，收到了很好的效果。 地下連續(xù)墻施工工藝所以能得到推廣，主要是因為它有下述優(yōu)點： (1)適用于各種土質(zhì)。在我國目前除巖溶地區(qū)和承壓水頭很高的砂礫層必須結(jié)合采用其他輔助措施外，在其他各種土質(zhì)中皆可應(yīng)用地下連續(xù)墻。 (2)施工時振動小、噪音低，除了產(chǎn)生較多泥漿外，對環(huán)境影響相對較少。 (3)在建筑物、構(gòu)筑物密集地區(qū)可以施工，對鄰近的結(jié)構(gòu)和地下設(shè)施沒有什么影響。國外在距離已有建筑物基礎(chǔ)幾厘米處就可進行地下連續(xù)墻施工。這是由于地下連續(xù)墻的剛度比一般的支護結(jié)構(gòu)剛度大得多，能承受較大的側(cè)向壓力，在基坑開挖時，由于其變形小，因而周圍地面的沉降少，不會或較少危害鄰近的建筑物或構(gòu)筑物。 (4)可在各種復(fù)雜條件下進行施工。如已經(jīng)塌落的美國110層的世界貿(mào)易中心大廈的地基，為哈得遜河河岸，地下埋有碼頭、垃圾等，且地下水位較高，采用地下連續(xù)墻對此工程來說是一種適宜的支護結(jié)構(gòu)。 (5)防滲性能好。地下連續(xù)墻的防滲性能好，能抵擋較高的水頭壓力，除特殊情況外，施工時基坑外不再需要降低地下水位。 (6)可用于“逆筑法”施工。將地下連續(xù)墻方法與“逆筑法”結(jié)合，就形成一種深基礎(chǔ)和多層地下室施工的有效方法，地下部分可以自上而下施工，這方面我國已有較成熟的經(jīng)驗。 但是，地下連續(xù)墻施工法亦有其不足之處，比如地下連續(xù)墻如只是施工期間用作支護結(jié)構(gòu)，則造價可能稍高，不夠經(jīng)濟，如能將其用作建筑物的承重結(jié)構(gòu)，則可解決造價高的問題。如果施工現(xiàn)場管理不善，會造成現(xiàn)場潮濕和泥濘，且需對廢泥漿進行處理；現(xiàn)澆的地下連續(xù)墻的墻面雖可保證一定的垂直度但不夠光滑，如對墻面的光滑度要求較高，尚需加工處理或另作襯壁。 地下連續(xù)墻主要用于：建筑物的地下室、地下停車場、地下街道、地下鐵道、地下道路、泵站、地下變電站和電站、盾構(gòu)等工程的豎井、擋土墻、防滲墻、地下油庫、各種基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)等。 二、 地下連續(xù)墻作為支護結(jié)構(gòu)時的內(nèi)力計算 （一）荷載 用作支護結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，作用于其上的荷載主要是土壓力、水壓力和地面荷載引起的附加荷載。若地下連續(xù)墻用作永久結(jié)構(gòu)，還有上部結(jié)構(gòu)傳來的垂直力、水平力和彎矩等。作用于地下連續(xù)墻主動側(cè)的土壓力值，與墻體剛度、支撐情況及加設(shè)方式、土方開挖方法等有關(guān)。 當?shù)叵逻B續(xù)墻的厚度較小，開挖土方后加設(shè)的支撐較少、較弱，其變形較大，主動側(cè)的土壓力可按朗肯土壓力公式計算。我國有關(guān)的設(shè)計單位曾對地下連續(xù)墻的土壓力進行過原體觀測，發(fā)現(xiàn)當位移與墻高的比值△／H達到1‰一8‰時，在墻的主動側(cè)，其土壓力值將基本上達到朗肯土壓力公式計算的土壓力值。所以，當?shù)叵逻B續(xù)墻的變形較大時，用其計算主動土壓力基本能反映實際情況。 對于剛度較大，且設(shè)有多層支撐或錨桿的地下連續(xù)墻，由于開挖后變形較小，其主動側(cè)的土壓力值往往更接近于靜止土壓力。如日本的《建筑物基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》中既做如此規(guī)定。 至于地下連續(xù)墻被動側(cè)的土壓力就更加復(fù)雜。由于產(chǎn)生被動土壓力所需的位移(我國實測位移與墻高比值△／H需達到1％一5％才會達到被動土壓力值)往往為設(shè)計和使用所不允許，即在正常使用情況下，基坑底面以下的被動區(qū)，地下連續(xù)墻不允許產(chǎn)生使靜止土壓力全部變?yōu)楸粍油翂毫Φ奈灰?。因而，地下連續(xù)墻被動側(cè)的土壓力也就小于被動土壓力值。 目前，我國計算地下連續(xù)墻多采用豎向彈性地基梁(或板)的基床系數(shù)法，即把地下連續(xù)墻入土部分視作彈性地基梁，采用文克爾假定計算，基床系數(shù)沿深度變化。 （二）內(nèi)力計算 作為支護結(jié)構(gòu)的地下連續(xù)墻，其內(nèi)力計算方法國內(nèi)采用的有：彈性法、塑性法、彈塑性法、經(jīng)驗法和有限元法。 根據(jù)我國的情況，對設(shè)有支撐的地下連續(xù)墻，可采用豎向彈性地基梁(或板)的基床系數(shù)法(m法)和彈性線法。應(yīng)優(yōu)先采用前者，對一般性工程或墻體剛度不大時，亦可采用彈性線法。此外有限元法，亦可用于地下連續(xù)墻的內(nèi)力計算。 用豎向彈性地基梁的基床系數(shù)法計算時，假定墻體頂部的水平力H、彎矩M及分布荷載q1和q2作用下，產(chǎn)生彈性彎曲變形，坑底面以下地基土產(chǎn)生彈性抗力，整個墻體繞坑底面以下某點O轉(zhuǎn)動(圖4-2-1 )、在O點上下地基土的彈性抗力的方向相反。 圖 4-2-1 豎向彈性地基梁基床系數(shù)法計算簡圖 地下連續(xù)墻視為埋入地基土中的彈性桿件，假定其基床系數(shù)在坑底處為零，隨深度成正比增加。當α2h≤2.5時，假定墻體剛度為無限大，按剛性基礎(chǔ)計算；當α2h＞2.5時，按彈性基礎(chǔ)計算，其中變形系數(shù) α2= (4-2-1) 式中 m——地基土的比例系數(shù)，有表可查，參閱有關(guān)地下連續(xù)墻設(shè)計與施工規(guī)程。如流塑粘土，液性指數(shù)IL≥l，地面處最大位移達6mm時，m＝300--500； E——地下連續(xù)墻混凝土的彈性模量； J——地下連續(xù)墻的截面慣性矩； b——地下連續(xù)墻的計算寬度(一般取b＝1m)。 根據(jù)彈性梁的撓曲微分方程，可得坑底以下墻體的表達式為： （4-2-2） 解上述微分方程，可得各截面處的彎矩和剪力。 如地下連續(xù)墻上有支撐或拉錨時，如圖4-2-2所示。則先根據(jù)支點處水平變形等于零，用力法求出支撐或拉錨的內(nèi)力Ra、Rb、Rc。再將支撐(拉錨)內(nèi)力Ra、Rb、Rc作為集中荷載作用在墻上，然后用上述方法計算墻的內(nèi)力和變形。 圖4-2-2 有支撐（拉錨）的地下連續(xù)墻計算簡圖 如土方分層開挖并分層及時安設(shè)支撐，則需根據(jù)實際分層挖土情況，分別用上述方法對各個工況進行計算，其計算簡圖如圖4-2-3所示。如拆除支撐的方案已定，還需計算各拆撐工況的內(nèi)力。 圖4-2-3 分層挖土和安設(shè)支撐時的計算簡圖 （a）分層挖土和支撐安設(shè)圖；（b）地下連續(xù)墻為懸臂墻； （c）地下連續(xù)墻為單支撐的墻；（d）地下連續(xù)墻為兩個支撐的墻 （三）沉降計算 作為支護結(jié)構(gòu)使用的地下連續(xù)墻，一般不需進行沉降計算。如果要計算，則可按下述方法進行。 地下連續(xù)墻的底端為承受荷載的作用面，假定該作用面內(nèi)的荷載為均布。在此均布荷載q作用下產(chǎn)生的土中應(yīng)力的豎向分量，按下式計算： (4-2-3) 式中 σ z——墻底端長方形荷載面角點下離荷載面深Z(m)處的豎向應(yīng)力(kN／m2)； m、n——墻底端長方形荷載面的兩個邊長與Z之比。 沉降量按下式計算： s＝ (4-2-4) 式中s——沉降量(cm)； z——荷載作用的深度(cm)； e1——應(yīng)力等于σ1z時土的孔隙比； e2——應(yīng)力等于σ 2z時土的孔隙比； σ1z——用式(3—4)算得的地下連續(xù)墻修建前z處的有效應(yīng)力(kN／m2)； σ 2z——用式(3—4)算得的地下連續(xù)墻修建后z處的有效應(yīng)力(kN／m2)。 （四）構(gòu)造處理 I混凝土強度及保護層 現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻，其設(shè)計混凝土強度等級不得低于C20，考慮到在泥漿中澆筑，施工時要求提高到不得低于C25。水泥用量不得少于370kg／m3，水灰比不大于0.6，坍落度宜為180--210mm。 混凝土保護層厚度，根據(jù)結(jié)構(gòu)的重要性、骨料粒徑、施工條件及工程和水文地質(zhì)條件而定。根據(jù)現(xiàn)澆地下連續(xù)墻是在泥漿中澆筑混凝土的特點，對于正式結(jié)構(gòu)其混凝土保護層厚度不應(yīng)小于70mm，對于用作支護結(jié)構(gòu)的臨時結(jié)構(gòu)，則不應(yīng)小于40mm。 II接頭設(shè)計 總的來說地下連續(xù)墻的接頭分為兩大類：施工接頭和結(jié)構(gòu)接頭。施工接頭是澆筑地下連續(xù)墻時在墻的縱向連接兩相鄰單元墻段的接頭；結(jié)構(gòu)接頭是已竣工的地下連續(xù)墻在水平向與其他構(gòu)件(地下連續(xù)墻和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如梁、柱、墻、板等)相連接的接頭。 1．施工接頭(縱向接頭) 確定槽段間接頭的構(gòu)造設(shè)計時應(yīng)考慮以下因素： （1）對下一單元槽段的成槽施工不會造成困難。 （2）不會造成混凝土從接頭下端及側(cè)面流入背面。 （3）能承受混凝土側(cè)壓力，不致嚴重變形。 （4）根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計的要求，傳遞單元槽段之間的應(yīng)力，并起到伸縮接頭的作用。 （5）槽段較深需將接頭管分段吊入時應(yīng)裝拆方便。 （6）在難以準確進行測定的泥漿中能夠較準確的進行施工。 （7）造價低廉。 常用的施工接頭有以下幾種： （1）接頭管(亦稱鎖口管)接頭。這是當前地下連續(xù)墻施工應(yīng)用最多的一種施工接頭。施工時，待一個單元槽段土方挖好后，于槽段端部用吊車放入接頭管，然后吊放鋼筋籠并澆筑混凝土，待澆筑的混凝土強度達到0.05--0.20MPa時(一般在混凝土澆筑后3—5h，視氣溫而定)，開始用吊車或液壓頂升架提拔接頭管，上拔速度應(yīng)與混凝土澆筑速度、混凝土強度增長速度相適應(yīng)，一般為2—4m／h，應(yīng)在混凝土澆筑結(jié)束后8h以內(nèi)將接頭管全部拔出。接頭管直徑一般比墻厚小50mm，可根據(jù)需要分段接長。接頭管拔出后，單元槽段的端部形成半圓形，繼續(xù)施工即形成兩相鄰單元槽段的接頭，它可以增強整體性和防水能力，其施工過程如圖4-2-4所示。此外，還有“注砂鋼管接頭工藝”等施工方法。 圖4-2-4 接頭管接頭的施工順序 （a）開挖槽段；（b）吊放接頭管和鋼筋籠； （c）澆筑混凝土；（d）拔出接頭管；（e）形成接頭 1-導(dǎo)墻；2-已澆筑混凝土的單元槽段；3-開挖的槽段；4-未開挖的槽段；5-接頭管； 6-鋼筋籠；7-正澆筑混凝土的單元槽段；8-接頭管拔出后的孔洞 （2）接頭箱接頭。接頭箱接頭可以使地下連續(xù)墻形成整體接頭，接頭的剛度較好。 接頭箱接頭的施工方法與接頭管接頭相似，只是以接頭箱代替接頭管。一個單元槽段挖土結(jié)束后，吊放接頭箱，再吊放鋼筋籠。接頭箱在澆筑混凝土的一面是開口的，所以鋼筋籠端部的水平鋼筋可插入接頭箱內(nèi)。澆筑混凝土?xí)r，接頭箱的開口面被焊在鋼筋籠端部的鋼板封住，因而澆筑的混凝土不能進入接頭箱?；炷脸跄?，與接頭管一樣逐步吊出接頭箱，待后一個單元槽段再澆筑混凝土?xí)r，由于兩相鄰單元槽段的水平鋼筋交錯搭接，而形成整體接頭，其施工過程如圖4-2-5 所示。 圖4-2-5 接頭箱接頭的施工順序 （a）插入接頭箱；（b）吊放鋼筋籠；（c）澆筑混凝土；（d）吊出接頭管；（e）吊放后一槽段的鋼筋籠；（f）澆筑后一槽段的混凝土，形成整體接頭 1-接頭箱；2-接頭管；3-焊在鋼筋籠上的鋼板 此外，圖4-2-6所示用U形接頭管與滑板式接頭箱施工的鋼板接頭，是另一種整體式接頭的做法。這種整體式鋼板接頭是在兩相鄰單元槽段的交界處，利用U形接頭管放入開有方孔且焊有封頭鋼板的接頭鋼板，以增強接頭的整體性。接頭鋼板上開有大量方孔，其目的是為增強接頭鋼板與混凝土之間的粘結(jié)?；迨浇宇^箱的端部設(shè)有充氣的錦綸塑料管，用來密封止?jié){，防止新澆筑混凝土浸透。為了便于抽拔接頭箱，在接頭箱與封頭鋼板和U形接頭管接觸處皆設(shè)有聚四氟乙烯滑板。 圖4-2-6 U形接頭管與滑板式接頭箱 （a）U形接頭管；（b）滑板式接頭箱； 1-接頭鋼板；2-封頭鋼板；3-滑板式接頭箱；4-U形接頭管； 5-聚四氟乙烯滑板；6-錦綸塑料管 施工這種鋼板接頭時，由于接頭箱與U形接頭管的長度皆為按設(shè)計確定的定值，不能任意接長，因此要求挖槽時嚴格控制槽底標高。吊放U形接頭管時，要緊貼半圓形槽壁，且其下部一直插到槽底，勿將其上部擱置在導(dǎo)墻上。這種整體式鋼板接頭的施工過程如圖4-2-7所示。 圖4-2-7 U形接頭管與滑板式接頭的施工順序 （a）單元槽段成槽；（b）吊放U形接頭管；（c）吊放接頭鋼板和接頭箱； （d）吊放鋼筋籠；（e）澆筑混凝土；（f）拔出接頭箱；（g）拔出U形接頭管 1-U形接頭管；2-接頭箱；3-接頭鋼板；4-封頭鋼板；5-鋼筋籠 （3）隔板式接頭。隔板式接頭按隔板的形狀分為平隔板、榫形隔板和V形隔板(圖4-2-8 )。由于隔板與槽壁之間難免有縫隙，為防止新澆筑的混凝土滲入，要在鋼筋籠的兩邊鋪貼維尼龍等化纖布?；w布可把單元槽段鋼筋籠全部罩住，也可以只有2—3m寬。要注意吊入鋼筋籠時不要損壞化纖布。 圖4-2-8隔板式接頭 （a）平隔板；（b）榫形隔板；（c）V形隔板 1-正在施工槽段的鋼筋籠；2-已澆筑混凝土槽段的鋼筋籠；3-化纖布； 4-鋼隔板；5-接頭鋼筋 帶有接頭鋼筋的榫形隔板式接頭，能使各單元墻段形成一個整體，是一種較好的接頭方式。但插人鋼筋籠較困難，且接頭處混凝土的流動亦受到阻礙，施工時要特別加以注意。 2．結(jié)構(gòu)接頭 地下連續(xù)墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的樓板、柱、梁、底板等連接的結(jié)構(gòu)接頭，常用的有下列幾種： （1）預(yù)埋連接鋼筋法。預(yù)埋連續(xù)鋼筋是應(yīng)用最多的一種方法，它是在澆筑墻體混凝土之前，將加設(shè)的設(shè)計連接鋼筋彎折后預(yù)埋在地下連續(xù)墻內(nèi)，待內(nèi)部土體開挖后露出墻體時， 鑿開預(yù)埋連接鋼筋處的墻面，將展出的預(yù)埋連接鋼筋彎成設(shè)計形狀，與后澆結(jié)構(gòu)的受力鋼筋連接(圖4-2-9 )。為便于施工，預(yù)埋的連接鋼筋的直徑不宜大于22mm，且彎折時加熱宜緩慢進行，以免連接筋的強度降低過多?？紤]到連接處往往是結(jié)構(gòu)的薄弱處，設(shè)計時一般使連接筋有20％的富余。 （2）預(yù)埋連接鋼板法。這是一種鋼筋間接連接的接頭方式，在澆筑地下連續(xù)墻的混凝土之前，將預(yù)埋連接鋼板放入并與鋼筋籠固定。澆筑混凝土后鑿開墻面使預(yù)埋連接鋼板外露，用焊接方式將后澆結(jié)構(gòu)中的受力鋼筋與預(yù)埋連接鋼板焊接(圖4-2-10 )。施工時要注意保證預(yù)埋連接鋼板后面的混凝土飽滿。 （3）預(yù)埋剪力連接件法。剪力連接件的形式有多種，但以不妨礙澆筑混凝土、承壓面大且形狀簡單的為好(圖4-2-11 )。剪力連接件先預(yù)埋在地下連續(xù)墻內(nèi)，然后彎折出來與后澆結(jié)構(gòu)連接。 圖4-2-9 預(yù)埋連接鋼筋法 圖4-2-10 預(yù)埋連接鋼板法 圖4-2-11 預(yù)埋剪力連接件法 1-預(yù)埋的連接鋼筋；2-焊接法； 1-預(yù)埋的連接鋼板；2-焊接法； 1-預(yù)埋剪力連接件；2-地下連續(xù)墻； 3-地下連續(xù)墻；4-后澆結(jié)構(gòu)中 3-地下連續(xù)墻；4-后澆結(jié)構(gòu)中 3-后澆結(jié)構(gòu) 受力鋼筋； 5-后澆結(jié)構(gòu) 受力鋼筋；5-后澆結(jié)構(gòu) 三、 地下連續(xù)墻施工 （一）施工前的準備工作 I施工現(xiàn)場情況調(diào)查 1．有關(guān)機械進場條件調(diào)查 除調(diào)查地形條件等之外，還需調(diào)查所要經(jīng)過的道路情況，尤其是道路寬度、坡度、彎道半徑、路面狀況和橋梁承載能力等，以便解決挖槽機械、重型機械等進場的可能性。 2．有關(guān)給排水、供電條件的調(diào)查 地下連續(xù)墻施工需要用大量的水，挖槽機械等亦需耗用一定的電力，因而需要調(diào)查現(xiàn)有的供水和供電條件(電壓、容量、引入現(xiàn)場的難易程度)，如現(xiàn)場暫時不具備，則要設(shè)法創(chuàng)造條件。 地下連續(xù)墻施工時需用泥漿護壁，泥漿中又混有大量土碴，因此排出的水容易引起下水道堵塞和河流污染等公害，在這方面應(yīng)給予充分的注意。 3．有關(guān)現(xiàn)有建(構(gòu))筑物的調(diào)查 當?shù)叵逻B續(xù)墻的位置靠近現(xiàn)有建(構(gòu))筑物時，要調(diào)查其結(jié)構(gòu)及基礎(chǔ)情況，還要了解其基礎(chǔ)埋置深度及其以下的土質(zhì)情況，以便確定地下連續(xù)墻的位置、槽段長度、挖槽方法、墻體剛度及土體開挖后墻體的支撐等。同時還要研究現(xiàn)有建(構(gòu))筑物產(chǎn)生的側(cè)壓力是否會增大地下連續(xù)墻體的內(nèi)力和影響槽壁的穩(wěn)定性。 4．地下障礙物對地下連續(xù)墻施工影響的調(diào)查 埋在地下的樁、廢棄的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物、混凝土塊體和各種管道等是地下連續(xù)墻施工時的主要障礙物。應(yīng)在開工前進行詳細的勘查，并盡可能在地下連續(xù)墻施工之前加以排除，否則會給施工帶來很大的困難。 5．噪音、振動與環(huán)境污染的調(diào)查‘ 防止噪音、水體、泥漿等造成環(huán)境污染。 II水文、地質(zhì)情況調(diào)查 確定鉆孔位置，鉆孔深度、深槽的開挖方法、決定單元槽段長度、估計挖土效率、考慮護壁泥漿的配合比和循環(huán)工藝等，都與地質(zhì)情況密切有關(guān)。如深槽用鉆抓法施工，目前鉆導(dǎo)孔所用的工程潛水電鉆是正循環(huán)出土，當遇到砂土或粉砂層時，要注意不要因鉆頭噴漿沖刷而使鉆孔直徑過大，或造成局部坍方，從而影響地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量。又如遇到卵石層，由于泥漿正循環(huán)出土不能帶出卵石而使其積聚于孔底，會造成不能繼續(xù)鉆孔的困難。 導(dǎo)板抓斗的挖槽效率也與地質(zhì)條件有關(guān)，由于在深槽內(nèi)挖土的工作自由面比地面上挖土少，工作條件差；另外抓斗在槽內(nèi)是靠自重切入土內(nèi)，以鋼索或液壓設(shè)備閉斗抓土，因此在土質(zhì)堅硬時挖土的效率會降低，甚至?xí)?dǎo)致不能抓土。此外，地質(zhì)條件對于反循環(huán)出土的泥漿處理方法的選擇亦有很大關(guān)系。 槽壁的穩(wěn)定性也取決于土層的物理力學(xué)性質(zhì)、地下水位高低、泥漿質(zhì)量和單元槽段的長度。在制訂施工方案時，為了驗算槽壁的穩(wěn)定性，就需要了解各土層土的重力密度γ、內(nèi)摩擦角φ、內(nèi)聚力c等物理力學(xué)指標。 基坑坑底的土體穩(wěn)定亦和坑底以下土的物理力學(xué)指標密切有關(guān)，在驗算坑底隆起和管涌時，需要土的重力密度γ、土的單軸抗壓強度qu、內(nèi)摩擦角φ、內(nèi)聚力с、地下水重力密度和地下水位高度等數(shù)據(jù)，這些都要求在進行地質(zhì)勘探時提供。 地質(zhì)勘探中應(yīng)注意收集有關(guān)地下水的資料，如地下水位及水位變化情況、地下水流動速度、承壓水層的分布與壓力大小，必要時還需對地下水的水質(zhì)進行水質(zhì)分析。另外，在研究地下連續(xù)墻施工用泥漿向地層滲透是否會污染鄰近的水井等水源時，亦需利用土的滲透系數(shù)等指標參數(shù)。根據(jù)上述分析可以清楚地看出，全面而正確地掌握施工地區(qū)的水文、地質(zhì)情況，對地下連續(xù)墻施工是十分重要的。 （二）制訂地下連續(xù)墻的施工方案 在詳細研究了工程規(guī)模、質(zhì)量要求、水文地質(zhì)資料、現(xiàn)場周圍環(huán)境是否存在施工障礙和施工作業(yè)條件等之后，應(yīng)編制工程施工組織設(shè)計。地下連續(xù)墻的施工組織設(shè)計，一般應(yīng)包括下述內(nèi)容： （1）工程規(guī)模和特點，水文、地質(zhì)和周圍情況以及其他與施工有關(guān)條件的說明。 （2）挖掘機械等施工設(shè)備的選擇。 （3）導(dǎo)墻設(shè)計。 （4）單元槽段劃分及其施工順序。 （5）預(yù)埋件和地下連續(xù)墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)連接的設(shè)計和施工詳圖。 （6）護壁泥漿的配合比、泥漿循環(huán)管路布置、泥漿處理和管理。 （7）廢泥漿和土碴的處理。 （8）鋼筋籠加工詳圖，鋼筋籠加工、運輸和吊放所用的設(shè)備和方法。 （9）混凝土配合比設(shè)計，混凝土供應(yīng)和澆筑方法。 （10）動力供應(yīng)和供水、排水設(shè)施。 （11）施工平面圖布置：包括挖掘機械運行路線；挖掘機械和混凝土澆灌機架布置；出土運輸路線和堆土處；泥漿制備和處理設(shè)備；鋼筋籠加工及堆放場地；混凝土攪拌站或混凝土運輸路線；其他必要的臨時設(shè)施等。 （12）工程施工進度計劃，材料及勞動力等的供應(yīng)計劃。 （13）安全措施、質(zhì)量管理措施和技術(shù)組織措施等。 （三）地下連續(xù)墻的施工工藝過程 地下連續(xù)墻按其填筑的材料，分為土質(zhì)墻、混凝土墻、鋼筋混凝土墻(又有現(xiàn)澆和預(yù)制之分)和組合墻(預(yù)制鋼筋混凝土墻板和現(xiàn)澆混凝土的組合，或預(yù)制鋼筋混凝土墻板和自凝水泥膨潤土泥漿的組合)；按其成墻方式，分為樁排式、壁板式、樁壁組合式；按其用途分為臨時擋土墻、防滲墻、用作主體結(jié)構(gòu)一部分兼作臨時擋土墻的地下連續(xù)墻、用作多邊形基礎(chǔ)兼作墻體的地下連續(xù)墻。 目前，我國建筑工程中應(yīng)用最多的還是現(xiàn)澆的鋼筋混凝土壁板式地下連續(xù)墻，多為臨時擋土墻，亦有用作主體結(jié)構(gòu)一部分同時又兼作臨時擋土墻的地下連續(xù)墻。在水利工程中有用作防滲墻的地下連續(xù)墻。 對于現(xiàn)澆鋼筋混凝土壁板式地下連續(xù)墻，其施工工藝過程通常如圖4-2-12 所示。其中修筑導(dǎo)墻、泥漿制備與處理、深槽挖掘、鋼筋籠制備與吊裝以及混凝土澆筑，是地下連續(xù)墻施工中主要的工序。 挖導(dǎo)溝 鋪設(shè)軌道 筑導(dǎo)墻 輸入 泥漿 挖深槽 開挖過 程補漿 制備 泥漿 沉淀池 旋流器與 振動篩 分離出 的砂石 運走 排放或處理 泥渣 排除 排除 沉渣 補進 泥漿 鋼筋籠 制作 澆灌機 架就位 置換出 泥漿 吸泥 清底 吊放接 頭管 吊放鋼 筋籠 插入 導(dǎo)管 澆筑 混凝土 拔出接頭管 機械 就位 組裝挖 溝機械 圖 4-2-12 現(xiàn)澆鋼筋混凝土地下連續(xù)墻的施工工藝過程 （四）地下連續(xù)墻施工 I修筑導(dǎo)墻 1．導(dǎo)墻的作用 （1）擋土墻。在挖掘地下連續(xù)墻溝槽時，接近地表的土極不穩(wěn)定，容易坍陷，而泥漿也不能起到護壁的作用，因此在單元槽段挖完之前，導(dǎo)墻就起擋土墻作用。 （2）作為測量的基準。它規(guī)定了溝槽的位置，表明單元槽段的劃分，同時亦作為測量挖槽標高、垂直度和精度的基準。 （3）作為重物的支承。它既是挖槽機械軌道的支承，又是鋼筋籠、接頭管等擱置的支點，有時還承受其他施工設(shè)備的荷載。 （4）存儲泥漿。導(dǎo)墻可存蓄泥漿，穩(wěn)定槽內(nèi)泥漿液面。泥漿液面應(yīng)始終保持在導(dǎo)墻面以下20cm，并高于地下水位1.0m，以穩(wěn)定槽壁。 此外，導(dǎo)墻還可防止泥漿漏失；防止雨水等地面水流人槽內(nèi)；地下連續(xù)墻距離現(xiàn)有建筑物很近時，施工時還起一定的補強作用；在路面下施工時，可起到支承橫撐的水平導(dǎo)梁的作用。 2．導(dǎo)墻的形式 導(dǎo)墻一般為現(xiàn)澆的鋼筋混凝結(jié)構(gòu)。但亦有鋼制的或預(yù)制鋼筋混凝土的裝配式結(jié)構(gòu)，可多次重復(fù)使用。在確定導(dǎo)墻形式時，應(yīng)考慮下列因素： （1）表層土的特性。表層土體是密實的還是松散的，是否回填土，土體的物理力學(xué)性能如何，有無地下埋設(shè)物等。 （2）荷載情況。挖槽機的重量與組裝方法，鋼筋籠的重量，挖槽與澆筑混凝土?xí)r附近存在的靜載與動載情況。 （3）地下連續(xù)墻施工時對鄰近建(構(gòu))筑物可能產(chǎn)生的影響。 （4）地下水的狀況。地下水位的高低及其水位變化情況。 （5）當施工作業(yè)面在地面以下時(如在路面以下施工)，對先施工的臨時支護結(jié)構(gòu)的影響。 圖4-2-13所示是適用于各種施工條件的現(xiàn)澆鋼筋混凝土導(dǎo)墻的形式： 圖4-2-13各種導(dǎo)墻的形式 3．導(dǎo)墻施工 現(xiàn)澆鋼筋混凝土導(dǎo)墻的施工順序為：平整場地→測量定位→挖槽及處理棄土→綁扎鋼筋→支模板→澆筑混凝土→拆模并設(shè)置橫撐→導(dǎo)墻外側(cè)回填土(如無外側(cè)模板，可不進行此項工作)。 當表土較好，在導(dǎo)墻施工期間能保持外側(cè)土壁垂直自立時，則以土壁代替模板，避免回填土，以防槽外地表水滲入槽內(nèi)。如表土開挖后外側(cè)土壁不能垂直自立，則外側(cè)亦需設(shè)立模板。導(dǎo)墻外側(cè)的回境土應(yīng)用粘土回填密實，防止地面水從導(dǎo)墻背后滲入槽內(nèi)，引起槽段坍方。 導(dǎo)墻的厚度一般為0.15一0.20m，墻趾不宜小于0.20m，深度一般為1.0—2.0m。導(dǎo)墻的配筋多為Φ12＠200，水平鋼筋必須連接起來，使導(dǎo)墻成為整體。導(dǎo)墻施工接頭位置應(yīng)與地下連續(xù)墻施工接頭位置錯開。 導(dǎo)墻面應(yīng)高于地面約10cm，可防止地面水流入槽內(nèi)污染泥漿。導(dǎo)墻的內(nèi)墻面應(yīng)平行于地下連續(xù)墻軸線，對軸線距離的最大允許偏差為土l0mm；內(nèi)外導(dǎo)墻面的凈距，應(yīng)為地下連續(xù)墻名義墻厚加40mm，凈距的允許誤差為土5mm，墻面應(yīng)垂直；導(dǎo)墻頂面應(yīng)水平，全長范圍內(nèi)的高差應(yīng)小于土10mm，局部高差應(yīng)小于5mm。導(dǎo)墻的基底應(yīng)和土面密貼，以防槽內(nèi)泥漿滲入導(dǎo)墻后面。 現(xiàn)澆鋼筋混凝土導(dǎo)墻拆模以后，應(yīng)沿其縱向每隔1m左右加設(shè)上、下兩道木支撐(常用規(guī)格為5cm10cm和10cm10cm)，將兩片導(dǎo)墻支撐起來，在導(dǎo)墻的混凝土達到設(shè)計強度之前，禁止任何重型機械和運輸設(shè)備在旁邊行駛，以防導(dǎo)墻受壓變形。 導(dǎo)墻的混凝土強度等級多為C20，澆筑時要注意搗實質(zhì)量。 II泥漿護壁 1．泥漿的作用 地下連續(xù)墻的深槽是在泥漿護壁下進行挖掘的。泥漿在成槽過程中有下述作用： （1）護壁作用。泥漿具有一定的相對密度，如槽內(nèi)泥漿液面高出地下水位一定高度，泥漿在槽內(nèi)就對槽壁產(chǎn)生一定的靜水壓力，可抵抗作用在槽壁上的側(cè)向土壓力和水壓力，可以防止槽壁倒坍和剝落，并防止地下水滲入。 另外，泥漿在槽壁上會形成一層透水性很低的泥皮，從而可使泥漿的靜水壓力有效地作用于槽壁上，能防止槽壁剝落。泥漿還從槽壁表面向土層內(nèi)滲透，待滲透到一定范圍，泥漿就粘附在土顆粒上，這種粘附作用可減少槽壁的透水性，亦可防止槽壁坍落。 （2）攜碴作用。泥漿具有一定的粘度，它能將鉆頭式挖槽機挖下來的土碴懸浮起來，既便于土碴隨同泥漿一同排出槽外，又可避免土碴沉積在工作面上影響挖槽機的挖槽效率。 （3）冷卻和滑潤作用。沖擊式或鉆頭式挖槽機在泥漿中挖槽，以泥漿作沖洗液，鉆具在連續(xù)沖擊或回轉(zhuǎn)中溫度劇烈升高，泥漿既可降低鉆具的溫度，又可起滑潤作用而減輕鉆具的磨損，有利于延長鉆具的使用壽命和提高深槽挖掘的效率。 泥漿性能對槽壁穩(wěn)定的影響，可由G．G．Meyehof公式表現(xiàn)出來： 式中 Hcr——溝槽的臨界深度(m)； N——條形基礎(chǔ)的承載力系數(shù)，對于矩形溝槽N＝4(1十B/L)； B——溝槽寬度(m)； L——溝槽的平面長度(m)； Cu——土的不排水抗剪強度(N／mm2)； K0——靜止土壓力系數(shù)； ——土扣除浮力的重力密度州／mm’)； ——泥漿扣除浮力的重力密度(N／mm3)。 溝槽的倒坍安全系數(shù)，對于粘性土為： 對于無粘性的砂土(內(nèi)聚力c＝0)，倒坍安全系數(shù)則為： 式中 P0m——溝槽開挖面外側(cè)的土壓力和水壓力(MPa) Plm——溝槽開挖面內(nèi)側(cè)的泥漿壓力(MPa)； γ——砂土的重力密度(N／mm2)； γ1——泥漿的重力密度(N／mm2)； φ——砂土的內(nèi)摩擦角(○)。 溝槽壁面的橫向變形S按下式計算： 式中 γ——土的泊松比； h——從地面算起至計算點的深度(mm)， Go——土的壓縮模量(MPa)； 其他符號同前。 2．泥漿的成分 地下連續(xù)墻挖槽用護壁泥漿(膨潤土泥漿)的制備，有下列幾種方法： 制備泥漿——挖槽前利用專用設(shè)備事先制備好泥漿，挖槽時輸入溝槽； 自成泥漿——用鉆頭式挖槽機挖槽時，向溝槽內(nèi)輸入清水，清水與鉆削下來的泥土拌 合，邊挖槽邊形成泥漿。泥漿的性能指標要符合規(guī)定的要求； 半自成泥漿——當自成泥漿的某些性能指標不符合規(guī)定的要求時，在形成自成泥漿的過 程中，加入一些需要的成分。 此處所謂的泥漿成分是指制備泥漿的成分。護壁泥漿除通常使用的膨潤土泥漿外，還有聚合物泥漿、CMC泥漿和鹽水泥漿，其主要成分和外加劑見表4-2-1。 護壁泥漿的種類及其主要成分 表4-2-1 泥漿種類 主要成分 常用的外加劑 膨潤土泥漿 膨潤土、水 分散劑、增粘劑、加重劑、防漏劑 聚合物泥漿 聚合物、水 CMC泥漿 CMC、水 膨潤水 鹽水泥漿 膨潤土、鹽水 分散劑、特殊粘土 3．泥漿質(zhì)量的控制指標 在地下連續(xù)墻施工過程中，為檢驗?zāi)酀{的質(zhì)量，使其具備物理和化學(xué)的穩(wěn)定性、合適的流動性、良好的泥皮形成能力以及適當?shù)南鄬γ芏?，需對制備的泥漿和循環(huán)泥漿利用專用儀器進行質(zhì)量控制，控制指標如下： （1）相對密度。泥漿相對密度越大，對槽壁的壓力也越大，槽壁也越穩(wěn)固。但如泥漿相對密度過大，泥漿中的水因受壓而滲失增多，使附著于槽壁上的泥皮增厚而疏松，不利固壁；同時也影響混凝土澆筑質(zhì)量；而且由于流動性差而使泥漿循環(huán)設(shè)備的功率消耗增大。測定泥漿相對密度可用泥漿比重計。 泥漿相對密度宜每兩小時測定一次。膨潤土泥漿相對密度宜為1.05--l.15，普通粘土泥漿相對密度宜為1.15--1.25。 （2）粘度。粘度大，懸浮土碴、鉆屑的能力強，但易糊鉆頭，鉆挖的阻力大，生成的泥皮也厚；粘度小，懸浮土碴、鉆屑的能力弱，防止泥漿漏失和流砂不利。 泥漿粘度的測定方法，有漏斗粘度計法和粘度-比重計（VG計）法。 （3）含砂量。含砂量大，相對密度增大，粘度降低，懸浮土碴、鉆屑的能力減弱，土碴等易沉落槽底，增加機械的磨損。 泥漿的含砂量愈小愈好，一般不宜超過5％。含砂量一般用ZNH型泥漿含砂量測定儀測定。 （4）失水量和泥皮厚度。失水量表示泥漿在地層中失去水分的性能。在泥漿滲透失水的同時，其中不能透過土層的顆粒就粘附在槽壁上形成泥皮。泥皮反過來又可阻止或減少泥漿中水分的漏失。薄而密實的泥皮，有利于槽壁穩(wěn)固和挖槽機具(鉆具、抓斗)的升降。厚而疏松的泥皮，對槽壁穩(wěn)固不利，且亦形成泥塞使挖槽機具升降不暢。 失水量大的泥漿，形成的泥皮厚而疏松。合適的失水量為20-30mL／30min，泥皮厚度宜為l-3mm。 （5）pH值。膨潤土泥漿呈弱堿性，PH值一般為8—9，pH值＞11泥漿會產(chǎn)生分層現(xiàn)象，失去護壁作用。泥漿的pH值可用石蕊試紙的比色法或酸度計測定，現(xiàn)場多用石蕊試紙測定。 （6）穩(wěn)定性。常用相對密度差試驗確定。即將泥漿靜置24h，經(jīng)過沉淀后，上、下層的相對密度差要求不大于0.02。 （7）靜切力。泥漿的靜切力大，懸浮土碴和鉆屑的能力強，但鉆孔阻力也大；靜切力小則土碴、鉆屑易沉淀。 靜切力指標一般取兩個值，靜止1min后測定，其值為2-3kPa；靜止10min后測定，其值應(yīng)為5-10kPa。 （8）膠體率。泥漿靜置24h后，其呈懸浮狀態(tài)的固體顆粒與水分離的程度，即泥漿部分體積與總體積之比為膠體率。 膠體率高的泥漿，可使土碴、鉆屑呈懸浮狀態(tài)。要求泥漿的膠體率高于96％，否則要摻加堿(Na2C03)或火堿(NaOH)進行處理。 在確定泥漿配合比時，要測定粘度、相對密度、含砂量、穩(wěn)定性、膠體率、靜切力、pH值、失水量和泥皮厚度。 在檢驗粘土造漿性能時，要測定膠體率、相對密度、穩(wěn)定性、粘度和含砂量。 新生產(chǎn)的泥漿、回收重復(fù)利用的泥漿、澆筑混凝土前槽內(nèi)的泥漿，主要測定粘度、相對密度和含砂量。 4．泥漿的制備與處理 此處著重介紹膨潤土泥漿的制備與處理方法。 （1）制備泥漿前的準備工作。制備泥漿前，需對地基土、地下水和施工條件等進行調(diào)查。 對于土的調(diào)查，包括土層的分布和土質(zhì)的種類(包括標準貫人度N值)；有無坍塌性較大的土層；有無裂縫、空洞、透水性大易于產(chǎn)生漏漿的土層；有無有機質(zhì)土層等。 對于地下水的調(diào)查，要了解地下水位及其變化情況，能否保證泥漿液面高出地下水位lm以上；了解潛水層、承壓水層分布和地下水流速；測定地下水中鹽分和鈣離子等有害離子的含量；了解有無化工廠的排水流人；測定地下水的pH值。 對于施工條件的調(diào)查，要了解槽深和槽寬；最大單元槽段長度和可能空置的時間；適合采用的挖槽機械和挖槽方法；泥漿循環(huán)方法、泥漿處理的可能性、能否在短時間內(nèi)供應(yīng)大量泥漿等。 （2）泥漿配合比。確定泥漿配合比時，首先根據(jù)為保持槽壁穩(wěn)定所需的粘度來確定膨潤土的摻量(一般為6％--9％)和增粘劑CMC的摻量(一般為0.05％一0.08％)。 分散劑的摻量一般為0--0.5％。在地下水豐富的砂礫層中挖槽，有時不用分散劑。為使泥漿能形成良好的泥皮而摻加分散劑時，對于泥漿粘度的減小，可用增加膨潤土或CMC的摻量來調(diào)節(jié)。我國最常用的分散劑是純堿。為提高泥漿的相對密度，增大其維護槽壁穩(wěn)定能力可摻加加重劑。 至于防漏劑的摻量，不是一開始配制泥漿時就確定的，通常是根據(jù)挖槽過程中泥漿的漏失情況而逐漸摻加。常用的摻量為0.5%--1.0%，如遇漏失很大，摻量可能增大到5％，或?qū)⒉煌姆缆﹦┗旌鲜褂谩? 配制泥漿時，先根據(jù)初步確定的配合比進行試配，如試配制出的泥漿符合規(guī)定的要求，可投入使用，否則需修改初步確定的配合比。試配制出的泥漿要按泥漿控制指標的規(guī)定 進行試驗測定。 （3）泥漿制備。 泥漿制備包括泥漿攪拌和泥漿貯存。泥漿攪拌機常用的有高速回轉(zhuǎn)式攪拌機和噴射式攪拌機兩類。選用的原則是：①能保證必要的泥漿性能；②攪拌效率高，能在規(guī)定的時間內(nèi)供應(yīng)所需要的泥漿；③使用方便、噪音小、裝拆方便。 制備膨潤土泥漿一定要充分攪拌，如果膨潤土溶脹不充分，會影響泥漿的失水量和粘度；—般情況下膨潤土與水混合后3h就有很大的溶脹，可供施工使用，經(jīng)過一天就可達到完全溶脹。 制備泥漿的投料順序，一般為水、形潤土、CMC、分散劑、其他外加劑。由于CMC溶液可能會妨礙膨潤土溶脹，宜在膨潤土之后投入。 為了充分發(fā)揮泥漿在地下連續(xù)墻施工中的作用，最好在泥漿充分溶脹之后再使用，所 以泥漿攪拌后宜貯存3h以上。貯存泥漿宜用鋼的貯漿罐或地下、半地下式貯漿池、其容積 應(yīng)適應(yīng)施工的需要、如用立式儲漿罐或離地一定高度的臥式貯漿罐，則可自流送漿或補漿， 無需使用送漿泵。如用地下或半地下式貯漿池，要防止地面水和地下水流入池內(nèi)。 (4)泥漿處理。在地下連續(xù)墻施工過程中，泥漿要與地下水、砂、土、溫凝土接觸，膨潤土、摻合料等成分會有所消耗，而且也混人一些土碴和電解質(zhì)離子等，使泥漿受到污染而質(zhì)量惡化。 被污染后性質(zhì)惡化了的泥漿，經(jīng)處理后仍可重復(fù)使用，如污染嚴重難以處理或處理不經(jīng)濟者則舍棄。 泥漿處理分土碴分離處理(物理再生處理)和污染泥漿化學(xué)處理(化學(xué)再生處理)。 1)土碴的分離處理(物理再生處理)：泥漿中混入大置土碴，會給地下連續(xù)墻施工帶來下述問題；①由于泥漿中混入士碴，所形成的泥皮厚而弱，槽壁的穩(wěn)定性較差，⑦澆筑混凝土?xí)r易卷入混凝土中；⑧槽底的沉碴多，將來地下連續(xù)墻建成后沉降大；④泥漿的粘度增大，循環(huán)較困難，而且泵、管道等磨損嚴重。分離土碴可用機械處理和重力沉陷處理，兩種方法共同使用效果最好。 2)污染泥漿的化學(xué)處理〔化學(xué)再生處理〕；澆筑混凝土置換出來的泥漿，因混入土碴并與混凝土接觸而惡化。因為當膨潤土泥漿中混入陽離子時，陽離子就吸附于膨潤土顆粒的表面，土顆粒就易互相凝聚，增強泥漿的凝膠化傾向。如水泥漿中含有大量鈣離子，澆筑混凝土?xí)r亦會使泥漿產(chǎn)生凝膠化。泥漿產(chǎn)生凝膠化后，泥漿的泥皮形成性能減弱，槽壁穩(wěn)定性較差；粘性增高，土碴分離困難，在泵和管道內(nèi)的流動阻力增大。 對上述惡化了的泥漿要進行化學(xué)處理?；瘜W(xué)處理一般用分散劑，經(jīng)化學(xué)處理后再進行土碴分離處理。 泥漿經(jīng)過處理后，用控制泥漿質(zhì)量的各項指標進行檢驗，如果需要可再補充摻入材料進行再生調(diào)制。經(jīng)再生調(diào)制的泥漿，送入貯漿池(罐)，待新?lián)饺氲牟牧吓c處理過的泥漿完全溶合后再重復(fù)使用。 III挖深槽 挖槽是地下連續(xù)墻施工中的關(guān)鍵工序。挖槽約占地下連續(xù)墻工期的一半，因此提高挖槽的效率是縮短工期的關(guān)鍵。同時，槽壁形狀基本上決定了墻體外形，所以挖槽的精度又是保證地下連續(xù)墻質(zhì)量的關(guān)鍵之一。 地下連續(xù)墻挖槽的主要工作包括：單元槽段劃分；挖槽機械的選擇與正確使用；制訂防止槽壁坍塌的措施與工程事故和特殊情況的處理等。 1．單元槽段劃分 地下連續(xù)墻施工時，預(yù)先沿墻體長度方向把地下墻劃分為許多某種長度的施工單元，這種施工單元稱為“單元槽段”。地下連續(xù)墻的挖槽是一個個單元槽段進行挖掘，在一個單元槽段內(nèi)，挖土機械挖土?xí)r可以是一個或幾個挖掘段。劃分單元槽段就是將各種單元槽段的形狀和長度表明在場體平面圖上，它是地下連續(xù)墻施工組織設(shè)計中的一個重要內(nèi)容。 單元槽段的最小長度不得小于一個挖掘段(挖土機械的挖土工作裝置的一次挖土長度)。從理淪上講單元槽段愈長愈好，因為這樣可以減少梢段的接頭數(shù)量和增加地下連續(xù)墻的整體性，又可提高其防水性能和施工效率。但是單元槽段長度受許多因素限制，在確定其長度時除考慮設(shè)計要求和結(jié)構(gòu)特點外，還應(yīng)考慮下述各因素： (1)地質(zhì)條件。當土層不穩(wěn)定時，為防止槽壁倒坍，應(yīng)減少單元槽段的長度，以縮短挖槽時間，這樣挖槽后立即澆筑混凝土，消除或減少了槽段倒坍的可能性， (2)地面荷載。如附近有高大建筑物、構(gòu)筑構(gòu)，或鄰近地下連續(xù)墻有較大的地面荷載(靜載、動載)，在挖槽期間會增大側(cè)向壓力，影響槽壁的穩(wěn)定性。為了保證槽壁的穩(wěn)定，亦應(yīng)縮短單元槽段的長度，以縮短槽壁的開挖和暴露時間； (3) 起重機的起重能力。由于一個單元槽段的鋼筋籠多為整體吊裝(過長時在豎直方向分段)，所以要根據(jù)施工單位現(xiàn)有起重機械的起重能力估算鋼筋籠的重量和尺寸，以此推算單元槽段的長度； (4) 單位時間內(nèi)混凝土的供應(yīng)能力。一般情況下一個單元槽段長度內(nèi)的全部混凝土，宜在4h內(nèi)澆筑完畢，所以： 單元槽段長度 (5) 工地上具備的泥漿池(罐)的窖，應(yīng)不小于每一單元槽段挖土量的2倍，所以泥漿池(罐)的容積亦影響單元槽段的長度。 此外，劃分單元槽段時尚應(yīng)考慮單元槽段之間的接頭位置，一般情況下接頭避免設(shè)在轉(zhuǎn)角處及地下連續(xù)墻與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的連接處，以保證地下連續(xù)墻有較好的整體性。單元槽段劃分還與接頭形式有關(guān)。單元槽段的長度多取5~7m，但也有取10m甚至更長的情況。 2. 挖槽機械 地下連續(xù)墻施工用的挖槽機械，是在地面上操作，穿過泥漿向地下深處開挖一條預(yù)定斷面深槽(孔)的工程施工機械。由于地質(zhì)條件十分復(fù)雜，地下連續(xù)墻的深度、寬度和技術(shù)要求也不同，目前還沒有能夠適用于各種情況下的萬能挖槽機械，因此需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件和工程要求，選用合適的挖槽機械。 目前，在地下連續(xù)墻施工中國內(nèi)外常用的挖槽機械，按其工作機理分為挖斗式、沖擊式和回轉(zhuǎn)式三大類，而每一類中又分為多種。 吊索式 導(dǎo)桿式 蚌式抓斗 鏟斗 挖斗式 沖擊式 鑿刨式 沖擊式 挖槽機械 單頭鉆 回轉(zhuǎn)式 多頭鉆 我國在底下連續(xù)墻施工中，目前應(yīng)用最多的是吊索式蚌式抓斗、導(dǎo)桿式蚌式抓斗、多頭鉆和沖擊式挖槽機，尤以前三種最多。 3. 防止槽壁塌方的措施 地下連續(xù)墻如發(fā)生塌放，不僅可能造成埋住挖槽機的危險，使工程拖延，同時可能引起地面沉陷而使挖槽機械傾覆，對鄰近的建筑物和地下管線造成破壞。如在吊放鋼筋籠之后，或在澆筑混凝土過程中產(chǎn)生坍方；坍方的土體會混入混凝土內(nèi)，造成墻體缺陷，甚至?xí)箟w內(nèi)外貫通，成為產(chǎn)生管涌的通道。因此，槽壁坍方是地下連續(xù)墻施工中極為嚴重的事故。 與槽壁穩(wěn)定有關(guān)的因素是多方面的，但可以歸納為泥漿、地質(zhì)條件與施工三個方面。 通過近年來的實測和研究，得知開挖后槽壁的變形是上部大下部小，一般在地面以下7~15m范圍內(nèi)有外鼓現(xiàn)象，所以絕大部分的坍方發(fā)生在地面以下12m的范圍內(nèi)，坍體多呈半圓筒形，中間大兩頭小，多是內(nèi)外兩側(cè)對稱地出現(xiàn)坍方。此外，槽壁變形還與機械振動的存在有關(guān)。 通過試驗和理論研究，還證明地下水愈高，平衡它所需的泥漿相對密度也愈大，即槽壁失穩(wěn)的可能性也愈大。所以地下水位的相對高度，對槽壁穩(wěn)定的影響很大，同時它也影響著泥漿相對密度的大小。地下水位即使有較小的變化，對槽壁的穩(wěn)定亦有顯著影響，特別是當挖深較淺時影響就更為顯著。因此，如果由于降雨地下水位急劇上升，地面水再繞過導(dǎo)墻流入槽段，這樣就使泥漿對地下水的超壓力減小，極易產(chǎn)生槽壁坍方。故采用泥漿護壁開挖深度大的地下連續(xù)墻時，要重視地下水的影響。必要時可部分或全部降低地下水位，對保證槽壁穩(wěn)定會起很大的作用。 泥漿質(zhì)量和泥漿液面的高低對槽壁穩(wěn)定亦產(chǎn)生很大影響。泥漿液面愈高所需的泥漿相對密度愈小，即槽壁失穩(wěn)的可能性愈小。由此可知泥漿液面一定要高出地下水位一定高度。從目前計算結(jié)果來看，泥漿液面宜高出地下水位0.50~1.0m。因此，在施工期間如發(fā)現(xiàn)有漏漿或跑漿現(xiàn)象，應(yīng)及時堵漏和補漿，以保證泥漿規(guī)定的液面，以防止出現(xiàn)坍塌。這一點在開挖深度15m以內(nèi)的溝槽時尤為重要。 地基土的條件直接影響槽壁穩(wěn)定。試驗證明，土的內(nèi)摩擦角φ愈小，所需泥漿的相對密度愈大；反之所需泥漿相對密度就愈小。所以在施工地下連續(xù)墻時，要根據(jù)不同的土質(zhì)條件選用不同的泥漿配合比，各地的經(jīng)驗只能參考不能照搬。尤其在地層中存在軟弱的淤泥質(zhì)土層或粉砂層時。 施工單元槽段的劃分亦影響槽壁的穩(wěn)定性。因為單元槽段的長度決定了基槽的長深比(H/l)，而長深比的大小影響土拱作用的發(fā)揮，而土拱作用影響土壓力的大小。一般長深比越小，土拱作用越小，槽壁越不穩(wěn)定；反之土拱作用大，槽壁趨于穩(wěn)定。研究證明，當H/l>9時可把基槽的土拱作用作為二維問題處理，如H/l>9則宜作為三維問題處理，以H/l=9作為分界線。另外，單元槽段的長度亦影響挖槽時間，挖槽時間長，使泥漿質(zhì)量惡化，亦影響槽壁的穩(wěn)定。 根據(jù)上述分析可知，能夠采取避免坍塌的危險的措施有：縮小單元槽段長度；改善泥漿質(zhì)量，根據(jù)土質(zhì)選擇泥漿配合比，保證泥漿在安全液位以上；注意地下水位的變化；減少地面荷載，防止附近的車輛和機械對地層產(chǎn)生振動等。 當挖槽出現(xiàn)坍塌跡象時，如泥漿大量漏失，液位明顯下降，泥漿內(nèi)有大量泡沫上冒或出現(xiàn)異常的擾動，導(dǎo)墻及附近地面出現(xiàn)沉降，排土量超過設(shè)計斷面的土方量，多頭鉆或蚌式抓斗升降困難等，應(yīng)首先及時地將挖槽機械提至地面，避免發(fā)生挖槽機械被坍方埋入地下的事故，然后迅速采取措施避免坍塌進一步擴大，以控制事態(tài)發(fā)展。常用的措施是迅速補漿以提高泥漿液面和回填粘性土，待所填的回填土穩(wěn)定后再重新開挖。 VI清底 槽段挖至設(shè)計標高后，用鉆機的鉆頭或超聲波等方法測量槽段斷面，如誤差超過規(guī)定的精度則需修槽，修槽可用沖擊鉆或鎖口管并聯(lián)沖擊。對于槽段接頭處亦需清理，可用刷子清刷或用壓縮空氣壓吹。此后就應(yīng)進行清底(有的在吊放鋼筋籠后，澆筑混凝土前再進行一次清底)。 挖槽結(jié)束后，懸浮在泥漿中的土顆粒將逐漸沉淀到槽底，此外，在挖槽過程中未被排出而殘留在槽內(nèi)的土碴，以及吊放鋼筋籠時從槽壁上刮落的泥皮等都堆積在槽底。在挖槽結(jié)束后清除以沉碴為代表的槽底沉淀物的工作稱為清底。 如果槽底的沉碴未清除，則會帶來下述危害： (1) 在槽底的沉碴很難被澆筑的混凝土置換出來，它殘留在槽底會成為地下連續(xù)墻底部與持力層地基之間的夾雜物，使地下連續(xù)墻的承載力降低，墻體沉降加大。沉碴還影響墻體底部的截水防滲能力，成為產(chǎn)生管涌的隱患，有時還需進行注漿以提高防滲能力。 (2) 沉碴混進澆筑的混凝土內(nèi)會降低混凝土的強度。如在混凝土澆筑過程中，由于混凝土的流動將沉碴帶至單元槽段接頭處，則嚴重影響接頭部位的抗?jié)B性。 (3) 沉碴會降低混凝土的流動性，降低混凝土的澆筑速度，還會造成鋼筋籠上浮。 (4) 沉碴過多時，會使鋼筋籠插不到設(shè)計位置，使結(jié)構(gòu)的配筋發(fā)生變化。 (5) 在澆筑混凝土過程中沉碴的存在會加速泥漿變質(zhì)，沉碴還會使?jié)仓炷辽喜康牟涣疾糠?需清除者)增加。 挖槽結(jié)束后開始清底的時間取決于土碴的沉降速度。它與土碴的大小、土碴的形狀、泥漿和土碴的相對密度、泥漿的粘滯系數(shù)有關(guān)。用斯托克斯公式表示則為： 式中v——土碴的沉降速度(cm/s) ds——土碴的相對密度； dm——泥漿的相對密度； g——重力加速度(cm/s2)； d——土碴的粒徑(cm)； ——泥漿的粘滯系數(shù)(g/cms) 根據(jù)土碴的沉降速度和挖槽深度，可以計算挖槽結(jié)束后開始清底的時間： 式中T——挖槽結(jié)束后開始清底的時間(s)； H——挖槽深度(cm)； v——土碴的沉降速度(cm/s)。 可沉降土碴的最小粒徑，取決于泥漿的性質(zhì)。當泥漿性質(zhì)良好時，可沉降土碴的最小粒徑約為為0.06~0.12mm。一般認為挖槽結(jié)束后靜置2h，懸浮在泥漿中要沉降的土碴，約80%可以沉淀，4h左右?guī)缀跞砍恋硗戤叀? 清底的方法，一般有沉淀法和置換法兩種。沉淀法是在土碴基本都沉淀到槽底之后再進行清底；置換法是在挖槽結(jié)束之后，對槽底進行認真清理，然后在土碴還沒有再沉淀之前就用新泥漿把槽內(nèi)的泥漿置換出來，使槽內(nèi)泥漿的相對密度在1.15以下。我國多用后者的置換法進行清底。 清除沉碴的方法，常用的有：① 砂石吸力泵排泥法；②壓縮空氣升液排泥法；③帶攪動翼的潛水泥漿泵排泥法；④抓斗直接排泥法。前三種應(yīng)用尤多，其工作原理圖如圖4-2-14 所示。 圖 4-2-14 清底方法 (a) 砂石吸力泵排泥；(b) 壓縮空氣升液排泥；(c)潛水泥漿泵排泥 1-接合器；2-砂石吸力砂；3-導(dǎo)管；4-導(dǎo)管或排泥管 5-壓縮空氣管；6-潛水泥漿泵；7-軟管 單元槽段接頭部位的土碴會顯著降低接頭處的防滲性能。這些土碴的來源，一方面是在混凝土澆筑過程中，由于混凝土的流動推擠到單元槽段的接頭處；另一方面是在先施工的槽段接頭面上附有泥皮和土碴。因此，宜用刷子刷除或用水槍噴射高壓水流進行沖洗。 V 鋼筋籠加工和吊放 1. 鋼筋籠加工 鋼筋籠根據(jù)地下連續(xù)墻墻體配筋圖和單元槽段的劃分來制作。鋼筋籠最好按單元槽優(yōu)做成一個整體。如果地下連續(xù)墻很深或受起重設(shè)備起重能力的限制，需要分段制作，吊放時再連續(xù)時，接頭宜用綁條焊接，縱向受力鋼筋的搭接長度，如無明確規(guī)定時可采用60倍的鋼筋直徑。 鋼筋籠端部與接頭管或混凝土接頭面間應(yīng)留有15~20cm的空隙。主筋凈保護層厚度通常為7~8cm，保護層墊塊厚5cm，在墊塊和墻面之間留有2~3cm的間隙。由于用砂漿制作的墊塊容易在吊放鋼筋籠時破碎，又易擦傷槽壁面，近年多用塑料塊或用薄鋼板制作，焊于鋼筋籠上。 制作鋼筋籠時要預(yù)先確定澆筑混凝土用導(dǎo)管的位置，由于這部分要上下貫通，因而周圍需增設(shè)箍筋和連接筋進行加固。尤其在單元槽段接頭附近插入導(dǎo)管，由于此處鋼筋較密集，更需特別加以處理。 橫向鋼筋有時會阻礙導(dǎo)管插入，所以縱向主筋應(yīng)放在內(nèi)側(cè)，橫向鋼