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地下连续墙的接头设计与施工防水
地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点,可作为永久性的挡土挡水和承重结构;能适应各种复杂的施工环境和水文地质条件,可紧靠已有建筑物施工,施工时基本无噪音、无震动,对邻近建筑物和地下管线影响较小;能建造各种深度(10~50m)、宽度(45~120cm)和形状的地下墙。由于地下连续墙具有一系列的优点,所以,在城市地铁和深基础工程中得到越来越广泛的应用。
1 许府巷车站地下连续墙及地质概况
   南京地铁一号线许府巷车站全长234.9m,标准段结构净宽18.6m,站台宽度11m,为二级车站,站体形式为地下两层双排柱列三跨钢筋混凝土箱形框架结构,采用明挖顺作法施工。主体围护结构采用0.6m厚地下连续墙,并作为结构的一部分与内衬墙(0.4~0.6m厚)一起构成站体的叠合侧墙。许府巷站连续墙共92幅槽段,总长530.5m,标准分幅宽度6m,标准段埋深为25.5m、26m,南北端头井埋深为28.5m、27.5m,槽段接头为凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头桩,分间隔槽段先后进行施工,穿越地层的平均厚度依次为:杂填土0.7m,素填土0.6m,粉土1.7m,粉细砂8m,粉质粘土14.5m。主体结构基坑开挖深度约15.5m,端头井开挖深度17.4m,宽度19.2~19.8m,底板坐落在粉质粘土上。
   南京地区气候四季分明,夏季天气湿热,雨天较多,每年5~8月份有2 地下连续墙接头的设计与分析
   地下连续墙单元槽段依靠接头连接,这种接头通常要满足受力和防渗要求,还要施工简单。按使用接头工具的不同可分为接头管(锁口管)、接头箱、隔板、工字钢、十字钢板以及改进接头-凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头桩等几种常用型式。
2.1 接头管连接
   这是国内外迄今使用最多的一种非刚性接头形式。其优点是用钢量少、造价低,但一次性投入较多,对起吊设备及时间控制要求较高,且存在整体刚度和渗漏问题。三山街站使用的就是这种接头形式。施工工艺如图1。
2.2 接头箱连接
   这种方法是在接头管旁再附一个敞口接头箱,可使两相邻槽段的水平钢筋搭接,变成刚性接头,其施工工艺过程如图2。
2.3 隔板
   隔板是用钢板作为单元槽段浇筑混凝土的堵头,如图3所示,这种接头既可以使钢筋在接头保持连续,也可以不连续(非刚性接头),可根据设计要求和施工条件而定。|
.4 工字钢接头
   工字钢既是承受垂直方向的力矩与水平剪力的主要构件,也是两槽段之间的结合构件,可当作由工字钢支承的简支梁来设计。这种接头在非常靠近大型建筑物而槽段长度较短的情况下是有效的,如图4(a)所示。
图4(b)所示为一种"异形"工字钢接头形式。
2.5 十字钢板接头
十字钢板可连接左右墙体而成为刚性接头,如图5所示。
2.6 凹凸型预制钢筋混凝土楔形桩接头
凹凸型楔形接头的优点是:
①渗流途径长,折点多、抗渗性能好;
②凹凸型楔形接头使平面外抗剪能力得到较大的提高;
③施工难度小,操作方便,易保证质量。
许府巷站使用的就是这种接头形式(玄武门站和张府园站也使用的此接头形式),施工方式如图6。为保证接头清洗效果,设计制作了楔形接头刷,如图7所示。刷接头时间不少于30min一次,上下往复洗刷不少于20次。
   对以上六种常用连续墙接头的各种性能分析比较如下:
1)传递力:刚性接头好,非刚性接头不能传递弯矩,仅能传递轴力和剪力;
2)接头造价(用钢量):接头管(箱)低(但一次性投入大),工字钢、隔板、十字钢板和预制接头桩高;
3)施工工艺:凹凸型预制接头桩最易,异形工字钢和接头管(箱)较易,隔板和十字钢板接头最复杂;
4)安装接头工艺:凹凸型预制接头桩、隔板和异形工字钢接头最易,接头箱和十字钢板最复杂;
5)接头制作工艺:凹凸型预制接头桩和接头管最易,隔板最复杂;
6)止水效果:如果认真施工,均可满足防渗要求,接头管和工字钢接头的自防水效果比其它几种接头稍差。通过许府巷站围护结构施工完成、开挖土方后的止水效果情况来看,设计上采用预制钢筋混凝土凹凸型楔形接头桩是有效的、成功的。
   分析各种接头形式的优缺点,从施工工艺简单、难度小、易保证质量、施工投入小方面考虑,应优先选用预制钢筋混凝土凹凸型楔形接头。结合地质条件,如果连续墙建在淤泥等流塑软土层中,则应先用刚性接头(隔板、接头箱、十字钢板);如果是含水砂层和粘土层,地下水位又高,则应优选预制钢筋混凝土凹凸型楔形接头和异形工字钢接头;对于自稳能力较好的风化岩等地质,则用接头管即可。
3 许府巷站地下连续墙接头施工中的防水措施
3.1 连续墙接头施工中的防水措施
由于地下连续墙是泥浆护壁成槽,接头混凝土面上必然附着有一定厚度的泥皮(与泥浆指标、制浆材料有关),如不清除,浇筑混凝土时在槽段接头面上就会形成一层夹泥带,基坑开挖后,在水压作用下可能从这些地方渗漏水及冒砂。为了减少这种隐患,保证连续墙的质量,施工中必须采取有效的方法进行清刷混凝土壁面。
   首先,在雌槽段浇筑混凝土之前,为防止混凝土从接头桩缝隙流入背后难以清刷的问题,必须采取措施,设计上曾采用在接头桩的背面贴上泡沫板的方式,实践证明此方式不可行,因为当贴有泡沫板的接头桩安装在槽段内时,泡沫板由于较大的浮力迅速与接头桩分离浮起。为此,施工中采用了在雌槽段两侧接头桩背面坑槽内放入粒径3~5cm的石料至连续墙顶面,然后开始浇筑混凝土,浇筑完毕达一定强度后,用成槽机把石料取出,继续挖出雄槽段,这时用制作好的楔形接头刷洗刷接头桩的背面,时间不少于30min1次,上下往复洗刷不少于20次。刷完壁后(每刷一次)及时将刷壁器上的泥皮清洗干净,并检查钢丝状况,及时修补。
3.2 基坑开挖中连续墙接头的渗漏水处理
   许府巷站基坑开挖中采取了特殊的井点降水措施,通过抽水机将水排入地面上的城市地下排污管道(经过沉淀池沉淀)。对连续墙接头缝的渗水采取了以下几种措施,止水效果比较好。
3.2.1 连续墙外旋喷加固止水
连续墙施工结束后,在基坑开挖前对个别槽段接头缝进行三重管旋喷桩加固。孔位确定:以接缝桩中心为对称轴,距连续墙边缘0.9m,两孔相距0.7m。钻孔深度为基坑开挖面以下1m。如图8所示。
   浆液配比:浆液为P.O32.5普通硅酸盐水泥浆液,水灰比为1:1,为了提高早期强度,适当加入水玻璃,水玻璃的掺量经试验确定为水泥用量的1~2%。
施工参数:高压水射流压力20Mpa~25Mpa;低压水泥浆液流压1~2Mpa,气压0.7Mpa。提升速度0.1~0.25m/min,旋转速度10~20rpm,施工中根据实际情况进行调整。
在喷射注浆参数达到规定值后,提升注浆管,由下而上喷射注浆,注浆管分段提升,搭接长度不得小于100mm。
3.2.2 接头缝小股漏水的处理措施
   在基坑开挖完成后如果连续墙接头缝有少量渗水,则沿渗水缝凿进去深5~10cm、宽3~5cm左右的槽,将槽壁洗刷后直接堵塞快速堵漏胶体,如接头缝小股漏水,则埋设引流管将水集中于一点暂时引出,在浇筑内衬墙之前压入水溶性聚氨酯速凝剂把水堵住。
3.2.3 对所有接头缝进行刚性防水处理
   靠近接头缝处连续墙混凝土可能因夹泥、砂而质量相对较差,为保证接缝处及两侧连续墙的防水效果,许府巷站基坑开挖后对所有接头缝进行刚性防水处理,采用了水泥基渗透结晶型防水涂料。施工范围为从底板至顶板的接头缝左右各50cm内喷涂防水层,防水层分两层(二次涂层施涂间隔在48小时以内)施作,两层的厚度均为1.2mm,两层涂料总用量为1.5Kg/m2。并且要求三天内作喷水养护。
4 结语
   地下连续墙设计上选用哪种类型的接头,需综合施工地质、工程造价、结构受力特点、施工机具、地理环境等多方面的因素才能确定。就许府巷站基坑开挖标高内为含水砂层、粉质粘土等且地下水位比较高的水文地质条件而言,用凹凸型预制钢筋混凝土楔形接头代替接头管形式防水效果更好,事实也证明这一点。
   施工中对连续墙接头漏水的处理方法有多种多样,本文仅总结分析了在许府巷站一种可行的方法,不足之处望指正。随着地下连续墙施工在我国得到越来越多的应用,尤其是近几年各大城市地铁的相继修建,连续墙设计和施工技术必将更趋完善和成熟。
 
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