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地下連續墻的接頭設計與施工防水

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地下連續墻的接頭設計與施工防水

任志堅 齊飛

【南京市地下鐵道工程建設指揮部 南京 210000】


摘 要 本文結合南京地鐵一號線許府巷車站地下連續墻施工,分析比較了連續墻接頭設計的幾種形式,總結了接頭施工中的防水措施和主體結構基坑開挖后接頭漏水的處理措施。
關鍵詞 地鐵 地下連續墻 防水 措施

  地下連續墻具有結構剛度大、整體性、抗滲性和耐久性好的特點,可作為永久性的擋土擋水和承重結構;能適應各種復雜的施工環境和水文地質條件,可緊靠已有建筑物施工,施工時基本無噪音、無震動,對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。由于地下連續墻具有一系列的優點,所以,在城市地鐵和深基礎工程中得到越來越廣泛的應用。
1 許府巷車站地下連續墻及地質概況
南京地鐵一號線許府巷車站全長234.9m,標準段結構凈寬18.6m,站臺寬度11m,為二級車站,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構,采用明挖順作法施工。主體圍護結構采用0.6m厚地下連續墻,并作為結構的一部分與內襯墻(0.4~0.6m厚)一起構成站體的疊合側墻。許府巷站連續墻共92幅槽段,總長530.5m,標準分幅寬度6m,標準段埋深為25.5m、26m,南北端頭井埋深為28.5m、27.5m,槽段接頭為凹凸型預制鋼筋混凝土楔形接頭樁,分間隔槽段先后進行施工,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,粉細砂8m,粉質粘土14.5m。主體結構基坑開挖深度約15.5m,端頭井開挖深度17.4m,寬度19.2~19.8m,底板坐落在粉質粘土上。
南京地區氣候四季分明,夏季天氣濕熱,雨天較多,每年5~8月份有"黃梅雨季"之稱,年均降水1050mm,地下水在地表以下1.5~2.0m,相當豐富。
2 地下連續墻接頭的設計與分析
地下連續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、十字鋼板以及改進接頭-凹凸型預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
這是國內外迄今使用最多的一種非剛性接頭形式。其優點是用鋼量少、造價低,但一次性投入較多,對起吊設備及時間控制要求較高,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,也可以不連續(非剛性接頭),可根據設計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件,也是兩槽段之間的結合構件,可當作由工字鋼支承的簡支梁來設計。這種接頭在非常靠近大型建筑物而槽段長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 凹凸型預制鋼筋混凝土楔形樁接頭
凹凸型楔形接頭的優點是:
①滲流途徑長,折點多、抗滲性能好;
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,設計制作了楔形接頭刷,如圖7所示。刷接頭時間不少于30min一次,上下往復洗刷不少于20次。
  對以上六種常用連續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(用鋼量):接頭管(箱)低(但一次性投入大),工字鋼、隔板、十字鋼板和預制接頭樁高;
3)施工工藝:凹凸型預制接頭樁最易,異形工字鋼和接頭管(箱)較易,隔板和十字鋼板接頭最復雜;
4)安裝接頭工藝:凹凸型預制接頭樁、隔板和異形工字鋼接頭最易,接頭箱和十字鋼板最復雜;
5)接頭制作工藝:凹凸型預制接頭樁和接頭管最易,隔板最復雜;
6)止水效果:如果認真施工,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。通過許府巷站圍護結構施工完成、開挖土方后的止水效果情況來看,設計上采用預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缺點,從施工工藝簡單、難度小、易保證質量、施工投入小方面考慮,應優先選用預制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭。結合地質條件,如果連續墻建在淤泥等流塑軟土層中,則應先用剛性接頭(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,則應優選預制鋼筋混凝土凹凸型楔形接頭和異形工字鋼接頭;對于自穩能力較好的風化巖等地質,則用接頭管即可。
3 許府巷站地下連續墻接頭施工中的防水措施
3.1 連續墻接頭施工中的防水措施
由于地下連續墻是泥漿護壁成槽,接頭混凝土面上必然附著有一定厚度的泥皮(與泥漿指標、制漿材料有關),如不清除,澆筑混凝土時在槽段接頭面上就會形成一層夾泥帶,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,保證連續墻的質量,施工中必須采取有效的方法進行清刷混凝土壁面。
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,設計上曾采用在接頭樁的背面貼上泡沫板的方式,實踐證明此方式不可行,因為當貼有泡沫板的接頭樁安裝在槽段內時,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接頭樁背面坑槽內放入粒徑3~5cm的石料至連續墻頂面,然后開始澆筑混凝土,澆筑完畢達一定強度后,用成槽機把石料取出,繼續挖出雄槽段,這時用制作好的楔形接頭刷洗刷接頭樁的背面,時間不少于30min1次,上下往復洗刷不少于20次。刷完壁后(每刷一次)及時將刷壁器上的泥皮清洗干凈,并檢查鋼絲狀況,及時修補。
3.2 基坑開挖中連續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降水措施,通過抽水機將水排入地面上的城市地下排污管道(經過沉淀池沉淀)。對連續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 連續墻外旋噴加固止水
連續墻施工結束后,在基坑開挖前對個別槽段接頭縫進行三重管旋噴樁加固。孔位確定:以接縫樁中心為對稱軸,距連續墻邊緣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,為了提高早期強度,適當加入水玻璃,水玻璃的摻量經試驗確定為水泥用量的1~2%。
施工參數: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,旋轉速度10~20rpm,施工中根據實際情況進行調整。
在噴射注漿參數達到規定值后,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墻接頭縫有少量滲水,則沿滲水縫鑿進去深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,則埋設引流管將水集中于一點暫時引出,在澆筑內襯墻之前壓入水溶性聚氨酯速凝劑把水堵住。 
3.2.3 對所有接頭縫進行剛性防水處理
靠近接頭縫處連續墻混凝土可能因夾泥、砂而質量相對較差,為保證接縫處及兩側連續墻的防水效果,許府巷站基坑開挖后對所有接頭縫進行剛性防水處理,采用了水泥基滲透結晶型防水涂料。施工范圍為從底板至頂板的接頭縫左右各50cm內噴涂防水層,防水層分兩層(二次涂層施涂間隔在48小時以內)施作,兩層的厚度均為1.2mm,兩層涂料總用量為1.5Kg/m2。并且要求三天內作噴水養護。
4 結語
地下連續墻設計上選用哪種類型的接頭,需綜合施工地質、工程造價、結構受力特點、施工機具、地理環境等多方面的因素才能確定。就許府巷站基坑開挖標高內為含水砂層、粉質粘土等且地下水位比較高的水文地質條件而言,用凹凸型預制鋼筋混凝土楔形接頭代替接頭管形式防水效果更好,事實也證明這一點。
施工中對連續墻接頭漏水的處理方法有多種多樣,本文僅總結分析了在許府巷站一種可行的方法,不足之處望指正。隨著地下連續墻施工在我國得到越來越多的應用,尤其是近幾年各大城市地鐵的相繼修建,連續墻設計和施工技術必將更趨完善和成熟。&nbs

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