地下连续墙、逆作法、顶管法施工新技术-OK课件.ppt
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1、 一般地下连续墙一般地下连续墙可以定义为:利用可以定义为:利用各种挖槽机械,借各种挖槽机械,借助于泥浆的护壁作助于泥浆的护壁作用,在地下挖出窄用,在地下挖出窄而深的沟槽,并在而深的沟槽,并在其内浇注适当的材其内浇注适当的材料而形成一道具有料而形成一道具有防渗(水)、挡土防渗(水)、挡土和承重功能的连续和承重功能的连续的地下墙体。的地下墙体。1n19501950年,在意大利的那不勒斯水库及米兰地下汽车年,在意大利的那不勒斯水库及米兰地下汽车道施工,采用连锁冲孔法构筑帷幕墙;道施工,采用连锁冲孔法构筑帷幕墙;1958 1958 年,地年,地下连续墙已在北京郊区密云大型水库白河主坝中应下连续墙已在北
2、京郊区密云大型水库白河主坝中应用,作为大坝地基的防渗墙;密云水库蓄水运行多用,作为大坝地基的防渗墙;密云水库蓄水运行多年,大坝地基不漏水,情况良好。年,大坝地基不漏水,情况良好。2n虎门大桥是我国第一次设计建造的现代化大跨度悬索桥,其主航道悬索桥跨径880m。此桥西侧锚碇基础采用外径61m、内径59.4m、墙厚80cm 的圆形地下连续墙。3分类n按按成墙方式成墙方式,分为桩排式、壁板式、桩壁组,分为桩排式、壁板式、桩壁组合式;合式;n按按用途用途,分为临时挡土墙、防渗墙、用作主,分为临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼作临时挡土墙的地下连续墙;体结构兼作临时挡土墙的地下连续墙;n按按填筑的材料填
3、筑的材料,分为土质墙、混凝土墙、钢,分为土质墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙(现浇和预制)和组合墙(预制筋混凝土墙(现浇和预制)和组合墙(预制钢筋混凝土墙板和现浇混凝土的组合,或预钢筋混凝土墙板和现浇混凝土的组合,或预制钢筋混凝土墙板和自凝水泥膨润土泥浆的制钢筋混凝土墙板和自凝水泥膨润土泥浆的组合)。组合)。4n桩排式地下连续墙:钻孔灌注桩并排连桩排式地下连续墙:钻孔灌注桩并排连接所形成的地下连续墙。其设计与施工接所形成的地下连续墙。其设计与施工可归类于钻孔灌注桩;可归类于钻孔灌注桩;n壁板式地下连续墙:采用专用设备,利壁板式地下连续墙:采用专用设备,利用泥浆护壁在地下开挖深槽,水下浇筑用泥浆护壁在
4、地下开挖深槽,水下浇筑混凝土,形成地下连续墙;混凝土,形成地下连续墙;n桩壁组合式地下连续墙:将上述桩排式桩壁组合式地下连续墙:将上述桩排式和壁板式地下连续墙组合起来使用的地和壁板式地下连续墙组合起来使用的地下连续墙。下连续墙。5功能功能n防水n防渗n承重n挡土n基础n地下结构的边墙6应用领域:应用领域:(1)超高层或高层大厦的地下部分的外墙。(2)地下停车场、地下街道的外墙。(3)地下铁道、地下公路的侧墙。(4)盾构、地下管道等工程的工作竖井。(5)地下污水处理厂、净水池、泵房的外墙。7 (6)(6)城市内通用管道城市内通用管道(包括:煤气管、供水管、包括:煤气管、供水管、下水管、通讯电缆、
5、电力电缆的分层使用下水管、通讯电缆、电力电缆的分层使用)以以及各种箱形渠。及各种箱形渠。(7)(7)水工用挡水墙、防渗墙及防护墙。水工用挡水墙、防渗墙及防护墙。(8)(8)码头河港的驳岸、护岸。码头河港的驳岸、护岸。(9)(9)干船坞的周墙。干船坞的周墙。(10)(10)地下贮存罐及贮存槽。地下贮存罐及贮存槽。(11)(11)各种基础的构造及墙或支承桩。各种基础的构造及墙或支承桩。8n城市老区的地下工程包括工程桩、围护桩、城市老区的地下工程包括工程桩、围护桩、地基处理、基坑挖土等在施工时,均会碰地基处理、基坑挖土等在施工时,均会碰到年代久远或新近建筑的地下障碍物。这到年代久远或新近建筑的地下障
6、碍物。这类障碍物有:房屋和设备的混凝土或块石类障碍物有:房屋和设备的混凝土或块石基础、混凝土桩或木桩、块石、人防洞道、基础、混凝土桩或木桩、块石、人防洞道、坟墓、古井、文物、管道等。它们往往在坟墓、古井、文物、管道等。它们往往在工程地质勘察中未被发现,但对地下工程工程地质勘察中未被发现,但对地下工程施工却关系重大:轻则造成部分桩基施工施工却关系重大:轻则造成部分桩基施工半途而废,直接影响后期工程的施工进度半途而废,直接影响后期工程的施工进度与质量;重则造成无法施工,因此清除地与质量;重则造成无法施工,因此清除地下障碍物的工作十分重要。下障碍物的工作十分重要。910n采用日本产采用日本产RT-R
7、T-200A111 200A111 型全回转全套型全回转全套管钻机,该设备可以管钻机,该设备可以有效清除抛石、桩基有效清除抛石、桩基等障碍物,清障过程等障碍物,清障过程对周围土体扰动小,对周围土体扰动小,清障孔垂直度约清障孔垂直度约1/4001/400,通过合理的清障孔位通过合理的清障孔位布置可以保证后续的布置可以保证后续的施工要求。清障时首施工要求。清障时首先利用回转钻机将套先利用回转钻机将套筒压入至障碍物表面,筒压入至障碍物表面,然后利用套筒的自重,然后利用套筒的自重,将套管强行回转下压将套管强行回转下压穿越障碍物,对于进穿越障碍物,对于进入套管内的障碍物,入套管内的障碍物,可直接采用冲抓
8、斗排可直接采用冲抓斗排出。出。11地下连续墙在基础工程基础工程中的适用条件基坑深度基坑深度10m10m;软土地基或砂土地基软土地基或砂土地基 ;在密集的建筑群中施工基坑,对周围地面沉在密集的建筑群中施工基坑,对周围地面沉降、建筑物的沉降要求须严格限制;降、建筑物的沉降要求须严格限制;围护结构与主体结构相结合,用作主体结构围护结构与主体结构相结合,用作主体结构的一部分,对抗渗有较严格要求;的一部分,对抗渗有较严格要求;采用逆作法施工,内衬与护壁形成复合结构采用逆作法施工,内衬与护壁形成复合结构的工程。的工程。12地下连续墙施工施工工艺施工工艺(现浇钢筋混凝土壁板式地下连续墙)(现浇钢筋混凝土壁板
9、式地下连续墙)导墙施工导墙施工槽段开挖槽段开挖清基清基安放接头管安放接头管和钢筋笼和钢筋笼水下浇筑混凝土水下浇筑混凝土(初凝后)拔(初凝后)拔出接头管出接头管与基础底板、结构墙体的连接与基础底板、结构墙体的连接采采用预留锚固钢筋的方式用预留锚固钢筋的方式131415地下墙强顶落低施工技术的不同之处?(地下墙强顶落低施工技术的不同之处?(P20P20)16n优势优势 (1)(1)可加快围护施工的速度可加快围护施工的速度 由于地下墙槽段的宽度一般为由于地下墙槽段的宽度一般为 6 m 6 m,如果按每,如果按每天施工一幅计远较钻孔排桩再加止水帷幕的速天施工一幅计远较钻孔排桩再加止水帷幕的速度要快。度
10、要快。(2)(2)方便基坑开挖方便基坑开挖 整个基坑开挖时无需凿除浅基坑区域的混凝土,整个基坑开挖时无需凿除浅基坑区域的混凝土,减少了废弃物的产生,并在开挖时对支撑的及减少了废弃物的产生,并在开挖时对支撑的及时安装提供了方便,可减少围护体的变形。时安装提供了方便,可减少围护体的变形。n存在的问题存在的问题 最大困难是确保混凝土浇筑后,空腔处(指地最大困难是确保混凝土浇筑后,空腔处(指地面至墙顶之间的无混凝土区域槽壁)的稳定面至墙顶之间的无混凝土区域槽壁)的稳定落低地下连续墙落低地下连续墙17地下连续墙施工n(1 1)施工准备)施工准备n(2 2)导墙施工)导墙施工n(3 3)泥浆工艺)泥浆工艺
11、n(4 4)槽段开挖)槽段开挖n(5 5)槽段清基)槽段清基n(6 6)槽段接头)槽段接头n(7 7)钢筋笼的制作与吊装)钢筋笼的制作与吊装n(8 8)槽段混凝土施工)槽段混凝土施工18(1 1)施工准备)施工准备地质勘察报告地质勘察报告施工方案施工方案施工组织设计施工组织设计施工平面布置图施工平面布置图19(2 2)导墙施工)导墙施工20导墙作用导墙作用控制地下连续墙施工精度 导墙与地下墙中心相一致,规定了沟槽的位置走向,可作为量导墙与地下墙中心相一致,规定了沟槽的位置走向,可作为量测挖槽标高、垂直度的基准导墙顶面又作为机架式挖土机测挖槽标高、垂直度的基准导墙顶面又作为机架式挖土机械导向钢轨
12、的架设定位。械导向钢轨的架设定位。挡土 由于地表土层受地面超载影响,容易坍陷导墙起到挡土作用。由于地表土层受地面超载影响,容易坍陷导墙起到挡土作用。重物支承台 施工期问,承受钢筋笼、灌筑混凝土用的导管、接头管以及施工期问,承受钢筋笼、灌筑混凝土用的导管、接头管以及其他施工机械的静、动荷载。其他施工机械的静、动荷载。维持稳定液面 导墙内存蓄泥浆为保证槽壁的稳定,要使泥浆液面始终保持导墙内存蓄泥浆为保证槽壁的稳定,要使泥浆液面始终保持高于地下水位一定的高度。导墙顶标高的确定,只要使泥浆高于地下水位一定的高度。导墙顶标高的确定,只要使泥浆液面保持高于地下水位液面保持高于地下水位1.0m1.0m。,一
13、般能满足要求。,一般能满足要求。21适用于表层土质良好和适用于表层土质良好和导墙上荷载较小的情导墙上荷载较小的情况况应用较多,适用于表层应用较多,适用于表层土为杂填土、软粘土土为杂填土、软粘土等承载能力较弱土层等承载能力较弱土层(e e)适用于作用在导墙)适用于作用在导墙上的荷载很大的情况上的荷载很大的情况(f f)适用于邻近建筑物)适用于邻近建筑物的情况的情况(g g)适用于地下水位很)适用于地下水位很高而又不采用井点降水高而又不采用井点降水时的情况时的情况导墙的形式导墙的形式22 平整场地平整场地测量放样测量放样挖槽挖槽浇筑导墙浇筑导墙垫层砼垫层砼钢筋绑扎钢筋绑扎立模板立模板浇筑砼浇筑砼养
14、护养护设置横向支撑设置横向支撑施工便道施工便道 导墙内的水平钢筋须相互连接成整体;多段施工,每段施工长度20-60m左右;一般采用C20混凝土,配筋1214200;沿纵向每隔1m左右设上、下两道木支撑。导墙施工顺序导墙施工顺序导墙施工要点导墙施工要点23导墙放线:导墙放线:24导墙开挖:导墙开挖:25钢筋绑扎钢筋绑扎26模板支设模板支设27浇筑混凝土浇筑混凝土28导墙浇筑完毕要注意养护,中间要架设木支撑或者砖支撑29再来一个支撑再来一个支撑30(三三)泥浆护壁泥浆护壁 1 1泥浆的作用泥浆的作用 在地下连续墙挖槽过程中,泥浆的作用是护壁、携在地下连续墙挖槽过程中,泥浆的作用是护壁、携渣、冷却机
15、具和切土滑润,其中护壁为最重要。渣、冷却机具和切土滑润,其中护壁为最重要。泥浆具有一定的密度,在槽内对槽壁有一定的静水泥浆具有一定的密度,在槽内对槽壁有一定的静水压力,相当于一种液体支撑,泥浆能渗入上壁形成一压力,相当于一种液体支撑,泥浆能渗入上壁形成一层透水性很低的泥皮,有助于维护土壁的稳定性。层透水性很低的泥皮,有助于维护土壁的稳定性。3132 如果不能迅速排在挖槽过程中形成的土渣,如果不能迅速排在挖槽过程中形成的土渣,会使泥浆的阻力增大,降低挖槽效果,混凝土会使泥浆的阻力增大,降低挖槽效果,混凝土质量下降,钢筋笼也难以插入。泥浆具有较高质量下降,钢筋笼也难以插入。泥浆具有较高的粘性,能在
16、挖槽过程中将士渣悬浮起来。这的粘性,能在挖槽过程中将士渣悬浮起来。这样就可使钻头时刻钻进新鲜土层,避免土渣堆样就可使钻头时刻钻进新鲜土层,避免土渣堆积在工作面上影响挖槽效率,又便于土渣随同积在工作面上影响挖槽效率,又便于土渣随同泥浆排出槽外。科学地调制泥浆,可使土渣悬泥浆排出槽外。科学地调制泥浆,可使土渣悬浮,通过泥浆循环将其携带出地面。浮,通过泥浆循环将其携带出地面。以泥浆作冲洗液,既可降低钻具因连续冲击以泥浆作冲洗液,既可降低钻具因连续冲击或回转而上升的温度。又可减轻钻具的磨损消或回转而上升的温度。又可减轻钻具的磨损消耗,有利于提高挖槽效率并延长钻具的使用时耗,有利于提高挖槽效率并延长钻具
17、的使用时间。间。3334泥浆的材料的选用泥浆的材料的选用 1)泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆一般有膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC(羧甲基纤维素)泥浆、盐水泥浆。其主要组成材料和外加剂见下表。泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆的种类、组成材料和外加剂35 膨润土是由原矿石经加热干燥和粉碎而成,其主要成分是蒙脱石,加入清水混合后,水很快进入蒙脱石晶格层中,膨润土会很快地湿胀。聚合物泥浆是代替膨润土泥浆的长链有机聚合物和无机硅酸盐组成的人造泥浆。羧甲基纤维素(Carboxymethyl-Cellulose,CMC)泥浆和盐水泥浆是在海岸附近特殊条件工程中使用的泥浆。泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆的
18、种类、组成材料和外加剂36泥浆配置泥浆配置37泥泥浆浆制制备备工工厂厂38泥泥浆浆工工厂厂的的内内部部39(四四)槽段开挖槽段开挖 开挖槽段是地下连续墙施工中的重要环节,开挖槽段是地下连续墙施工中的重要环节,约占工期的一半,挖槽精度又决定了墙体制约占工期的一半,挖槽精度又决定了墙体制作精度,所以是决定施工进度和质量的关键作精度,所以是决定施工进度和质量的关键工序。地下连续墙通常是分段施工的,每一工序。地下连续墙通常是分段施工的,每一段称为地下连续墙的一个槽段段称为地下连续墙的一个槽段(又称为一个单又称为一个单元元),一个槽段是一次混凝土灌筑单位。,一个槽段是一次混凝土灌筑单位。划分单元槽段应十
19、分注意槽段之间的接头划分单元槽段应十分注意槽段之间的接头位置的合理设置一般情况下应避免接头设位置的合理设置一般情况下应避免接头设在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处。在转角处及地下连续墙与内部结构的连接处。以保证地连续墙有较好的整体性。以保证地连续墙有较好的整体性。40n一般不超过10m,68m较合适 n一个槽段是一次混凝土浇筑单位 槽段长度槽段长度 槽段平面形状槽段平面形状纵向连续一字形、纵向连续一字形、L L形、形、T T形及多边形形及多边形图中图中 为矩形槽段;为转角为矩形槽段;为转角L L形槽段;形槽段;为为T T形槽段;为形槽段;为U U形槽段形槽段41 蚌式挖斗486753214
20、2b)a)12c)d)1243 采用蚌式抓斗挖槽时,在地下连续墙的放采用蚌式抓斗挖槽时,在地下连续墙的放样轴线位置上,每隔一定距离用冲击钻或回样轴线位置上,每隔一定距离用冲击钻或回转抓头钻抓成的垂直孔洞,称之为导孔,如转抓头钻抓成的垂直孔洞,称之为导孔,如图所示。一般孔径与墙厚相同。对坚硬的地图所示。一般孔径与墙厚相同。对坚硬的地基,需钻抓导孔,而软弱地基,可以不钻抓基,需钻抓导孔,而软弱地基,可以不钻抓导孔。导孔。导孔导孔4413132a)b)45冲击式成槽冲击式成槽设备设备冲击钻头特点:对地层适应性强,适用一般软土地特点:对地层适应性强,适用一般软土地层,也可使用砂砾石、卵石、基岩。设备层
21、,也可使用砂砾石、卵石、基岩。设备低廉。低廉。缺点:效率低。缺点:效率低。46冲击式成槽设备冲击式成槽设备47多头钻成槽机多头钻成槽机12341 0975681 1多头钻;多头钻;2 2机架;机架;3 3底盘;底盘;4 4顶部圈梁顶部圈梁5 5机梁;机梁;6 6电缆收线盘;电缆收线盘;7 7空气压缩机空气压缩机 48多头钻成槽机多头钻成槽机n特点:挖掘速度特点:挖掘速度快,机械化程度快,机械化程度高,但设备体积高,但设备体积自重大。自重大。n缺点:不适用卵缺点:不适用卵石、漂石地层,石、漂石地层,更不能用于基岩。更不能用于基岩。49 挖槽方法挖槽方法大致可归纳为以下三种。方法一是先以一定间隔挖
22、掘导孔,再用抓斗将导孔间的地段挖掉整修成槽形,如图所示。先钻导孔,再用抓斗挖掘成槽形50 方法二是先在施工槽段两端钻导孔到设计深度,两导孔间各圆孔只钻0.50.8m,就是说在钻孔到0.50.8m 时,把钻头提到原来位置,把钻机横向移动,一遍一遍重复钻挖直到设计深度,完成第一个槽段开挖,如图5.25 所示。用同样的方法钻挖下一槽段。此法的缺点是钻挖工作重复,效率较低。先钻导孔,再重复钻圆孔成槽形先钻导孔,再重复钻圆孔成槽形51 方法三是从一开始就将沟槽挖到设计深度,并挖成槽形,把钻头提到地面,横向移动钻机,连续钻挖,完成第一个槽段开挖,如图所示。用同样的方法钻挖下一槽段。此法是一次钻挖成槽形。从
23、地下连续墙施工来说,这种方法是最理想的形式。一次钻挖成槽形新方法:抓铣结合新方法:抓铣结合(P24P24)52抓斗式沉槽机抓斗式沉槽机53抓斗式沉槽机抓斗式沉槽机48675321n特点:特点:结构简单,易于操作维修,运转费用低,广泛应用在较软弱的冲积地层。n不适用:不适用:大块石、漂石、基岩等不使用。n当地的标准贯入度值大于40时,效率很低。54铣削钻成槽机 55 铣削钻铣削钻 56液压铣槽机液压铣槽机上海市基础工程有限公司上海市基础工程有限公司双轮铣槽机双轮铣槽机 HTS HTS 吊车悬管系统吊车悬管系统 目前配备目前配备最大最大挖掘挖掘深度深度 44 44 m m 57液压铣槽机液压铣槽机
24、铣削钻铣削钻58液压铣槽机液压铣槽机纠偏板纠偏板偏微器偏微器纠偏板纠偏板泥浆泵泥浆泵铣轮驱动马达铣轮驱动马达吸渣口吸渣口铣轮铣轮5960液压铣槽机液压铣槽机n特点:特点:最先进、工效快,适用不同地质条件,包括基岩。n缺点:缺点:设备昂贵,成本高。不适用漂石、大孤石地层。2800Soil 2.20m68002800120028003.Soil28006800280012002800已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段3,土壤挖掘順序每側0.3m套銑每側0.3m套銑2800二期槽澆注混凝土二期槽開挖2.80m已澆注混凝土一期槽段土壤2
25、.20m2,一期槽1,一期槽已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段已澆注混凝土一期槽段3,土壤挖掘順序每側0.3m套銑每側0.3m套銑2800二期槽澆注混凝土二期槽開挖2.80m已澆注混凝土一期槽段土壤2.20m2,一期槽1,一期槽61迪拜轻轨车站地下连续墙n车站需要修建宽车站需要修建宽8 0 0 m m 8 0 0 m m 和和1 200mm 1 200mm 地下地下连续墙,最深达到约连续墙,最深达到约45m45m,方案计划采用宝,方案计划采用宝峨峨BC36 BC36 型双轮铣槽机系统施工地下连续墙,型双轮铣槽机系统施工地下连续墙,表层成槽用宝峨表层
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