地下连续墙导板抓斗工法.doc

地下连续墙导板抓斗工法
 (TLEJGF-92-25)
中铁隧道集团

在施工场地极其狭窄的软弱地层修建大型地下设施或埋置很深的基础建筑，过去采用放坡基础或板桩支护等施工方法。这些方法用地面积大，影响周围范围广，而且施工速度慢，尤其是在城市内对相邻建筑物的安全难以保证。80年代我局进入上海参加市政地下工程建设，在上海新客站地的车站学习引进地下连续施工技术，并开发成地下连续墙导板抓斗工法。此工法已居上海地铁体育馆站、馆站变电站竖井工程中得到应用，并取得了较好的经济效益和社会效益。

一、工法特点
1、本工法施工无噪声、无振动，特别适用于城市内与密集建筑群中施工，属于低公害的施工方法。
2、开挖基坑无需放坡，土方量小，能保护相邻建筑物基础的安全。
3、灌注混凝土无需支模和养护，可节约施工费用和木材。
4、挖槽及灌注混凝土用泥浆护壁来维护槽段壁而的稳定，泥浆能将土渣悬浮，随同泥浆一起排出槽外，经处理，泥浆可重复使用。

二、适用范围
1、本工法适用范围较广，可在极其狭窄的场地或密集的建筑群中进行埋置很深的建筑物基础施工。
2、适于软土地层建造大型地下设施（如地铁车站、地下停车场等）施工，也适用于防渗、截水、承重、挡土、抗滑、防爆等工程施工。

三、工艺原理
在地面上用挖槽机械洞着深开挖工程的周边（如地下结构物的边墙），在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长深槽，在槽内放置预制的钢筋笼，在用导管在充满泥浆的槽中浇筑混凝土，混凝土由沟槽底部逆行向上，充满槽内并把泥浆从槽内置换出来；这些相互邻接的槽段由特别的施工接头连接，形成连续的地下墙。
泥浆再生处理为重力循环沉演，旋流分离和化学调浆。经处理，泥浆可重复使用。

四、施工工艺
（一）地下连续墙施工工艺程序(见图1)
（二）泥浆再生处理工艺流程(见图2)
（三）施工要点及注意事项
1、施工准备
(1)施工前对地表和地下障碍物研究保护或处理措施。
(2)布置施工场地，其宽度应满足吊钢筋笼需要。
2、导墙
(1)导墙形状、深度、厚度、配筋应根据土质、地下水位和有关吊耳、挖槽机、悬吊整幅钢筋笼重量、提拔锁口管反力及支挡表土压力情况决定。优先使用 开现浇钢筋混凝土整体式导墙。导墙深度1.2~1.5m，厚0.2m，墙顶高出地表0.2m，以阻雨水流入，在墙上应每隔3m设一泄浆孔，以回收地表沁泥浆。
(2)采用反铲开挖，人工修整。先灌注导墙底0.2m厚钢筋混凝土底板，一日后拆模，架立钢筋，立大模，经定位检查后对称浇注混凝土，拆模后根据需要架立横向支撑，以防施工机械行走引起导墙变形。
(3)导墙沟宽度大于地下连续墙厚度40~50mm，垂直精度1/300，导墙顶内外侧标高差不大于10mm。
(4)导墙顶部在分幅交界处若干距离应预埋28~32钢筋以备固定锁口管使用。
(5)在导墙直角拐弯处有一个方向应延长400mm，如图3所示，以便在挖槽时为抓斗导向。
(6)导墙顶标高要高出地下水位或泥浆液面2m，不足时加高导墙工采有降水措施。
(7)导墙施工误差，内外墙间距 5mm，相邻幅高差 10mm，内墙面平行纵轴线距离 10mm。内墙垂直精度1/300，采用MHL导板液压抓斗时，垂直精度可适当放宽。
3、泥浆
(1)泥浆池位置以不影响连续施工为原则，泥浆输送距离不宜超过200m，否则应在适当地点设置泥浆回收接力池。
(2)泥浆池分搅拌池、储浆池、重力沉淀池及废浆池等，其总容积为单元槽段体积的3~3.5倍左右。
(3)泥浆材料有澎润土（品种和产地较多，必须通过试验选择）CMC(羧甲基纤维素，是一种人工糊料）和纯碱（Na2CO3）
泥浆中各种材料的用量根据泥头的性能指标，由试验确定，一般软土地层中可按下列重量配合比试配：水：澎润土：CMC：纯碱=100：(8~10)：
(0.1~0.3)：(0.3~0.4)。
在特殊的地质和工程的条件下，泥浆的比重需加大，如单增加澎润土的用量不行时，可在泥浆中掺入一些比重大的掺合物，达到增大泥浆比重的目的。同时，在透水性大的砂或砂砾层中，出现泥浆漏失现象，可掺入锯末、稻草末等，达到堵漏的目的。
(4)制备泥浆用搅拌机搅拌或离心泵重复循环搅拌，并用压缩空气助拌。过程为：搅拌机加水旋转后缓慢均匀地加入澎润土；慢慢地分别加入CMC、纯碱和一定量的水充分搅拌后，倒入澎润土的水溶液中再搅拌均匀。搅拌后流放储浆池待溶涨24小时后使用。
(5)泥浆的性能指标随粘土与砂土地层而异，见表1。
表1 成槽泥浆的性能指标
序
号
测定项目
指 标 范 围
粘土地层 砂土地层 测定方法
1
2
3
4
5
6
7
8
比重
粘度/s
含砂率/%
胶体率/%
30失水量/m1
泥皮厚度/mm
静切力/kg.cm-2
pH值
1.05~1.10
20~25
<4
>98
<10
1~3
20~30
7~9
1.10~1.15
25~30
<4
>98
<10
1~3
20~30
7~9
泥浆比重秤
500/700mL
洗砂器
量杯法
失水量仪
失水量仪
静切力计
pH试纸

(6)泥浆量按单元槽段体积的1.2倍或按下式计算求得：

式中 ___工程所需的泥浆用量：
x___工程总的设计挖方量：
y___单元槽段划分数：
K1___混凝土浇灌中泥浆回收率(%)：
K2___泥浆损耗率(%)。
(7)减少泥浆损耗的措施：1加强责任心教育，实行目标管理和经济承包。2在导墙中遇到的废弃管道要堵塞牢固。3施工时遇到土壤空隙大、渗透性强的地段应加深导墙。
(8)防止泥浆污染措施：1灌注混凝土时导墙顶加盖板阻止混凝土掉入槽内，拆导管时粘附在导管上混凝土禁止用水冲洗。2挖槽完毕应仔细用抓斗将槽底土渣清完，以减少浮在上面的劣质泥浆数量。浇混凝土时离墙顶以下数米范围内的劣质泥浆应另抽入废浆池。3禁止在导墙沟内冲洗抓斗。4不要无故活动浇注混凝土的导管，只在混凝土灌注不畅或待料期间允许导管上下活动约0.3m。5导管接头橡皮垫圈磨损后及时更换并拧紧螺母。
(9)泥浆再生处理
泥浆在槽壁内所处的位置不同，受污染的程度也不一样。槽底开挖施工过程中应注意观察泥浆质量的变化情况，取出沟槽内不同深度(一般3~5m一点)的泥浆测试比重、粘度含砂率和pH值，当pH值达到11时回收至循环沉淀池，pH值在11以下经过再生处理后重复使用。
泥浆再生处理用重力沉淀机械处理和化学处理联合进行效果最佳。从槽段中回收的泥浆经振动筛除去其中较大的土渣，进入沉淀池进行重力沉淀，再通过旋流器分离颗粒较小的土渣，若还达不到使用指标，再加入掺加物进行化学处理。化学处理一般规则见表2。
表2 化学调浆的一般规则
调整项目
处理方法
对其他性能的影响

增加粘度

减小粘度
增加比重
减小比重
增加静切力
减小静切力
减小失水量
增加稳定性
加澎润土
加CNC
加纯碱
加水
加澎润土
加水
加澎润土和CMC
加水
加澎润土和CMC
加澎润土和CMC
失水量减小，稳定性、静切车、比重增加
失水量减小，稳定性、静切力增加，比重不变
失水量减小，稳定性、静切力、pH值增加，比重不变
失水量增加，比重、静切力减小
粘度、稳定性增加
粘度、稳定性减小，失水量增加
粘度、稳定性增加，失水量减小
粘度、比重减小，失水量增加
粘度、稳定性增加
粘度增加，失水量减小

4、槽段开挖
(1)划分槽段长度视挖槽机参数、地质条件、结构要求、邻近建筑物的影响、起吊钢筋笼能力、泥浆池的容积等因素，一般以4~6m为宜。
(2)槽段开挖，先在导墙顶划线分段，放宽1/2根锁口管距离并根据锁口管类型及施工经验决定幅端超挖值，本工法用双管眼镜型锁口管，宜留15~20cm超挖值。
(3)挖槽进成槽机就位，抓斗中心线与导墙中心线重合，抓斗一端昆靠划线位置，并保证成槽机平稳，导板面调整到能自然入槽，待挖深超过导墙底以下一斗后再往导墙内输送泥浆，随挖随注入泥浆，使泥浆面与导墙顶保持0.3~0.5m的距离。在2.5m挖掘的范围内，不准移动机位，不宜更换司机，随时进行纠编，以保证垂直精度。
(4)单元槽段成槽顺序为先两端后中间，如图4所示。
(5)挖到设计樯高以上0.5m时停挖，换孔开挖，最后用抓斗扫孔清除槽底残渣时再将此0.5m高的土挖除。
(6)若槽壁平面呈900拐弯笼要呈“L“型时(见图3)，开挖时应先挖1，这样使抓斗沿长的导墙开挖，以起到导向作用，不要先挖4。
(7)槽底挖完后庆量测深度，并用超声波测量仪测精度精度及轴向的成槽宽度，确保钢筋笼顺利插入。
(8)开挖宜采用MHL液压导板挖槽机，因它装有纠偏装置，司机只要认真操作及时纠偏，一般不易挖偏。如万一发生挖偏应及早纠正，纠正办法：在抓斗外侧加焊 型刮刀将外槽壁外侧逐步刮直，并延伸蛭所需修直部以下的一个导板抓斗高度，然后拆除刮刀，继续下挖施工。
5、接头施工（接头管也称锁口管）
(1)接头采用双管眼镜型锁口管如图5所示，其特点是重量轻，每10m长一节。经实践证明混凝土接缝密贴，防水性能可靠，但管身铡度差，使用在墙深25m内较好，否则要加强刚度。
在导墙顶必须预埋粗钢筋，待锁口管就位后用短钢管或粗圆钢将锁口管与预埋筋焊接牢固。
(2)锁口管背迎土面的空隙用挖出的粘性土与小块土回填，回填土顶面应高出混凝土面3~4m。
(3)安锁口管时钭锁口管中心线对准槽段分幅线，插入后宜徜提一些，检查是否被钢筋笼或导墙卡住。
(4)锁口管的提拔按操作规定进行，管脚位置一般控制在混凝土已达初凝(一般为2小时以上)处。
(5)提拔锁口管用50t履带吊机比较方便，为安全起见，必须用副钩钢索缚住锁口管作为保险用，切勿疏忽，要经常检查千斤绳，确保其牢固。当起拔力超过20t时应另外增加吊车协助，最好改用200t顶升架提拔锁口管。
(6)为保证槽段接头混凝土面时密贴，在下钢筋笼前应对前槽段混凝土接头面用刷槽器的钢刷清数次。刷子露出泥浆面时将稀泥清除，直到刷子上基本干净为止，这是保证接头不渗漏的必要措施。
6、清底、置换泥浆用抓斗扫孔、清底，然后进行槽内泥浆取样测试。当泥浆指标不符合规定时，用潜水泥浆泵放在槽底上以0.5m处将泥浆换出，另有新泥浆注入槽中，换将过程中始终保持泥浆液面高度，直到泥浆指标符合规定为止。
7、钢筋笼加工及插入
(1)钢筋笼接设计要求提前加工，钢筋笼端部与锁口管（或混凝土接头面）应留15~20cm空隙；主筋净保护层为70mm。
(2)钢筋笼根据需要分段接长，上下钢筋笼主筋搭接长度为50倍钢筋直径。
(3)制作钢筋笼时预先确定混凝土导管插入的位置，留出导管空间，另外，非“一“字型钢筋笼应酌量缩减笼厚(缩4cm)并保证其外形尺寸，以利插入。
(4)为保证钢筋保护层厚度和钢筋笼的刚度，应在钢筋笼上加焊垫块、纵向钢筋桁架及主筋平面的斜向拉条，垫块与槽壁间留有20~30mm空隙。垫块按纵向4m、横向2m间距焊于钢筋笼上。
(5)为在平整的制作台上成形，钢筋笼除四周二道钢筋笼的交叉点需点焊外，其余50%交叉点点焊，成形时的临时结扎铁丝应全部拆除。
(6)吊放钢筋笼步骤：用吊具和两根起重索将钢筋笼从地面平放吊起一定高度后再起升主索，下放副索，到垂直时，用吊机主索将钢筋笼向槽段内放下，达到深度后固定在导墙上。
(7)笼体下放后禁止再上提，因为这样可能使插入筋捆绳开脱翘起，再下入时易插入壁面，造成钢筋笼下放困难，笼体顶压到锁口管上，提拔锁口管困难。
8、浇注混凝土
(1)地下墙所用混凝土除满足水工混凝土的要求外，标书还要求施工时混凝土的强度及抗渗指标比设计提高一级。因此确定水灰比不大于0.6，水泥用量370kg/m3，坍落度18~22cm，含砂率为40%~47%，外加剂掺量根据试验决定。
(2)浇注混凝土导管的间距为3m，导管距槽端部不大于1.5m，每节长1~2m，内径200~250mm，用双导管灌注时混凝土面高差在0.5m以内。
(3)浇注开始时导管口埋在混凝土中的深度不小于0.3m，浇注中混凝土面的上升速度不应小于2m/h，导管埋放混凝土内的深度不小于1.5m、不大于6m。
(4)当导管内混凝土流动不畅时，可将导管上下移动30cm。
(5)随时将置换出的泥浆进行处理，另外，要防止混凝土从槽口掉入污染泥浆。
(6)混凝土灌注高度应超出设计墙顶标高30~50cm，等混凝土硬化后凿除。

五、机具设备
本工法单工作面的主要机械设备配备见表3。

六、劳动组织
地下连续墙施工是一项系统工程，由于工序较多，各工序专业技术要求高，本工法按工序包干采用不定时循环作业制。主要作业工序劳力配备见表4。

七、质量标准
本工法除执行设计施工图纸及有关设计说明等设计文件的有关技术要求外，还应执行《地基与基础工程施工及验收规范》(GBJ202-83)、《钢筋混凝土工程施工及验收规范》(GB204-83)和《建筑工程质量检验评定标准》
(GBJ301-88)。
表3 主要机械设备配置
序号
名 称
型 号
规 格
适用工序
数 量
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
槽壁机
履带起重机
轮式起重机
自卸汽车
液压反铲
装载机
自卸汽车
超声波测槽仪
空压机
立式泥浆泵
旋流器
直流弧焊机
对焊机
钢筋弯曲机
钢筋切断机
混凝土浇注架
混凝土导管
锁口管
顶升架
刷槽器
潜水泥浆泵
MHL
KH180-3

EQ141
HD850G
21~50
FV313
自制

AX-320-1
UNI-100
GW6-40

自制
自制
自制
自制
自制

50t
12t
5t
0.8m3
20m3
15t

3m3

200t

成槽
吊钢筋笼等
吊钢筋笼等
场内土方倒运
导墙沟开挖
装运土方
土方运输
成槽测量
泥浆拌制
泥浆系统
泥浆系统
钢筋笼制作
钢筋笼制作
钢筋笼制作
钢筋笼制作
混凝土灌注

接头
拔锁口管
刷壁用
换浆及配旋流器用
1
1
1
2
1
1
4
1
1
20
3
4
1
1
1
1
2套
2
2
1
2~3

表4 主要服作业工序劳力配备
工 序
工 作 内 容
人数×班次
人 员 构 成
成槽
泥浆
钢筋笼制作
起重
浇注混凝土
成槽和场内土方倒运
制备及处理输送及回收
钢筋作业
起吊钢筋笼、锁口管、导管
浇注混凝土、填接头管后空隙
3×3=9
4+2×3=10
15×3=45
6×2=12
16
槽壁机司机1人、起重工1人、汽车司机1人
泥浆泵1人、泥浆工4人、管道工1人
电焊工4人、钢筋工11人
吊车司机1人、起重工5人
司机6人、混凝土工4人、洗管工2人、填土4人

八、工程实例
上海体育馆车站全长232.2m座落在南北交通干道漕溪北路，车站东侧为上海体育馆，西侧为华亭宾馆及高层住宅群。地下管线纵模交错。该站地下连续墙作为基坑开挖的支挡体系，同时也作为永久结构的一部分。连续墙厚80cm，站台段深度26.5m，端头井处为30m，根据地质条件，导墙采用现浇钢筋混凝土 形结构，MASAGO（真砂）MHL800钢索液压抓斗成槽，澎润土泥浆护壁，钢筋笼分两段，用主筋50 进行搭接，钢筋笼入槽后4小时内浇注混凝土，锁口管采用双圆眼镜形。
该站采用地下连续墙法施工，采取特殊措施保护管线，有效地保证了地下管线及周围建筑物的安全。经量测，管线下沉量仅1mm，节省管线搬迁费用400万元及建筑物的加固费用，取得了良好的经济效益和社会效益。

执笔：李辉煌 龚宇澄 朱 戈