工字形型鋼接頭、嵌巖地下連續(xù)墻（工程案例）

第第頁(yè)工字形型鋼接頭、嵌巖地下連續(xù)墻（工程案例）1.工程概述深圳地鐵一期工程3A、3B標(biāo)段即國(guó)貿(mào)車站和老街車站，分別位于深圳市的南國(guó)和東門老街的商業(yè)繁華區(qū)，是深圳市的重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，均是地下三層車站現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。兩車站工程所處區(qū)域的地質(zhì)由三個(gè)不同厚度變化的地層構(gòu)成，如下圖所示分別為：上層的軟土層，全風(fēng)化到強(qiáng)風(fēng)化的巖石層，中風(fēng)化到微風(fēng)化的硬巖層。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查勘測(cè)，地下水位約在地表下2.5M呈靜態(tài)分布，巖石的最大單軸抗壓強(qiáng)度為138MPa。2.設(shè)計(jì)介紹兩個(gè)車站工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用了800mm地下連續(xù)墻，成槽深度至堅(jiān)硬的微風(fēng)化巖層中，槽段接頭形式為工字鋼剛性接頭，地墻既作為施工階段的臨時(shí)支擋結(jié)構(gòu)，又是車站主體結(jié)構(gòu)一部分與內(nèi)襯墻形成復(fù)合式結(jié)構(gòu)。（地墻施工數(shù)據(jù)見(jiàn)下表）3.地下連續(xù)墻的施工1.本工程地下連續(xù)墻施工的主要難點(diǎn)及特點(diǎn)e.地墻施工的地質(zhì)條件復(fù)雜，在地墻深度范圍內(nèi)存在三種不同類型的地質(zhì)構(gòu)造，而不同的地質(zhì)類型對(duì)于地墻施工的要求是完全不同的。尤其是鑒于地墻設(shè)計(jì)需嵌入堅(jiān)硬的巖層，地下連續(xù)墻遇強(qiáng)風(fēng)化插入5m、遇中風(fēng)化插入4m、遇微風(fēng)化插入3m，巖層的總挖掘量約為3500m3，其中巖石單軸抗壓強(qiáng)度超過(guò)100MPa的挖掘方量超過(guò)近1000m3。f.本工程地處深圳市的南國(guó)和東門老街的商業(yè)繁華區(qū)，基坑周邊緊鄰樓群，施工場(chǎng)地狹窄，周圍管線密布，如何避免地墻入巖對(duì)周邊環(huán)境造成影響以及在如此緊湊的環(huán)境下保證地下連續(xù)墻的順利施工也是本工程的一大難點(diǎn)。g.按照設(shè)計(jì)要求，采用工字鋼接頭（350×700mm），對(duì)垂直度要求較高，同時(shí)為避免相鄰槽段成槽時(shí)挖掘設(shè)備破壞接頭工字鋼和設(shè)備本身受損，需設(shè)置較大的預(yù)挖區(qū)，因此槽段的劃分方式有別于常規(guī)。2.施工措施及控制手段a.成槽設(shè)備的選擇地鐵國(guó)貿(mào)站和老街站的地墻施工，對(duì)于上部軟土的抓取均采用液壓抓斗成槽機(jī)予以挖掘，對(duì)下部大量硬巖的處理則分別采用國(guó)內(nèi)的沖（鉆）破巖和國(guó)外的銑槽機(jī)削掘入巖的設(shè)備和工法。由于老街站地處深圳東門商業(yè)繁華區(qū)，車站周邊管線密布樓房林立與圍護(hù)結(jié)構(gòu)地墻距離較近（1.5m），不但場(chǎng)地狹窄而且施工環(huán)境較惡劣。鑒于該站設(shè)計(jì)入巖深度大、巖質(zhì)堅(jiān)硬、墻體垂直度和周邊建筑物安全度要求較高等原因，故在地墻入巖施工上考慮采用了德國(guó)寶峨公司進(jìn)口的BC-25銑削式成槽機(jī)。該機(jī)是國(guó)外專為滿足地墻入巖施工這一特殊要求而設(shè)計(jì)制造的一款專用設(shè)備，具有破巖效率高，槽壁垂直度和平整精度較好，適用土（巖）層范圍廣；銑輪切削巖層時(shí)安靜，無(wú)震動(dòng)，槽內(nèi)泥漿不受破壞的優(yōu)點(diǎn)。施工中我們根據(jù)實(shí)際情況也對(duì)銑槽機(jī)作了些局部改進(jìn)，如為提高破巖工作效率和減少耗損，銑輪削掘齒由最初配置的炭化鎢刀齒更換為合金鑲鎢鋼頭的錐形削掘齒。將離心泵由5″換成了6″以增大功率及對(duì)鏟鑿吸石口直徑的調(diào)整等，這些改進(jìn)確實(shí)對(duì)加快施工進(jìn)程起到了極大的推動(dòng)作用。國(guó)貿(mào)站地處深圳南國(guó)商業(yè)繁華區(qū)，車站周邊施工環(huán)境相對(duì)老街站較好，建筑物也離圍護(hù)結(jié)構(gòu)地墻較遠(yuǎn)，且場(chǎng)地較寬闊適于設(shè)備的大量投入，故在地墻入巖施工上考慮采用重錘沖擊破巖（圓錘沖孔+方錘掃孔）進(jìn)行地墻入巖施工，并投入了多種沖巖設(shè)備，幾乎囊括了國(guó)的所有型號(hào)。b.老街站BC-25銑削式成槽機(jī)入巖施工①成槽施工a.）銑輪削掘齒應(yīng)根據(jù)巖石的單軸抗壓強(qiáng)度資料來(lái)選擇配置，入強(qiáng)風(fēng)化巖的可選擇炭化鎢刀齒，入中、微風(fēng)化巖的要選擇合金鑲鎢鋼頭的錐形齒，以確保較高的削巖效率。b.）在巖層中的銑削速度主要取決于巖石的強(qiáng)度，也可在一定范圍內(nèi)通過(guò)對(duì)銑輪的轉(zhuǎn)速、油壓、銑齒的形式、銑輪的壓重值及離心泵的排放量進(jìn)行適度調(diào)整來(lái)控制銑巖速度，但需注意避免機(jī)械超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。一般來(lái)講銑輪壓重控制在2-3T（強(qiáng)風(fēng)化巖）或5-6t（中風(fēng)化巖）、油壓控制在60-120Bar、轉(zhuǎn)速為16-20r/min、排漿量在200-220m3/h，銑巖速度保持在4-7cm/min（強(qiáng)風(fēng)化）和1-3cm/min（中、微風(fēng)化）。c.）BC-25銑槽機(jī)施做的槽壁垂直度理論上可達(dá)1/500，銑槽時(shí)通過(guò)在銑輪內(nèi)安裝的傳感器和主機(jī)上設(shè)置的電子微偏器，可以測(cè)量出削掘時(shí)水平與垂直兩個(gè)方向的偏離量，并及時(shí)在駕駛室里的電腦顯示屏上，同時(shí)用度和厘米來(lái)連續(xù)的顯示該偏離量。假如偏離了它的垂直軸，電腦會(huì)自動(dòng)示警顯示提醒操作員使用油壓操控的導(dǎo)板來(lái)進(jìn)行糾偏調(diào)整，確保達(dá)到設(shè)計(jì)精度。d.）BC-25銑槽機(jī)銑槽時(shí)供應(yīng)的泥漿品質(zhì)，在拌制和性能指標(biāo)要求方面與常規(guī)地墻施工所用泥漿基本一致，并無(wú)其它特殊要求。但在供應(yīng)量方面需滿足銑輪離心泵的工作要求，否則不但會(huì)影響削巖效率還會(huì)引起設(shè)備故障造成停機(jī)。因此在泥漿儲(chǔ)備上需滿足3倍于最大槽段的消耗量。②接頭清洗及清基的方法：在吊放鋼筋籠前用接頭刷對(duì)浸沒(méi)在泥漿中的相鄰接頭工字鋼清刷干凈，以確保接頭處鋼筋混凝土質(zhì)量。槽底清基只需將銑削輪盤直接下放至槽底，利用其自身配置的泵吸反循環(huán)系統(tǒng)來(lái)完成巖渣的清除和泥漿置換，時(shí)間控制在1小時(shí)左右。③鋼筋籠吊放和墻體鋼筋混凝土澆筑這兩道工序與常規(guī)的地墻施工無(wú)甚區(qū)別。但要注意的是由于BC-25銑槽機(jī)進(jìn)行成槽入巖施工時(shí)需設(shè)置預(yù)挖區(qū)，而采用工字鋼接頭使預(yù)挖區(qū)又需設(shè)置較大（以避免相鄰槽段銑槽時(shí)破壞接頭工字鋼和銑輪受損），故在鋼筋混凝土澆筑前一定要對(duì)預(yù)挖區(qū)進(jìn)行回填（用碎石），防止?jié)仓r(shí)鋼筋混凝土外逸至工字鋼背側(cè)，影響相鄰槽段的成槽和吊放鋼筋籠施工。c.國(guó)貿(mào)站地墻重錘沖擊入巖施工在槽段內(nèi)按Φ800的圓孔劃分孔位（孔與孔間距1m），用吊機(jī)或?qū)Ｓ脵C(jī)架吊著重錘以自由落體的沖擊力來(lái)破碎巖石形成Φ800的圓孔。單元槽段內(nèi)所有圓孔每沖深30-40cm后，就用方錘進(jìn)行掃孔（沖碎各圓孔間的巖梗），再由成槽機(jī)抓斗(或用空吸法)進(jìn)行巖渣清理。重復(fù)上述步驟直至逐步達(dá)到設(shè)計(jì)深度，進(jìn)行槽底清基、泥漿置換和吊放鋼筋籠澆鋼筋混凝土工作。a.）錘體提升高度的控制錘體提升太低，沖擊力度不夠，對(duì)巖石沖擊破碎效果不好；提升太高，看來(lái)沖程加長(zhǎng)了，但是沖程加長(zhǎng)，也增加了提升時(shí)間，降低了沖巖頻率。施工中通過(guò)觀察及測(cè)試，錘體每次提升的最佳高度應(yīng)保持在4米左右。b.）最佳錘體重量和型式的確定錘體重量對(duì)于沖巖效率非常重要，2.5~3T的沖錘現(xiàn)場(chǎng)施工效率低、耗時(shí)長(zhǎng)、成槽質(zhì)量較難保證效果很差。通過(guò)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的匯總對(duì)比和分析，6.5t十字星型沖錘+9t方錘的組合入巖效果較好，并在后期施工的過(guò)程中收到了較好的效果。c.）更換錘體及磨損修補(bǔ)時(shí)間的控制由于巖石堅(jiān)硬沖錘磨損快，一般圓錘在連續(xù)沖擊一個(gè)半小時(shí)以后，就需要停止錘擊更換錘體，以免影響沖巖效果造成下一輪沖巖困難。對(duì)于圓錘的磨損修補(bǔ)，材料上要選用進(jìn)口抗沖擊耐磨損的E60Kb焊材，以延長(zhǎng)錘體的工作時(shí)間。d.）對(duì)沖巖施工垂直度的控制錘體提至頂點(diǎn)時(shí)應(yīng)停留幾秒，待錘體穩(wěn)定后再落下沖巖；每次錘擊進(jìn)尺在30~40cm，不宜太深；沖巖時(shí)一個(gè)孔位結(jié)束更換到另一個(gè)孔位時(shí)，應(yīng)將錘體提升至地面再移位；吊機(jī)沖巖過(guò)程中，起重指揮要認(rèn)真觀測(cè)，以保證沖巖槽段的垂直度沖巖時(shí)，還應(yīng)確保槽段左右兩端的高度始終底于中間部分，以保證槽段橫向垂直度。d.對(duì)于工字鋼接頭的施工措施由于地墻接頭設(shè)計(jì)采用工字鋼，其寬度僅為710mm，而地下連續(xù)墻厚度為800mm，工字鋼將無(wú)法限制混凝土溢流到相鄰槽段的預(yù)挖區(qū)，為避免影響相鄰槽段的成槽和鋼筋籠吊放工作，施工中對(duì)鋼筋籠和預(yù)挖區(qū)用角鐵和薄鐵皮配合鎖口管及回填碎石進(jìn)行了處理，本工程施工實(shí)踐證明采取該措施是必要的并取得了一定的效果，但施工操作的時(shí)間較長(zhǎng)，偶然因素較多，質(zhì)量比較難控制。對(duì)工字鋼的處理也可采用對(duì)鋼筋籠采用帆布全包處理的方法，但投入會(huì)較大。就老街站而言，由于本工程地墻采用工字鋼接頭，為避免后續(xù)槽段施工時(shí)銑輪與相鄰已完工槽段的接頭工字鋼碰觸，而損傷工字鋼接頭、銑輪及其它機(jī)械部件，同時(shí)考慮到先施工槽段鋼筋籠吊放時(shí)可能產(chǎn)生的水平誤差及傾斜，故在刀法劃分上①除雙雄槽段其余均設(shè)置了預(yù)挖區(qū)（預(yù)挖區(qū)長(zhǎng)度≥1.8-相鄰槽段中間土體尺寸/2）；②與相鄰槽段工字鋼接頭中心保證至少有40cm間隙。因此，本工程單元槽段長(zhǎng)度劃分的變化范圍在3.6m到5.2m之間。由于銑槽機(jī)對(duì)預(yù)開(kāi)挖土體的特殊要求，因此，工程開(kāi)工前，必須首先結(jié)合連續(xù)墻各單元槽段尺寸及銑槽機(jī)成槽特點(diǎn)，對(duì)地下連續(xù)墻整體進(jìn)行全面的刀法設(shè)計(jì)。4.工程監(jiān)測(cè)及結(jié)果評(píng)價(jià)1．老街站BC-25銑削式成槽機(jī)入巖效果（1）施工質(zhì)量方面從開(kāi)挖后裸露墻體的外觀質(zhì)量情況來(lái)看，地墻墻面較平整無(wú)明顯鼓包突出，經(jīng)測(cè)量墻體垂直度均在2.5-3‰范圍內(nèi)滿足設(shè)計(jì)要求；開(kāi)挖后裸露墻體和接頭處鋼筋混凝土質(zhì)量較好，表觀密實(shí)、孔洞、蜂窩和露筋現(xiàn)象均在規(guī)范允許范圍內(nèi)，而且墻體經(jīng)抽芯試壓和超聲波檢測(cè)，墻體鋼筋混凝土密實(shí)連續(xù)無(wú)斷層，無(wú)夾泥夾砂現(xiàn)象，強(qiáng)度和抗?jié)B功能均滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求。（2）施工功效方面BC-25銑槽機(jī)的巖石銑削率平均達(dá)到了3.36-4.12m3/hr。削掘齒消耗量每立方米巖石平均1.5個(gè)，單元槽段的完成（開(kāi)槽-澆筑完鋼筋混凝土）時(shí)間平均需28.5小時(shí)，月完成量最高的盡達(dá)39幅。對(duì)于大深度入硬巖的地墻施工來(lái)講效率已是相當(dāng)驚人了。對(duì)于大面積、大深度的地墻入巖施工，選用BC-25銑槽機(jī)來(lái)進(jìn)行在施工工期方面是有保障的。2．國(guó)貿(mào)站地墻重錘沖擊入巖效果（1）施工質(zhì)量方面由于入巖處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、沖巖過(guò)程泥漿質(zhì)量下降和施工中設(shè)備對(duì)槽壁的過(guò)大振動(dòng)，而易造成槽壁上部土體的坍方，墻面的平整度較難保證。沖巖施工對(duì)垂直度的控制較難把握，再加上掃孔時(shí)圓孔邊角巖梗難于徹底沖除干凈，槽壁的垂直精度較難滿足要求，造成鋼筋籠下放困難且無(wú)法放置到位，影響到各結(jié)構(gòu)層預(yù)埋件位置準(zhǔn)確度和易產(chǎn)生墻體傾斜。沖