一些重大的地下工程和深基礎工程都是利用地下連續墻完成的。原理是在開挖基坑土方之前,用特制的挖槽機械在泥漿護壁的情況下在基坑外圍開挖溝槽,每次開挖一定長度,待挖至設計深度并清除沉淀下來的泥渣后,將在地面上加工好的鋼筋骨架用起重機械吊放入充滿泥漿的溝槽內,用導管向溝槽內澆筑混凝土,從下向上,泥漿換出,待澆筑設計標高初凝,拔出接頭管,一個單元完畢。主要是修筑導墻,泥漿護壁,挖槽,鋼筋籠的制作和吊放,地下連續墻的接頭,地下連續墻混凝土澆筑
在挖基槽前先作保護基槽上口的導墻,用泥漿護壁,按設計的墻寬與深分段挖槽,放置鋼筋骨架,用導管灌注混凝土置換出護壁泥漿,形成一段鋼筋混凝土墻。逐段連續施工成為連續墻。施工主要工藝為導墻、泥漿護壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墻段接頭處理等。
(1)導墻
導墻通常為就地灌注的鋼筋混凝土結構。主要作用是:保證地下連續墻設計的幾何尺寸和形狀;容蓄部分泥漿,保證成槽施工時液面穩定;承受挖槽機械的荷載,保護槽口土壁不破壞,并作為安裝鋼筋骨架的基準。導墻深度一般為1.2~1.5米。墻頂高出地面10~15厘米,以防地表水流入而影響泥漿質量(圖1)。導墻底不能設在松散的土層或地下水位波動的部位。
(2)泥漿護壁
通過泥漿對槽壁施加壓力以保護挖成的深槽形狀不變,灌注混凝土把泥漿置換出來。泥漿材料通常由膨潤土、水、化學處理劑和一些惰性物質組成。泥漿的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮,從而使泥漿的靜水壓力有效地作用在槽壁上,防止地下水的滲水和槽壁的剝落,保持壁面的穩定,同時泥漿還有懸浮土渣和將土渣攜帶出地面的功能。
在砂礫層中成槽必要時可采用木屑、蛭石等擠塞劑防止漏漿。泥漿使用方法分靜止式和循環式兩種。泥漿在循環式使用時,應用振動篩、旋流器等凈化裝置。在指標惡化后要考慮采用化學方法處理或廢棄舊漿,換用新漿。
(3)成槽施工
中國使用成槽的專用機械有:旋轉切削多頭鉆、導板抓斗、沖擊鉆等。施工時應視地質條件和筑墻深度選用。一般土質較軟,深度在15米左右時,可選用普通導板抓斗;對密實的砂層或含礫土層可選用多頭鉆或加重型液壓導板抓斗;在含有大顆粒卵礫石或巖基中成槽,以選用沖擊鉆為宜。槽段的單元長度一般為6~8米,通常結合土質情況、鋼筋骨架重量及結構尺寸、劃分段落等決定。成槽后需靜置4小時,并使槽內泥漿比重小于1.3。
(4)水下灌注混凝土
采用導管法按水下混凝土灌注法進行,但在用導管開始灌注混凝土前為防止泥漿混入混凝土,可在導管內吊放一管塞,依靠灌入的混凝土壓力將管內泥漿擠出。混凝土要連續灌注并測量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥漿送回泥漿沉淀池。
(5)墻段接頭處理
地下連續墻是由許多墻段拼組而成,為保持墻段之間連續施工,接頭采用鎖口管工藝,即在灌注槽段混凝土前,在槽段的端部預插一根直徑和槽寬相等的鋼管,即鎖口管,待混凝土初凝后將鋼管徐徐拔出,使端部形成半凹榫狀接狀。也有根據墻體結構受力需要而設置剛性接頭的,以使先后兩個墻段聯成整體。
地下連續墻施工主要施工工藝為:先構筑鋼筋砼導墻,設備進場安裝,單元槽段劃分和導孔施工,成槽護壁泥漿池設置和拌制(及泥漿循環處理),然后進行液壓抓斗成槽作業,土方涼曬裝車外運,清底換漿請孔(及清刷槽段接頭),再進行吊放鋼筋籠與接頭管,布設混凝土澆注導管進行漿下澆注墻體混凝土頂拔接頭管,最后沖洗混凝土導管,清理現場并進行下一單元槽段成槽作業。
下面已某橋梁基礎進行地下連續墻施工為例,擬定地下連續墻施工方案和施工工藝。初擬地下連續墻墻體厚度為70cm,最大墻深30米,最小墻深10米,地下連續墻為30m╳50m長方形。初步擬采用成墻機械為液壓抓斗,墻的接頭形式為接頭管。