地下连续墙

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地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械,沿着深开挖工程的周边轴线,在泥浆护壁条件下,开挖出一条狭长的深槽,清槽后,在槽内吊放钢筋笼,然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段,如此逐段进行,在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁,作为截水、防渗、承重、挡水结构。 [1] 
中文名
地下连续墙
外文名
Diaphragm wall
作    用
截水、防渗、承重、挡水
应用范围
建筑工程、市政工程
优    点
占地少、防渗性能好
缺    点
费用高、废泥浆的处理麻烦

地下连续墙发展

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中国的成槽机械发展得很快,与之相适应的成槽工法层出不穷;有不少新的工法已经不再使用膨润土作为泥浆;墙体材料已经由过去以混凝土为主的局面而转向多样化发展;不再单纯地用于防渗或挡土支护,越来越多地作为建筑物的基础。
经过几十年的发展,地下连续墙的技术已经相当成熟,其中日本在此项技术上最为发达,已经累计建成了1500万平方米以上,地下连续墙的最大开挖深度为140m,最薄的地下连续墙厚度为20cm。1958年,我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙,到2013年为止,全国绝大多数省份都先后应用了此项技术,估计已建成地下连续墙120万~140万平方米。地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法,而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段,基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料,越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构,2003年到2013年前后更被用于大型的深基坑工程中。

地下连续墙分类

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(1)按成墙方式可分为:1、桩排式;2、槽板式;3、组合式。
(2)按墙的用途可分为:1、防渗墙 ;2、临时挡土墙; 3、永久挡土(承重); 4、作为基础。
(3)按墙体材料可分为:1、钢筋混凝土墙; 2、塑性混凝土墙 ;3、固化灰浆墙; 4、自硬泥浆墙;5、预制墙 ;6、泥浆槽墙 ;7、后张预应力墙 ;8、钢制墙。
(4)按开挖情况可分为:1、地下挡土墙(开挖);2、地下防渗墙(不开挖)。
由于受到施工机械的限制,地下连续墙的厚度具有固定的模数,不能像灌注桩一样根据桩径和刚度灵活调整。因此,地下连续墙只有在一定深度的基坑工程或其它特殊条件下才能显示出经济性和特有优势。一般适用于如下条件:
1、开挖深度超过10米的深基坑工程。
2、围护结构亦作为主体结构的一部分,且对防水、抗渗有较严格要求的工程。
3、采用逆作法施工,地上和地下同步施工时,一般采用地下连续墙作为围护墙。
4、邻近存在保护要求较高的建(构)筑物,对基坑本身的变形和防水要求较高的工程。
5、.基坑内空间有限,地下室外墙与红线距离极近,采用其他围护形式无法满足留设施工操作要求的工程。
6、在超深基坑中,例如30m-50m的深基坑工程,采用其他围护体无法满足要求时,常采用地下连续墙作为围护结构。

地下连续墙作用

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(1)挡土作用。在挖掘地下连续墙沟槽时,接近地表的土极不稳定,容易坍陷,而泥浆也不能起到护壁的作用,因此在单元槽段挖完之前,导墙就起挡土墙作用。
(2)作为测量的基准。它规定了沟槽的位置,表明单元槽段的划分,同时亦作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。
(3)作为重物的支承。它既是挖槽机械轨道的支承,又是钢筋笼、接头管等搁置的支点,有时还承受其他施工设备的荷载。
(4)存蓄泥浆。导墙可存蓄泥浆,稳定槽内泥浆液面。泥浆液面应始终保持在导墙面以下20cm,并高于地下水位1.0m,以稳定槽壁。
(5)防止泥浆漏失;防止雨水等地面水流人槽内。 [2] 

地下连续墙特点

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地下连续墙优点

地下连续墙之所以能够得到如此广泛的应用,是因为它具有十大优点:
  1. 工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。
  2. 施工时振动小,噪音低,非常适于在城市施工。
  3. 占地少,可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间,充分发挥投资效益。
  4. 防渗性能好,由于墙体接头形式和施工方法的改进,使地下连续墙几乎不透水。
  5. 可用于逆作法施工。地下连续墙刚度大,易于设置埋设件,很适合于逆做法施工。
  6. 可以贴近施工。由于具有上述几项优点,使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。
  7. 用地下连续墙作为土坝、尾矿坝和水闸等水工建筑物的垂直防渗结构,是非常安全和经济的。
  8. 墙体刚度大,用于基坑开挖时,可承受很大的土压力,极少发生地基沉降塌方事故,已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。
  9. 适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广,从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层,各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。
  10. 可用作刚性基础。地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑围护墙,而且越来越多地用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础,承受更大荷载。工效高、工期短、质量可靠、经济效益高。 [3] 

地下连续墙缺点

  1. 在城市施工时,废泥浆的处理比较麻烦。
  2. 地下连续墙如果用作临时的挡土结构,比其它方法所用的费用要高些。
  3. 如果施工方法不当或施工地质条件特殊,可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。
  4. 在一些特殊的地质条件下(如很软的淤泥质土,含漂石冲积层和超硬岩石等),施工难度很大。

地下连续墙操作流程

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在槽段开挖前,沿连续墙纵向轴线位置构筑导墙,采用现浇混凝土钢筋混凝土浇筑。
导墙深度一般为1.2~1.5m,其顶面略高于地面10~15cm,以防止地表水流入导沟。导墙的厚度一般为100~200mm,内墙面应垂直,内壁净距应为连续墙设计厚度加施工余量(一般为40~60mm)。墙面与纵轴线距离的允许偏差为±10mm,内外导墙间距允许偏盖±5mm,导墙顶面应保持水平。
导墙宜筑于密实的粘性土地基上。墙背宜以土壁代模,以防止槽外地表水渗入槽内。如果墙背侧需回填土时,应用粘性土分层夯实,以免漏浆。每个槽段内的导墙应设一溢浆孔。
在挖基槽前先作保护基槽上口的导墙,用泥浆护壁,按设计的墙宽与深分段挖槽,放置钢筋骨架,用导管灌注混凝土置换出护壁泥浆,形成一段钢筋混凝土墙。逐段连续施工成为连续墙。施工主要工艺为导墙、泥浆护壁、成槽施工、水下灌注混凝土、墙段接头处理等。

地下连续墙导墙

导墙通常为就地灌注的钢筋混凝土结构。主要作用是:保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状;容蓄部分泥浆,保证成槽施工时液面稳定;承受挖槽机械的荷载,保护槽口土壁不破坏,并作为安装钢筋骨架的基准。导墙深度一般为1.2~1.5米。墙顶高出地面10~15厘米,以防地表水流入而影响泥浆质量(图1)。导墙底不能设在松散的土层或地下水位波动的部位。

地下连续墙泥浆护壁

通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变,灌注混凝土把泥浆置换出来。泥浆材料通常由膨润土、水、化学处理剂和一些惰性物质组成。泥浆的作用是在槽壁上形成不透水的泥皮,从而使泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上,防止地下水的渗水和槽壁的剥落,保持壁面的稳定,同时泥浆还有悬浮土渣和将土渣携带出地面的功能。
在砂砾层中成槽必要时可采用木屑、蛭石等挤塞剂防止漏浆。泥浆使用方法分静止式和循环式两种。泥浆在循环式使用时,应用振动筛旋流器等净化装置。在指标恶化后要考虑采用化学方法处理或废弃旧浆,换用新浆。

地下连续墙成槽施工

中国使用成槽的专用机械有:旋转切削多头钻、导板抓斗冲击钻等。施工时应视地质条件和筑墙深度选用。一般土质较软,深度在15米左右时,可选用普通导板抓斗;对密实的砂层或含砾土层可选用多头钻或加重型液压导板抓斗;在含有大颗粒卵砾石或岩基中成槽,以选用冲击钻为宜。槽段的单元长度一般为6~8米,通常结合土质情况、钢筋骨架重量及结构尺寸、划分段落等决定。成槽后需静置4小时,并使槽内泥浆比重小于1.3。

地下连续墙水下灌注混凝土

采用导管法按水下混凝土灌注法进行,但在用导管开始灌注混凝土前为防止泥浆混入混凝土,可在导管内吊放一管塞,依靠灌入的混凝土压力将管内泥浆挤出。混凝土要连续灌注并测量混凝土灌注量及上升高度。所溢出的泥浆送回泥浆沉淀池。

地下连续墙墙段接头处理

地下连续墙是由许多墙段拼组而成,为保持墙段之间连续施工,接头采用锁口管工艺,即在灌注槽段混凝土前,在槽段的端部预插一根直径和槽宽相等的钢管,即锁口管,待混凝土初凝后将钢管徐徐拔出,使端部形成半凹榫状接状。也有根据墙体结构受力需要而设置刚性接头的,以使先后两个墙段联成整体。 [4] 
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参考资料