蘭新樂
(中交中南工程局,湖南 長沙 410000)
地下連續(xù)墻在土建工程中的應(yīng)用較為頻繁,基于其優(yōu)良的防水性、承重性以及擋土能力,能夠有效解決大部分地下工程施工中存在的質(zhì)量問題,其也因此被應(yīng)用在了軌道交通工程建設(shè)中,用以保障整體工程質(zhì)量。采用地下連續(xù)墻技術(shù)時,需要嚴(yán)格遵守放樣—成槽—清槽—鋼筋籠的順序進(jìn)行作業(yè),保證所有環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),否則任一環(huán)節(jié)施工不規(guī)范都有可能引發(fā)質(zhì)量問題,為軌道交通的安全性留下隱患。
現(xiàn)場施工人員需要在前期項目方提供的勘測數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,復(fù)測工程各處點位,由工程監(jiān)理人員確定復(fù)測點位無誤后,開始測量施工現(xiàn)場的平面控制點以及水準(zhǔn)點,并且要向監(jiān)理人員報備。確保所有點位的準(zhǔn)確性后,施工人員可結(jié)合設(shè)計圖紙,開展地下連續(xù)墻的放樣施工,在工程建設(shè)要求下設(shè)置導(dǎo)墻樣。
在正式開展地下連續(xù)墻施工之前,工作人員需要順著地下墻邊線挖出導(dǎo)溝,設(shè)置導(dǎo)墻。這是一種臨時性結(jié)構(gòu),能夠為連續(xù)墻的施工提供基準(zhǔn)導(dǎo)向,還能發(fā)揮一定的擋土作用,可以支撐部分重物荷載,充分發(fā)揮泥漿液面的作用,同時可以保證地表土層的穩(wěn)定性,以免發(fā)生塌陷等安全問題。常見的導(dǎo)墻斷面形式有板墻形、L 形、匡字形,實際施工時需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件與施工條件,科學(xué)選用導(dǎo)墻斷面形式。施工作業(yè)需要以機(jī)械為主、人工為輔,施工流程如下:平整場地—放樣定位—挖槽并處理棄土—綁扎鋼筋—支架模具—澆筑導(dǎo)墻并養(yǎng)護(hù)—拆除模板—回填外側(cè)并壓實[1]。
進(jìn)行導(dǎo)墻施工時,需要注意下述要點:第一,最好選用鋼筋混凝土材質(zhì),并保證混凝土等級高于C20;若施工段內(nèi)地下水位較高,則可直接預(yù)制導(dǎo)墻,節(jié)省材料。第二,導(dǎo)墻的埋入深度需要在1m 以上,且導(dǎo)墻頂端應(yīng)始終高于地下水位。第三,分段進(jìn)行導(dǎo)墻施工時,導(dǎo)墻段落與地下連續(xù)墻的段落需要錯開一定距離。第四,必須嚴(yán)格按照設(shè)計流程安裝預(yù)制導(dǎo)墻,禁止隨意操作,以免對施工質(zhì)量產(chǎn)生影響,出現(xiàn)滲漏問題。第五,混凝土澆筑與養(yǎng)護(hù)期間,現(xiàn)場禁止重型機(jī)械及車輛流動。第六,導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)尺寸需要與地下連續(xù)墻之間保持4~6cm 以上的間隔。第七,拆除導(dǎo)墻支模后,需要及時安裝橫撐,橫撐間距保持在2~3cm。
按照連續(xù)墻成槽設(shè)備劃分,成槽工藝可分為四種:第一,抓斗成槽。主要應(yīng)用液壓抓斗成槽機(jī),這種成槽設(shè)備的結(jié)構(gòu)相對簡單,維修養(yǎng)護(hù)操作便捷,且施工成本較低,經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng),在軟弱地層的施工效果較明顯,且具備自動糾偏功能,應(yīng)用頻率較廣,但這種設(shè)備不適合存在大塊巖石、飄石等硬質(zhì)地層施工。第二,沖擊成槽。主要應(yīng)用沖擊鉆機(jī),這種方式在一般軟土地層中的作用較大,也可應(yīng)用于砂礫石、卵石以及基巖等地質(zhì)條件,且設(shè)備的成本低,經(jīng)濟(jì)性高,但是這種方式的成槽效率較低,且難以控制槽壁垂直度。第三,銑削成槽。主要應(yīng)用液壓銑槽機(jī),這是如今最為先進(jìn)的成槽設(shè)備,工作效率也非常高,能夠適應(yīng)多種地質(zhì)條件,同樣具有自動糾偏功能,但這種設(shè)備的成本較高,對存在飄石或大型孤石的工程適應(yīng)性不佳。第四,沖抓成槽。主要應(yīng)用液壓抓斗成槽機(jī)以及沖擊鉆機(jī)兩種設(shè)備,能夠適應(yīng)大多數(shù)地質(zhì)條件,且工作效率較高,但是施工過程中需要頻繁轉(zhuǎn)換施工設(shè)備,操作過程較為復(fù)雜。
實際開展地下連續(xù)墻施工時,要綜合考慮強(qiáng)度、長度,形成相同長度的單元段落,單元段落的長度需要以工程施工目標(biāo)、整體構(gòu)造、地下連續(xù)墻形式以及墻體厚度、深度等因素為參考。此外,需要分析工程地質(zhì)情況、場地面積、混凝土存量、鋼筋籠質(zhì)量以及場地限制等因素,通常每單元槽段的長度在5~8m,大型工程可能會設(shè)置在10m 或以上。
在地下連續(xù)墻表層噴刷泥漿能夠有效防護(hù)槽壁坍塌,還能起到擋土、潤滑等作用,該環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量對地下連續(xù)墻整體施工質(zhì)量有直接影響。
第一,泥漿材料。為防止膨潤土在施工過程中受到現(xiàn)場陽離子的污染,可選擇具有鈣元素的膨潤土;嚴(yán)格控制水中的鈣離子濃度、鈉離子濃度以及酸堿值,若水質(zhì)不滿足上述因素,可適量加入化學(xué)添加劑,也可將鹽水水泥作為主要原料;在泥漿中摻入CMC,能夠顯著加快泥皮成型過程;為提升泥水分離性,可在其中摻入分散劑,以免鹽分污染泥漿,一般可根據(jù)實際情況選用碳酸高鈉、碳酸氫鈉或其他成分的分散劑,保證分散劑具有針對性。為提升泥漿密度,可加入重晶石等加重劑;為減少地基土體孔隙,防止泥漿漏失,可在泥漿中加入一定的防漏劑。
第二,在膨潤土泥漿的配合比方面,需要工作人員依照實際情況與工程要求,在正式成槽之前試配幾種不同的比例,結(jié)合成槽效果取樣后選擇性能最佳的泥漿,確保護(hù)壁性能。
第三,由于泥漿質(zhì)量對施工效率與質(zhì)量有一定的影響,因此對新拌泥漿與循環(huán)泥漿的性能都有明確的要求,施工期間需要定期檢測泥漿的比重與黏度,確保其護(hù)壁性能的基礎(chǔ)上,控制泥漿制備成本。
第四,在泥漿拌制環(huán)節(jié),需要使用專門的攪拌機(jī)。需要施工人員提前在現(xiàn)場設(shè)置泥漿池,在池中完成所有泥漿的拌制、循環(huán)與分離凈化等作業(yè);泥漿輸送需要借助管道,以免污染地面,輸送管道宜選用直徑在150mm 左右的鋼管,每20m 為鋼管設(shè)置一個支管,選用直徑為75mm 的膠管,將泥漿輸送至槽孔;施工人員需要及時清理池內(nèi)沉渣,并運(yùn)出廢棄泥渣,使施工現(xiàn)場保證整潔;最后完成泥漿拌制。
在地下連續(xù)墻施工過程中,刷壁環(huán)節(jié)至關(guān)重要,因為該環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量優(yōu)劣與軌道交通工程后期應(yīng)用時是否會出現(xiàn)滲漏問題緊密相關(guān)。在該環(huán)節(jié)施工期間,工作人員需要在成槽后及時清理相鄰段的混凝土端面,刷壁應(yīng)到底部,刷壁次數(shù)一般在20 次以上,其間需要保證刷壁器的潔凈度。完成刷壁后需要及時進(jìn)行清基處理與泥漿置換作業(yè)[2]。
刷壁作業(yè)所用的專用設(shè)備,主要由鋼板與毛刷組成——將鋼板連接,形成四面鋼壁,將鋼制毛刷固定在鋼壁外側(cè),上方安裝一個吊環(huán)用于控制刷壁器,在機(jī)械升降作用下,利用鋼制刷毛將接頭處的雜質(zhì)清刷干凈,防止雜質(zhì)對地下連續(xù)墻的施工質(zhì)量產(chǎn)生影響。
完成分段成槽作業(yè)后,現(xiàn)場施工人員需要對槽位、深度、寬度、槽壁垂直度以及巖樣進(jìn)行復(fù)核,所有檢測結(jié)果符合預(yù)期效果即可進(jìn)行清基處理,將槽底的沉渣等雜質(zhì)沉淀物清除干凈。
目前,軌道交通地下連續(xù)墻施工中常采用置換法以及沉淀法兩種清孔方式。置換法:成槽后施工人員立即認(rèn)真清理槽底,使用泥漿將尚未完全沉淀的土渣置換至槽外;沉淀法:待沉渣完全沉淀到槽底之后再進(jìn)行清底處理。清孔工作一般在插入鋼筋籠前后完成,但是若在插入鋼筋籠后清孔,操作會受鋼筋籠的阻礙,槽底沉渣可能無法被徹底清理。此外,對于槽底沉渣的清理,還可選用吸泥泵排泥法、空氣升液排泥法、帶攪動翼的潛水泥漿泵排泥法、水輪沖射排泥法以及抓斗直接排泥法等,目前前三種方法較為常用。
完成清基處理后,施工人員需要重新檢測每單元槽段內(nèi)的泥漿性能,可在每單元槽段選取兩處點位進(jìn)行檢測,取樣點一般要在距槽底0.5~1m 的位置。
第一,嚴(yán)格按照設(shè)計要求與標(biāo)準(zhǔn),在施工現(xiàn)場設(shè)置鋼筋籠加工區(qū)域。第二,為滿足鋼筋籠起吊剛度要求,施工人員可采取增設(shè)鋼筋桁架或是斜拉條等措施,確保所有鋼筋的連接處都被焊接牢固。第三,鋼筋籠縱向預(yù)留導(dǎo)管位置,并保證通道上下貫通;底部50cm 左右處設(shè)置收口;提前預(yù)設(shè)定位墊塊,充分保護(hù)鋼筋籠。第四,鋼筋籠吊裝必須整幅進(jìn)行,若長度過大,可分段進(jìn)行,接頭必須進(jìn)行焊接或機(jī)械連接,主筋接頭搭接長度必須滿足設(shè)計要求,所有搭接位置錯開50%。第五,將鋼筋籠吊放到設(shè)計位置后,需要檢測鋼筋籠水平位置與標(biāo)高,經(jīng)檢測合格,將鋼筋籠固定牢實,且要將鋼筋籠入槽至澆筑的過程控制在4h 之內(nèi)。第六,綜合考慮吊裝高度與起重需求,進(jìn)而合理選擇吊車,通過計算確定主吊與副吊。第七,結(jié)合吊裝工藝與計算結(jié)果設(shè)置鋼筋籠吊點,復(fù)核鋼筋籠起吊剛度,參考計算結(jié)果設(shè)置吊具、吊點加固鋼筋及吊筋,以實測導(dǎo)墻標(biāo)高確定吊筋長度。第八,正式起吊之前確保吊車回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)無任何障礙物,通過試調(diào)保證操作的規(guī)范性。第九,對準(zhǔn)槽心緩慢下放鋼筋籠,禁止強(qiáng)行將鋼筋籠入槽。第十,確保鋼筋籠迎土面與迎坑面朝向的準(zhǔn)確性,禁止朝向不正確。第十一,完成清基處理后,及時開展鋼筋籠吊放施工。第十二,若鋼筋籠需要吊放至異形槽段,需要做好對轉(zhuǎn)角的處理,在入槽的同時逐漸割除。
完成兩段或以上槽孔施工后,因技術(shù)因素兩段槽孔之間的接頭處會形成接頭縫,做好對接頭縫的處理是保證地下連續(xù)墻質(zhì)量的關(guān)鍵,否則可能發(fā)生滲漏影響或整體工程的穩(wěn)定性。地下連續(xù)墻的接頭方式較多,不同接頭方式的施工流程存在一定的差異,工作人員需要嚴(yán)格遵守標(biāo)準(zhǔn)流程展開操作,確保接頭處理質(zhì)量[3]。地下連續(xù)墻開挖后發(fā)生滲漏現(xiàn)象的主要原因有如下幾種:
第一,接頭清刷不充分。在清刷環(huán)節(jié),部分工作人員沒能嚴(yán)格控制接頭處清刷質(zhì)量,這會影響泥漿護(hù)壁作用的發(fā)揮;清刷過程中設(shè)備與周邊土體有接觸,導(dǎo)致部分土體掉落,且未及時清理干凈底部沉渣,加之部分位置存在夾泥現(xiàn)象,進(jìn)而引發(fā)滲水問題。為避免此類問題,施工人員需要保證泥漿配置科學(xué),儲備充分的泥漿,施工過程中嚴(yán)格控制土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;同時,保證成槽設(shè)備勻速作業(yè),盡量降低擾動影響;嚴(yán)格按照流程開展清刷作業(yè),其間禁止觸碰周邊土體,徹底完成清刷作業(yè)且質(zhì)量經(jīng)檢測合格,才能進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。
第二,鋼筋籠位置不正。因受施工環(huán)境限制,個別槽段無法跳躍式施工,只能按照順序進(jìn)行相連槽段的施工,而這容易導(dǎo)致后續(xù)槽段的鋼筋籠不對稱,吊放時會在重力作用下發(fā)生偏斜;還有部分情況是由于沒有完全清刷干凈接頭處的沉渣等雜質(zhì),如前期施工期間留下的混凝土塊,這種情況下強(qiáng)行吊放鋼筋籠會導(dǎo)致鋼筋籠的位置不正確。為規(guī)避這類現(xiàn)象,施工人員需要采取跳躍式施工方式,盡量避免按照順序完成相鄰槽段的施工,防止影響鋼筋籠吊放重心;確保鋼筋籠吊放操作勻速、垂直進(jìn)行,且遇到障礙物需要停止施工,清除影響后再吊放,不可在明知存在障礙物的情況下強(qiáng)行操作。
第三,未及時設(shè)置支架。基坑開挖速度過快,沒有及時設(shè)置支架,會導(dǎo)致地下連續(xù)墻嚴(yán)重變形,進(jìn)而導(dǎo)致接頭處出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。特別是接頭管形式,由于接頭剛度不足,基坑變形問題會更為嚴(yán)重。針對這類問題,需要施工人員嚴(yán)格控制開挖進(jìn)度,及時設(shè)置支架,加強(qiáng)對土體穩(wěn)定性的檢測,確保施工質(zhì)量。
第一,充分保證混凝土的和易性,嚴(yán)格控制混凝土的初凝時間,混凝土現(xiàn)場澆筑坍落度最好控制在200mm 以內(nèi),誤差不得超過20mm,實際澆筑時需要選用比設(shè)計標(biāo)號高一個等級的原料。
第二,以雙導(dǎo)管的形式開展水下混凝土澆筑,選用直徑在200~300mm 之間的多節(jié)導(dǎo)管,同時必須保證節(jié)段間連接的密封性與堅固性;完成鋼筋籠吊放作業(yè)后,用吊車將導(dǎo)管下放至槽底50cm 標(biāo)高處。正式施工之前,對導(dǎo)管的水密性進(jìn)行測試,防止水體滲入導(dǎo)管影響混凝土質(zhì)量。
第三,確保導(dǎo)管下放位置精準(zhǔn),并始終處于垂直狀態(tài),澆筑混凝土期間,導(dǎo)管不得與鋼筋籠發(fā)生觸碰,以免影響導(dǎo)管下放的流暢性;重點檢查導(dǎo)管長度并做好文字記錄。
第四,導(dǎo)管水平間距不得超過3m,與槽段兩端間距不得超過1.5m,導(dǎo)管底部與槽底距離在300~500mm 范圍為宜,且要在導(dǎo)管內(nèi)設(shè)置隔水栓。
第五,澆筑混凝土之前對其坍落度進(jìn)行試驗,并預(yù)留試塊,每幅槽段都需預(yù)留抗?jié)B試塊,每100m2預(yù)留一組抗壓試塊,剩余面積不足100m2也需要按照標(biāo)準(zhǔn)預(yù)留試塊。需要注意的是,所有混凝土的澆筑作業(yè)必須一次性完成。
第六,連續(xù)墻施工需要跳躍式進(jìn)行,第一期連續(xù)墻澆筑強(qiáng)度滿足設(shè)計強(qiáng)度70%的標(biāo)準(zhǔn)后才能進(jìn)行相鄰槽段的施工,且最好將成槽到完成混凝土澆筑的時間控制在24h 之內(nèi)。
總之,城市軌道交通的安全性與質(zhì)量是施工團(tuán)隊必須關(guān)注的重點?;诘叵逻B續(xù)墻施工質(zhì)量與軌道交通工程性能的直接聯(lián)系,施工人員必須重視對每一施工環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)測,加強(qiáng)質(zhì)量控制,以免工程質(zhì)量不達(dá)標(biāo),影響后續(xù)使用的安全性。