地下连续墙（smw桩施工三维动画）2021-04-29 13:06·聚航工程机械
第一部分 场地布置
施工现场主要包括三个部分：地下连续墙成墙区；泥浆系统区；钢筋笼加工区。三个区域由便道相连，泥浆系统管路要布置到地下连续墙成墙区。
根据地质和结构特点，本工程的地连墙施工采用“抓铣结合”成槽工艺，即浅层粉砂与黏土复合地层采用液压抓斗成槽，进入岩层后换用铣槽机进行成槽施工。
为了尽量减少泥浆系统的占地面积，采用泥浆筒仓与现筑泥浆池相结合的泥浆系统，泥浆的拌制、筛滤和循环主要在泥浆池中完成，储存主要靠泥浆筒仓。泥浆筒仓分为 2 个相互不联通的系统，筒仓组 A 存放成槽泥浆，筒仓组B 储存的泥浆专门用于清底换浆。
钢筋加工区
地连墙钢筋笼加工区原则上设立在地连墙成槽区附近，便于钢筋笼的运输和安装。加工场地在压实原地面的基础上，铺设碎石，浇筑混凝土面层。加工场地尺寸按照最长幅段钢筋笼尺寸设置，钢筋笼以单元槽段为单位整体加工，场地能同时加工两个槽段的钢筋笼。在钢筋加工场地附近设置原材料存放区、半成品加工区、钢筋笼堆放区。
第二部分 施工工艺
导墙制作
导墙是保证地下连续墙位置准确和成槽质量的关键，在施工期间，导墙经常承受钢筋笼、浇注砼用的导管、机械设备等静、动荷载的作用，因而必须认真设计和施工，才能进行地下连续墙的正式施工。
作用
◆ 给成槽机成槽提供导向；
◆ 储存泥浆和防止槽口坍塌；
◆ 作为施工时水平与垂直测量的基准；
导墙一般采用现浇钢筋混凝土结构，也有钢制的或预制钢筋混凝土的装配式结构。根据不同土质特点进行设计施工。
◆ 测量定位、管线刨验
根据图纸坐标测量放样出主体结构外边线，通过外边线反出导墙中心线和边线位置，导墙中心线位置和地连墙中心线位置重合。
测出地面高程，根据图纸要求测出深度，从而进行导墙开挖。由于基坑开挖时地下 连续墙在外侧土压力作用下产生向内的位移和变形，为确保后期基坑结构的净空符合要求，导墙中心线一般会采取外放，外放量根据设计要求以及结构深度综合确定。
◆ 导墙设置高出地下水位1.5m,墙趾进入原状 土层300mm以上，导墙底标高低于地连墙顶标 高20cm以上。如导墙施工区域原状土受到破坏、土质松散，墙趾无法进入坚实 原状土层，导墙修筑前进行土体加固。
◆ 根据管线图分布图上管线位置，对需切改管线区域上方路面进行破除。并对管线具体位 置进行探测。管线破除后，对废气管线截面进行封堵，该区域用水泥土进行回填。
混凝土强度达到5mpa后拆除模板。拆模后立即再次检查导墙的中心轴线和净空尺寸以及侧墙砼的浇筑质量， 如发现侧墙砼侵入净空或墙体出现空洞应及时修凿或封堵。模板拆除后立即架设木支撑，支撑上下各一道，呈梅花型布置，间距 1.0~1.5m。经检查合格后立即进行土方回填，防止导墙位移。在导墙的砼达到设计强度前，禁止任何重型机械和运输设备在其旁边通过，同时在导墙顶翼面上用红油漆作好分幅线并标上幅号，导墙施工缝与地下墙接缝错开。
■ 钢筋笼制作
根据钢筋笼设计图纸，在制作前绘制钢筋笼的加工图。并根据导管的布置要求，预先留好浇注导管的位置。两根注浆管根据设计焊接在钢筋笼的适当位置上。钢筋接驳器根据主体结构的布置图设置在钢筋笼上。基坑监控组件根据设计需要预埋在钢筋笼的上的。所有预埋件要安装准确。
现在常用的柔性接头地连墙钢筋笼加工流程一般为：钢筋加工平台搭设——底层水 平筋与接头固定——底层主筋与水平筋固定——纵向桁架——横向桁架——顶层主筋—— 顶层分布筋——吊点加固、接头筋。
钢筋笼加工平台应具有较强刚度和稳定性，防止钢筋笼在平台加工时因自重产 生变形。实际操作上，可采用槽钢、工字钢等型材配合钢筋焊接加工成平台，平台 长度根据钢筋笼长确定。
为了防止钢筋笼在起吊过程中产生不可复原的变形，各种形状钢筋笼均设置纵、横向桁架筋，施工中桁架筋严格按照设计和规范要求进行焊接以保证钢筋笼自身刚度。
◆ 监测所需预埋的如测斜管、声测管、土压力计等设备在地连墙钢筋笼制作时进行合理布设，避免与后续混凝土导管冲突，所有外露的缆线必须穿设套管固定并包裹严密，防止在钢筋笼吊装、浇筑砼过程中产生移位、管内进浆导致监测工作无法进行。
◆地下连续墙的钢筋接驳器是连续墙钢筋施工的同时,根据以后地下结构楼板的标高要求,为以后地下连续墙和楼板整体连接而预埋在地下连续墙钢筋笼上的接驳件，基坑开挖后,预埋的接驳器
普遍存在接驳器锈蚀、丝牙破坏、方位角偏差大造成接驳器和结构主筋无法连接、拧不到位、连接困难等状况,造成部分接驳器无法和主体结构的钢筋连接,影响结构墙板的整体性,常常需要另行植筋再连接。
◆ 原因分析
① 钢筋笼本身的平整度不够,接驳器和分布筋是点接触,定位难控制,焊接处易产生变形。
② 基坑开挖后地下连续墙凿毛时破坏了接驳器的丝牙。
③ 钢筋笼吊装入槽过程中和导墙摩碰造成接驳器掉盖。
④ 接驳器预留设没有考虑钢筋笼的沉降。
通过对接驳器施工易出现的质量问题, 考虑两点接驳器施工质量的改进，克服接驳器定位偏差和丝牙破坏、锈蚀等弊病。
◆ 要确保接驳器定位精确、满足施工要求,就必须做到接驳器在钢筋笼上焊接固定前,就将接驳器先定位控制好,而后焊接固定。所以,解决的方案是增加接驳器“定位卡”装置。可采用角钢。在钢筋笼接驳器标高处水平点焊角钢,替代传统的拉线方法。接驳器的高低控制以角钢的边线为标准。接驳器搭靠在角钢的一个平面上,定位后焊接固定。
◆ 设计条形的封盖板似“L”状。接驳器的单独封盖拧到位置后,将条形封盖板沿接驳器的连线方向插入。一般采用铝彩钢板做成条形替代,沿接驳器连线方向封盖,细铁丝拧紧。凿地下连续墙保护层时,理论上接驳器段的保护层也会成条片状掉下。
钢筋笼起吊
钢筋笼的起吊通常采用履带式起重机进行，因为钢笼起吊后，起重机需要将垂直吊起的钢笼运输至孔口进行下放。
钢筋笼的起吊与安放应根据其重量与长度，选择匹配的吊车，一般采用单机起吊和双机抬吊方式，由专人统一指挥。入槽时应徐徐下降、平稳入槽，不得强行快速下放，入槽后应根据测定的导墙高程准确控制笼顶标高。
钢筋笼吊装的注意要点
⑴ 吊装钢筋笼前，吊装前施工方案必须经过专家论证，应对钢筋笼进行“质量三检”，并填写“隐蔽工程验收单”，请监理验收签证，否则，不能进行吊装作业。
⑵ 吊装钢筋笼前，应搞清开挖面方向，因为开挖面与临土面的配筋往往是不对称的，如搞错，则受力条件完全相反了。
⑶ 如果用履带式起重机长距离吊运钢筋笼，钢筋笼必须呈垂直悬空状态。
⑷吊装拐角形钢筋笼时，应设置“人字形”桁架，并增加一些特殊的斜拉杆加强其刚度，防止钢筋笼变形，待钢筋笼下槽时，再渐次拆除。
■ 钢筋笼下设
钢筋笼制作完成后在起吊前检查所有埋设的埋件、钢筋接驳器的数量和位置以及监测设备安装是否准确，符合质量标准要求后方能起吊入槽。
在钢筋笼吊放前要再次复核导墙上4个支点的标高，精确计算吊筋长度，保证钢筋笼位置的准确。在钢筋笼下放到位后，由于吊点位置与测点不完全一致，吊筋会拉长等，会影响钢筋笼的标高，应立即用水准仪测量钢筋笼的笼顶标高，根据实际情况进行调整，将笼顶标高调整至设计标高。
在钢筋笼下设时，对准槽段中心轴线，吊直扶稳，缓缓下沉，避免碰撞孔壁。
下节钢筋笼下到孔口时，采用加强的槽钢将钢筋笼的加强顶部稳固住并架立在导墙上。然后起吊上节钢筋笼，竖直后，使上、下节各主筋一一对上，用U型卡扣进行连接。
在钢筋笼接近至预定高程时，检查笼体平面位置，如超出标准，则进行调整。当钢筋笼下设到预定高程时，用槽钢将钢筋笼架立在导墙上，并用水准仪校准槽钢的顶面高程，确保在同一个水平面上。
钢筋笼制作要求
1、钢筋笼加工场地和制作平台应平整，分节制作的钢筋笼在同台制作时应试拼装，采用焊接或机械连接，主筋接头搭接长度应满足设计要求，搭接位置应错开50%。三级钢及Φ25以上的二级钢应采用机械连接。
2、钢筋笼起吊桁架应根据钢筋笼起吊过程中的刚度及整体稳定性的计算结果确定。
3、钢筋笼主筋交点应50%并应均匀分布点焊，主筋与桁架及吊点处应100%点焊。
4、钢筋笼应设保护层垫板，纵向间距为3m～5m，横向设置2块～3块；定位垫板宜采用4mm~6mm厚钢板制作成“”型，与主筋焊接。
钢筋笼的吊装要求
1、吊车的选用应满足吊装高度及起重量的要求，主吊和副吊应根据计算确定。
2、钢筋笼吊点布置应根据吊装工艺和计算确定，并应进行钢筋笼整体起吊的刚度等安全验算，按计算结果配置吊具、吊点加固钢筋和吊筋等。吊筋长度应根据实测导墙标高确定。
3、钢筋笼起吊前应检查吊车回转半径600mm内无障碍物，并进行试吊。
4、钢筋笼吊放时应对准槽段中心线缓慢沉入，不得强行入槽。
5、钢筋笼的迎土面及迎坑面朝向应正确放置，严禁反放。
6、钢筋笼应在清基后及时吊放。
7、异形槽段钢筋笼起吊前应对转角处进行加强处理，并随入槽过程逐渐割除。
钢筋笼制作质量控制
1、钢筋制作平台的平整度应控制在20mm以内。
2、钢筋笼安装误差应小于20mm。
3、钢筋笼制作允许偏差应符合下表的规定。
■泥浆制备
通过泥浆对槽壁施加压力以保护挖成的深槽形状不变，灌注混凝土时把泥浆置换出来。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。
作用
◆形成不透水的泥皮，防止地下水的渗水和槽壁的剥落，保持槽壁稳定
◆冷却和润滑机具
◆悬浮土渣和将土渣携带出地面
根据现场的地质条件，一般泥浆采用膨润土泥浆，其材料组成有膨润土、CMC（纤维素）、Na2CO3（纯碱）、水。
■ 质量管理
在地下连续墙施工过程中，因各种因素影响，会导致泥浆性质劣化，其主要原因有：由于形成泥皮消耗了泥浆，由于地下水或雨水稀释了泥浆，粘土细颗粒混入泥浆，砼中的钙离子混入泥浆，土中或地下水的阳离子混入泥浆。
◆ 地连墙施工2~3幅作为试验段，通过试验段了解成槽、清孔泥浆的比重、粘度等性能指标，对后续地连墙施工中泥浆配合比进行调整优化。
◆ 泥浆制作中每班进行二次质量指标检测，新拌泥浆存放12小时使其充分膨胀后进行使用，并在泥浆池须不断用泥浆泵搅拌。
◆ 在成槽过程中，泥浆面必须高出地下水位0.5m，定时对槽内泥浆进行检测，还需充分注意周围环境条件对泥浆质量的影响，如地下水位变化，排出渣土的土质与原勘探的地质情况存在差异，防止泥浆溢流流向导墙外侧，防止雨水和地面水流入沟槽内。
◆ 成槽后泥浆在槽内静置时间较长，槽内泥浆易降低质量，悬浮在泥浆中的土渣会沉淀，从而使泥浆比重减小，会使形成的泥皮薄弱而且防渗性差。因此在泥浆静置时间，向槽内适当补充一些新拌制的泥浆并定期进行质量检测。
◆ 被使用过的泥浆通过除砂器，将土颗粒和碎石块除去，然后把干净的泥浆 重新输送回到槽中。在成槽完成后，将铣槽机放到槽底，抽换使用过的泥浆，并通过除砂器循环利用，同时将新鲜的泥浆供送到槽的上部。这个过程一直持续到泥浆能够满足吊装钢筋笼和浇筑 砼的指定标准。
■ 成槽施工
地连墙成槽设备的选型是造孔施工工艺中关键的一个环节，必须针对实际工程的地质、工期、孔深、混凝土水下浇筑、造价等方面的要求进行总体概况分析,科学合理的进行比选, 初步确定成槽设备基本形式，尤其对工程地质状况应作深入细致的分析，并提取各个地段的关键地质数据，预测各种可能出现的施工难点，制定应对措施，并以此作为重要依据确定成槽设备的具体形式、功能、构造及其它参数等。
根据地质和结构特点，本工程地连墙采用“抓铣结合”成槽工艺，即浅层粉砂与黏土复合地层采用液压抓斗成槽，进入岩层后换用铣槽机进行成槽施工。
由于本工程连续墙接头特点，成槽施工采用顺槽法，根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机切土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直。
■ 按施工顺序可分为首开幅、连续幅及闭合幅3 种类型
◆ 首开幅
液压抓斗开槽→双轮铣开挖→两端下放安装CWS 接头→换浆除碴→钢筋笼吊装→砼浇筑→首开幅完成。
◆ 连续幅
液压抓斗开槽→双轮铣开挖→拔出已施工幅一侧CWS 接头→下放安装另一侧CWS →换浆除碴→钢筋笼吊装→砼浇筑→本幅完成。
◆ 闭合幅
液压抓斗开槽→双轮铣开挖→拔出两端CWS 接头→换浆除碴→钢筋笼吊装→砼浇筑→本幅完成。
◆ 液压抓斗
成槽施工首先使用液压抓斗进行槽段开挖，液压抓斗的冲击力和闭合力足以抓起强风化岩以上各层，在成槽过程中，严格控制抓斗的垂直度及平面位置，尤其是开槽阶段。仔细观察监测系统，X、Y轴任一方向偏差超过允许值时，立即进行纠偏。抓斗沿地连墙中心轴线入槽，机械操作要平衡。并及时补入泥浆，维持导墙中泥浆液面稳定 。
◆ 双轮铣
换用铣槽机成槽时首先用较快的铣削速度将抓斗已经挖好的孔重新再铣一遍，修复抓斗成槽槽段；遇到岩层后降低铣削速度，完成岩层的成槽。
双轮铣槽机工作原理为反向循环原理。挖掘时两个铣轮连续 的切削下面的泥土和岩石然后把它们卷上来并破碎成小块，再在槽中与稳定的泥浆混合后将它们 吸进泵里面。装在真空盒上面的离心泵，将这些含有碎块的泥浆泵进一个循环设备，在那里通过 一个振动系统 ，将泥土和岩石碎块自泥浆中分离，处理后干净的泥浆重新抽回槽中循环使用。
成槽过程中通过铣头上的传感器采集各类数据，分析双轮铣槽机的工作状态（铣头的偏直状况、铣削的深度、铣头受到的阻力），并进行相应的操作。根据不同土层设置铣头的下降速度，通过控制铣头所受的压力来减少刮刀的磨损，并加快成槽速度。当铣削硬土层时，铣头的下降速度要放慢（避免铣头底部的轮轴受到过大的压力而造成硬石损坏轮轴上刮刀的合金部分），并作上下小幅运动，让铣轮上刮刀的合金部分能有效地铣削硬土层，破碎的石块能尽快地被吸走。
在地层多变地区，铣头在铣削时往往会使前后、左右的刮刀产生受力不同的情况，造成铣头倾斜，从而引起槽孔的偏斜。此时，操作员需要及时通过控制液压千斤顶系统伸出或缩回安装在左右导向板和前后的纠偏板，调整铣头的姿态，并调慢铣头下降速度，从而有效地控制槽孔的垂直度。
终孔后，进行槽孔验收。终孔验收的项目有深度、宽度和孔形，采用超声波测井仪进行测量。超声波测井仪可同时测绘X轴和Y轴两个方向的孔形，快捷方便、精度高。若达不到设计要求精度，则进行相应处理合格后再进行下一道工序。
◆ 地连墙接头
目前国内应用较广泛的接头形式主要有锁口管接头、工字钢接头、十字钢板接头和铣接接头等，各自施工工艺流程及优缺点不同，根据以往的施工经验，地下连续墙接头漏水的主要原因是施工缝成型不好，混凝土不密实原因造成。举两例，采用锁口管接头时，锁口管接头拔出的时机与混凝土凝结时间密切相关，过早，混凝土强度不够容易坍塌，过晚，起拔阻力太大拔出困难，在起拔过程中容易才成混凝土接头截面收到破坏，成型质量不高，混凝土不密实，则产生漏水。另一种工字钢接头与十字钢板接头都为刚性接头，适用于土质条件较差的地层，防水性能较锁口管有较大的提高，但是施工用钢量大造成地连墙钢筋笼自重较重且工程造价较高。
上述几种接头方式主要的施工控制点在防止接头混凝土绕流的问题上，常规的工艺就是堵，堵头一定要插到底，堵头背后一定要回填密实。但从实际来看，填充密实效果难以保证，新旧槽段界面虽然用刷壁器多次清刷，但依然会留下夹泥，导致该处混凝土不密实，产生漏水。
接头管（箱）施工应符合下列规定：
1 接头管（箱）及连接件应具有足够的强度和刚度。
2 接头管（箱）进场后在首次使用前，应在现场进行组装试验。
3 接头管（箱）应露出导墙顶1.5m~2.0m以上。
4 接头管（箱）的吊装应垂直缓慢下放，严格控制垂直度。
5 接头管（箱）背后应填实。
6 接头管（箱）在混凝土灌注初凝后开始提升，每30min提升一次，每次50mm～100mm，应在混凝土终凝前全部拔出。
7 接头管（箱）起拔应垂直、匀速、缓慢、连续，不应损坏接头处的混凝土。
8 接头管（箱）起拔后应及时清洗干净。
刷壁和清基
挖槽过程中残留在槽内的土渣以及吊放钢筋笼时从槽壁上刮落的泥皮等都要堆积在槽底。挖槽结束后，悬浮在泥浆中的土颗粒也将逐渐沉淀到槽底。浇筑地下连续墙之前，必须清除以沉渣为主的槽底沉淀物，这项工作称为清底。
清底的基本方法有置换法和沉淀法两种。置换法是在挖槽结束之后，立即对槽底进行认真清扫，在土渣还没有沉淀之前就用新泥浆把槽内泥浆置换出槽外。沉淀法在土渣沉淀到槽底之后进行清底，一般是在插入钢筋笼之前或之后清底，但后者受钢筋笼妨碍，不可能完全清理干净。
清除槽底沉渣的方法有：①吸泥泵排泥法；②空气升液排泥法；③带搅动翼的潜水泥浆泵排泥法；④水轮冲射排泥法；⑤抓斗直接排泥法。在这些方法中，前三种是常用的方法，如图所示。
刷壁与清基的要求
1、成槽后，应对相邻段混凝土的端面进行清刷，刷壁应到底部，刷壁次数不得少于20次，且刷壁器上无泥。
2、刷壁完成后应进行清基和泥浆置换。
3、 清基宜采用泵吸法使槽底沉渣及泥浆指标满足要求为止。
■ 砼浇筑
1、导管宜采用直径为200mm～300mm的多节钢管，管节连接应密封、牢固，施工前应试拼并进行水密性试验。
2、导管水平布置距离不应大于3m，距槽段两侧端部不应大于1.5m。导管下端距离槽底宜为300mm～500mm。导管内应放置隔水栓。
3、浇筑水下混凝土应符合下列规定：
1）钢筋笼吊放就位后应及时灌注混凝土，间隔不宜超过4h。
2）混凝土初灌后，混凝土中导管埋深应大于500mm。
3）混凝土浇筑应均匀连续，间隔时间不宜超过30min。
4）槽内混凝土面上升速度不宜小于3m/h，同时不宜大于5m/h；导管混凝土埋入混凝土深度应为2m～4m，相邻两导管间混凝土高差应小于0.5m。
5）混凝土浇筑面宜高出设计标高300mm～500mm，凿去浮浆后的墙顶标高和墙体混凝土强度应满足设计要求。
6）每根导管分担的浇筑面积应基本均等。
4、墙顶落低3m以上的地下连续墙，墙顶设计标高以上宜采用低强度等级混凝土或水泥砂浆隔幅填充，其余槽段采用砂土填实。
5、浇筑混凝土的充盈系数应为1.0~1.2。
为了满足第一次浇筑导管的埋深及后续混凝土浇筑的连续，必须保证混凝土的供应，第一批 最少进场6车混凝土(90m³)方可开始浇筑，浇筑过程对称浇筑。
槽孔浇筑导管间距不大于3m，槽段布置两根导管（特殊槽布置三套导管），各导管均匀进料，混凝土面高差不大于0.5m，导管埋深不得小于2m，不宜超过6m。浇筑过程中根据浇筑方量计算情况，每30min测槽内混凝土面，测点设置在两导管间及槽孔两端头。浇筑时同步测
墙底注浆施工控制要求
1、墙底注浆应在墙体混凝土达到设计强度后方可进行。
2、注浆管应采用钢管，单幅槽段注浆管数量不应少于2根，注浆管与钢筋笼应固定牢靠。注浆管下段应伸至槽底200mm～500mm。
3、注浆器应采用单向阀，应能承受大于1MPa的静水压力。
4、注浆量应符合设计要求，注浆压力应控制在0.2MPa～0.4MPa之间。
5、地下连续墙混凝土初凝后终凝前应用高压水劈通压浆管路。
6、注浆液应采用P.O.42.5级水泥配置；水灰比宜为