在较深的地下工程基坑开挖过程中,常采用地下连续墙作为基坑的围护及止水结构。由于地下墙采用分段成槽工艺,深度方向每幅地下墙间存在一条接头,接头处是围护结构的薄弱点,易产生渗漏水现象,是基坑开挖的风险源之一,如渗漏水处理不好,可能带来灾难性的后果,因此,地下连续墙的接头处理在基坑设计和施工中尤为重要。一般情况下,按地下墙接头能否传递水平拉力和竖向剪力,可将接头分为两大类:柔性接头、刚性接头。柔性接头有:圆形锁扣管接头、波纹管接头、套铣接头、预制方桩接头等,刚性接头有:十字钢板接头、H钢接头等。
采用地下墙进行围护的基坑工程中,圆形锁扣管接头构造简单、工艺成熟、施工方便、刷壁容易、造价低廉而大量使用。但柔性接头的刚度差、易变形、易渗漏,对于超深基坑,特别是含水量丰富的地区,地下墙承受的水土压力巨大,如围护机构变形过大和渗漏水严重,会酿成重大基坑事故。所以,在一些工程中,采用刚性接头十分必要。下面着重介绍一下H钢接头。
一、 各类接头的特点
在地下工程的基坑围护中,针对不同的水文地质条件、使用要求、基坑开挖深度等情况,各种接头形式均有应用,下表统计了一些常用接头的特点。
锁扣管接头 柔性接头 波纹管接头 套铣接头 十字钢板接头 适用条件 优点 缺点 不能传递水平拉力和竖向剪力,刚度差、易变形、易渗漏,拔锁口管有风险,砂性土超深基坑慎用 不能传递水平拉力和纵横向剪力,不易刷壁,拔锁口管有风险,砂性土超深基坑慎用 适用广泛,粘性土、构造简单、工艺成熟、施工方便、粉性土地层均可,刷壁容易、造价低廉 地墙深度不宜大于50m 适用广泛,粘性土、工艺成熟、施工方便、造价低粉性土地层均可,廉, 地墙深度不宜大于相比圆形锁口管加长了渗水50m 路径、加强了接头刚度和抗变形能力 除卵块石以外的所有地层,可不受地墙深度限制 设备先进、工效快, 设备昂贵、造价高,不接头夹泥少,接头止水效果能传递水平拉力,抗变好, 形能力尚可 几乎不受地层条件和地墙深度影响,不存在拔锁口管风险, 能传递一定的竖向剪力 能传递水平拉力和纵横向剪构造复杂、施工难度力, 大, 接头刚度大,具备一定抗变形钢筋笼较重,造价高, 能力, 不易刷壁, 渗水路径长,止水效果尚好, 拔锁口管有风险, 可解决承压水问题 需设置防砼绕流措施 能传递水平拉力和纵横向剪力, 接头刚度大,具备较强抗变形能力, 刷壁较十字钢板接头容易, 渗水路径最长,止水效果好 能较好解决承压水问题 钢筋笼较重,造价高, 不同的施工接头方法中,也存在拔锁口管的风险, 需设置防砼绕流措施 主要用于粉性土、砂性土地层,地墙深度不宜大于50m 刚性接头 H钢接头 主要用于粉性土、砂性土地层,地墙深度不宜大于50m
二、 H钢接头的设计与施工要点
含水量丰富的粉性土、砂性土地层,开挖较深的基坑地下墙承受的水压力较大,地下水很容易从相对薄弱的接头处渗漏;特别是坑底
覆土不满足承压水上拱的情况下,地墙接缝如果有承压水冒涌发生,将会严重威胁基坑和周边环境安全。对此,在基坑围护设计中,可考虑采用接头刚度大、具备较强抗变形能力的H钢接头。
下图为两种形式的H钢接头(以800厚地墙为例)。接头一的水平筋焊在H钢内侧,H钢外边沿与槽壁有约30~40mm的空隙,为防止砼绕流,在钢筋笼两侧端部应设置止浆铁皮或彩条布。
接头二的水平筋焊在H钢外侧,H钢腹板外边沿再焊接一块宽50~60mm的止浆钢板,这样止浆钢板外边沿与槽壁间的空隙不会大于10mm,可达到防止砼绕流目的。
在具体的施工过程中,H钢接头的锁口措施较多,下图为常见的三种形式。
第一种比较常见,不需拔出锁口构件。如下图所示,钢筋笼成型时,在H钢外端粘贴塑料泡沫板,与钢筋笼一同下槽,再在外侧采用沙土(也可用沙土包)回填,并用吊车设备等冲击密实,最后浇筑砼。开挖后续槽段时,在用冲击设备将泡沫板击碎捞出。这种方法,没有拔断锁口构件的风险,但回填是否饱满、密实是个问题,如施工不认真将会产生绕流现象,影响后续槽段质量。
第二种锁口措施,需要拔出锁口构件。如下图所示,成槽后,先沉下定制的方形锁口管,再下钢筋笼,然后在锁口管外侧采用沙土(也可用沙土包)回填,并用吊车设备等冲击密实,最后浇筑砼。砼初凝前缓慢振动锁口管,以便砼凝固后拔出。这种方法,存在拔断锁口构件的风险,同时回填是否饱满、密实,以及成槽时是否塌孔,也是个问题,如施工不认真将也会产生绕流现象,影响后续槽段质量。
第三种锁口措施,也需要拔出锁口构件。如下图所示,成槽后,先沉下定制的圆形锁口管,下钢筋笼,最后浇筑砼。砼初凝前缓慢振动锁口管,以便砼凝固后拔出。这种方法,存在拔断锁口构件的风险,但不存在回填问题,产生绕流现象的几率大大减少。
下面为一些H钢接头现场施工的照片。
方形锁口管
H钢接头的钢筋笼起吊
H钢接头的钢筋笼制作
H钢接头的钢筋笼制作
改良圆形锁口管
改良圆形锁口管下槽
H钢接头施工效果
H钢接头施工效果
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