格构式预制预应力地下连续墙及其施工方法.pdf

本发明公开了一种格构式预制预应力地下连续墙，包括预制墙体，所述预制墙体内竖向穿设有两排预应力钢绞线，所述预应力钢绞线在混凝土墙体砼强度达到80％以上后施加预应力，并在预制墙体的上下端面由预应力锚具锁定，两排预应力钢绞线之间沿高度方向间隔通过横向结构钢筋相连，所述预制墙体的两侧接头处呈凹入的半圆型，所述预应力钢绞线的外围浇筑一层保护层，所述预制墙体内设有贯穿墙体高度方向的中空通孔。本发明连续墙在地面浇捣预制，可以很好的保证墙体的形状、尺寸、密实度，使墙体质量不受地层及槽壁的影响，可以彻底根除接头夹泥、墙体夹砂、露筋、疏松、鼓肚子、漏水、流砂等质量通病。

1.  一种格构式预制预应力地下连续墙，包括预制墙体(1)，其特征在于，所述预制墙体(1)内竖向穿设有两排预应力钢绞线(2)，所述预应力钢绞线(2)在混凝土墙体(1)砼强度达到80％以上后施加预应力，并在预制墙体(1)的上下端面由预应力锚具(3)锁定，两排预应力钢绞线(2)之间沿高度方向间隔通过横向结构钢筋(7)相连，所述预制墙体(1)的两侧接头(11)处呈凹入的半圆型，所述预应力钢绞线(2)的外围浇筑一层保护层(4)，所述预制墙体内设有贯穿墙体高度方向的中空通孔(5)。

2.  根据权利要求1所述的格构式预制预应力地下连续墙，其特征在于，所述的保护层(4)为水泥浆固化层或环氧树脂固化层。

3.  根据权利要求2所述的格构式预制预应力地下连续墙，其特征在于，所述保护层(4)和预应力钢绞线(2)设置于薄壁钢管(6)或薄壁钢管拔出后的预留孔内。

4.  一种如权利要求2或3所述的格构式预制预应力地下连续墙的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)、施工导墙：在预定的地下连续墙位置开挖沟槽，清除障碍物，浇筑钢砼结构的地下连续墙导墙；
(b)、成地槽：采用抓斗或成槽机或转轮式铣槽机成槽，并在槽内泥浆中掺入粘土固化剂；
(c)、吊放单幅预制地下连续墙：将单幅预制地下连续墙墙体吊起，下放到已掺入粘土固化剂的地槽内，墙体放入槽中时，墙体中间的通孔(5)中充满含粘土固化剂的泥浆，泥浆固化后可做为通孔内的永久性填充物；
(d)、吊放下一幅墙体：使其与前一幅墙体一侧的半圆型接头对合成一个圆形的接头孔(9)，接头孔(9)中充满掺有粘土固化剂的泥浆；
(e)、施工现浇砼接头：当两幅墙体之间的圆形接头孔中的泥浆固化以后，使用钻机将接头孔中的固化泥浆钻除刷净，带有钢丝刷的钻头边向下回转钻进刷孔，边通过钻杆注入清水冲洗，钻至接头孔底部时，接头孔壁已刷洗干净，然后起钻，下入混凝土灌注导管，水下灌注抗渗微膨胀混凝土作为墙幅接头，亦可在孔中先放入钢筋笼再灌注水下混凝土，以增加接头抗剪强度。

5.  根据权利要求4所述的格构式预制预应力地下连续墙的施工方法，其特征在于，所述的(e)步骤中，还包括起钻后在接头孔中放入钢筋笼。

6.  一种如权利要求2或3所述的格构式预制预应力地下连续墙的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)、施工导墙：在预定的地下连续墙位置开挖沟槽，清除障碍物，浇筑钢砼结构的地下连续墙导墙；
(b)、安装旋喷装置：在单幅预制地下连续墙体的中空通孔(5)上端安装旋喷机，连接高压旋喷泵，并在通孔中安装高压旋喷管，旋喷管上端连接旋喷机，下端安装有旋喷头；
(c)、高压旋喷下沉单幅墙体：将装有旋喷装置的单幅墙体吊起，放入导墙中，开动旋喷机和旋喷泵，向墙体下端的土体中旋转喷射高压粘土固化剂浆液，高压浆液切割土体，在墙体下部形成空间，墙体靠自重下沉至预定深度；
(d)、重复(b)、(c)步骤吊放下一幅墙体：使其与前一幅墙体一侧的半圆型接头对合成一个圆形的接头孔(9)，接头孔(9)和中空通孔(5)中充满掺有粘土固化剂的泥浆；
(e)、施工现浇砼接头：当两幅墙体之间的圆形接头孔中的泥浆固化以后，使用钻机将接头孔中的固化泥浆钻除刷净，带有钢丝刷的钻头边向下回转钻进刷孔，边通过钻杆注入清水冲洗，钻至接头孔底部时，接头孔壁已刷洗干净，然后起钻，下入混凝土灌注导管，水下灌注抗渗微膨胀混凝土作为墙幅接头，亦可在孔中先放入钢筋笼再灌注水下混凝土，以增加接头抗剪强度。

7.  根据权利要求6所述的格构式预制预应力地下连续墙的施工方法，其特征在于，所说的步骤(b)中，旋喷头超出预制墙体下端的距离为5～10cm。

8.  根据权利要求6所述的格构式预制预应力地下连续墙的施工方法，其特征在于，所说的步骤(a)中，导墙的宽度比预制预应力地下连续墙体的厚度宽5～10cm。

格构式预制预应力地下连续墙及其施工方法
技术领域
本发明涉及一种预制预应力地下连续墙，具体地说涉及一种格构式预制预应力地下连续墙以及这种地下连续墙的施工方法。
背景技术
目前现有的地下连续墙主要有以下几种：
1、槽内现浇地下连续墙：这是目前普遍使用的一种地下连续墙形式。其做法是先制作导槽和扎制钢筋笼，然后用抓槽机成槽。成槽后安放钢筋笼，下放导管进行水下砼灌注，并使用锁回管进行墙段分幅，此种技术存在如下缺陷：(1)成槽质量受地层影响显著，由于槽内要安放钢筋笼，护壁泥浆不宜过稠以免污染钢筋笼；在复杂地层种，成槽时经常出现缩壁、坍塌甚至无法成槽，成墙后墙体经常出现露筋，墙幅厚度不足或“鼓肚子”等质量通病。(2)槽底沉渣过厚，出现灌注时夹泥，成墙后出现开挖基坑时墙体漏水流砂变形大等险情。(3)接头管在水下砼灌注时经常出现砼绕流现象，造成接头夹泥，墙幅间接合不良，连续性较差，开挖基坑时经常出现漏水、流砂等险情。(4)现浇连续墙由于不施加预应力，为控制变形，通常增加配筋量，造成钢材浪费和价格高昂。
2、槽内现浇后张法预应力地下连续墙：其做法近似于普通地下连续墙，仅在钢筋笼竖向主筋间增设预应力钢绞线。当墙体水下砼强度达到设计强度80％以上时，张拉钢绞线施加预应力并锁定。用此方法较之普通地下连续墙虽有节省部分钢筋用量，适当减小墙体变形的优势，但依然是槽内现浇水下砼，仍然无法克服夹泥、漏筋、“鼓肚子”、漏水、流砂等缺陷。
3、钢筋混凝土预制地下连续墙：较之普通地下连续墙，采用在地面上预留墙体，成槽后下入槽内的方法。不施加预应力，不进行槽内泥浆固化，不采用现浇砼接头。可以很好的避免墙体的质量缺陷，对成槽质量要求不高，但是依然存在诸多不足，难以在实际工程中应用。
4、板式预应力预制地下连续墙：目前已有的板式预制预应力地下连续墙，如中国发明专利，专利号为：01126590.6，发明名称为“施加预应力的地下连续墙”即是一种板式预应力预制地下连续墙，由于其自身的结构特点，主要存在如下缺陷：①墙体不能承受竖向荷载，由于墙体是下放在预先成好的槽中，槽内充满泥浆，造成墙壁与槽壁的摩擦力极小，且槽底充满泥浆和沉渣，墙底的端承力也很小，因而该工法的墙体仅能作为基坑支护结构使用，难以作为“两墙合一”的永久性结构体；②墙体在槽中的位置难以固定，由于墙体需要下放到预先成好的槽中，所以预制墙体时，墙体厚度必须略小于成槽宽度，则墙体与槽壁之门存在一定间隙，基坑开挖时可能出现墙体位移造成坑外地面沉陷等；③接头处刚度不足，整体性差，密封效果不好，易漏水流砂；④施工工法单一，仅能预先成槽下放，效率较低。
发明内容
本发明要解决的问题是提供了一种可以很好的保证墙体的形状、尺寸和密实度，以及能够彻底根除接头夹泥、墙体夹砂等问题，且墙体在槽中容易定位的格构式预制预应力地下连续墙及其施工方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明解决技术问题的技术方案如下：
一种格构式预制预应力地下连续墙，包括预制墙体，其特征在于，所述预制墙体内竖向穿设有两排预应力钢绞线，所述预应力钢绞线在混凝土墙体砼强度达到80％以上后施加预应力，并在预制墙体的上下端面由预应力锚具锁定，两排部分预应力钢绞线之间沿高度方向间隔通过横向结构钢筋相连，所述预制墙体的两侧接头处呈凹入的半圆型，所述预应力钢绞线的外围浇筑一层保护层，所述预制墙体内设有贯穿墙体高度方向的中空通孔。
本发明同时公开了上述格构式预制预应力地下连续墙的施工方法，具体包括如下步骤
(a)、施工导墙：在预定的地下连续墙位置开挖沟槽，清除障碍物，浇筑钢砼结构的地下连续墙导墙；
(b)、成地槽：采用抓斗或成槽机或转轮式铣槽机成槽，并在槽内泥浆中掺入粘土固化剂；
(c)、吊放单幅预制地下连续墙：将单幅预制地下连续墙墙体吊起，下放到已掺入粘土固化剂的地槽内，墙体放入槽中时，墙体中间的通孔中充满含粘土固化剂的泥浆，泥浆固化后可做为通孔内的永久性填充物；
(d)、吊放下一幅墙体：使其与前一幅墙体一侧的半圆型接头对合成一个圆形的接头孔，接头孔中充满掺有粘土固化剂的泥浆；
(e)、施工现浇砼接头：当两幅墙体之间的圆形接头孔中的泥浆固化以后，使用钻机将接头孔中的固化泥浆钻除刷净，带有钢丝刷的钻头边向下回转钻进刷孔，边通过钻杆注入清水冲洗，钻至接头孔底部时，接头孔壁已刷洗干净，然后起钻，下入混凝土灌注导管，水下灌注抗渗微膨胀混凝土作为墙幅接头，亦可在孔中先放入钢筋笼再灌注水下混凝土，以增加接头抗剪强度。
本发明除了采用上述成槽法施工外，还可以采用旋喷法施工。
由以上公开的技术方案可知，本发明通过采用两端设有半圆凹槽型接头的墙体结构，在施工过程中，两墙之间采用现浇接头的方式相互连接，整体性好而且密封性也好，同时以钢绞线代替螺纹钢，可以降低成本、提高强度，此外通过在钢绞线外设置保护层，可以有效的保持预应力的持久性及钢绞线防腐。
本发明的有益效果如下：
1、采用地面预制，能够保证质量，彻底的杜绝普通连续墙存在的接头夹泥、墙体疏松、露筋凸肚、漏水流砂等质量通病；
2、采用格构式结构，后张法施加预应力，以钢绞线作为纵向主筋，代替螺纹钢，可节省大量材料，降低成本，提高墙体的强度和刚度，减小变形；
3、采用槽内泥浆固化技术，使墙体定位准确，稳定性好，且与周围土体结合紧密，具有较大的侧壁摩擦力和墙底端承力，能承受较大的竖向荷载，特别适用于“两墙合一”结构，能节省大量资金并极大的缩短工期；
4、采用接头圆孔内现浇抗渗微膨胀混凝土接头方法，能极大的提高连续墙接头的强度和刚度。加强连续墙结构的整体性，且接头的密封效果好，耐久性强；
5、本工法适用于多种施工形式，特别是可以采用不成槽施工，即从格构中空的圆孔中安放高压旋喷管，用高压漩流切割墙底土体，靠墙体自重下沉到预定深度，并由旋喷管喷射粘土固化剂浆液进行泥浆固化，可多幅墙段同时下沉施工，极大的提高施工效率。
附图说明
图1是本发明后张法预制预应力地下连续墙横断面结构示意图；
图2是本发明应用于土体中的横断面结构示意图；
图3是图2中的纵向剖视结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。
如图1所示，本发明格构式预制预应力地下连续墙，包括预制墙体1，所述预制墙体1内竖向穿设有两排预应力钢绞线2，所述预应力钢绞线2在混凝土墙体1砼强度达到80％以上后施加预应力，并在预制墙体1的上下端面由预应力锚具3锁定，两排部分预应力钢绞线2之间沿高度方向间隔通过横向结构钢筋7相连，所述预制墙体1的两侧接头11处呈凹入的半圆型，所述预应力钢绞线2的外围浇筑一层保护层4，所述预制墙体内设有贯穿墙体高度方向的中空通孔5。所述保护层4和预应力钢绞线2可以设置于薄壁钢管6内也可以设置在薄壁钢管拔出后的预留孔内。所述的保护层4为水泥浆固化层或环氧树脂固化层。在锚具锁定后在薄壁钢管6中或薄壁钢管拔出后的预留孔中，灌注环氧树脂浆液或水泥浆以形成保护层4。墙体的中间设实心段，预埋钢筋接驳器，特别适用于地下工程两墙合一结构。
本发明格构式预制预应力地下连续墙可以采用如下方法预制：
首先按设计要求的配筋扎制钢筋笼，用预应力钢绞线2代替纵向主筋。预应力钢绞线后穿后张拉，预制墙体1时预留穿钢绞线的圆孔或薄壁钢管6。按设计的尺寸架设模板，单幅墙体的左右两侧接头11处是向内凹进的半圆形，并且墙体中间预留中空通孔5，所述中空通孔5可以是圆形孔也可以是方孔。模板架设好以后按设计的标号浇捣混凝土。
其次施加预应力：当单幅墙体的混凝土强度达到设计强度的80％以上时，在墙体预留的孔中穿入钢绞线2，并进行张拉。强拉后的钢绞线两端用预应力锚具3进行锁定，锁定后通过锚具3上的注浆孔向预应力孔中注浆。浆液成分为环氧树脂浆液或者水泥浆液，以保证预应力的持久性和钢绞线的防腐。
本发明格构式预制预应力地下连续墙施工方法可以采用成槽法施工，其包括如下步骤：
(a)、施工导墙：在预定的地下连续墙位置开挖沟槽，清除障碍物，浇筑钢砼结构的地下连续墙导墙；导槽的宽度比设计的预制墙体厚度略宽5～10cm。
(b)、成地槽：本工法成地槽可以采用多种工艺，可用液压抓斗机挖槽，也可采用双轮铣槽机铣槽，还可用排钻式钻槽机钻槽。成地槽时无需优质膨润土泥浆，仅用原土造浆即可(如在砂土地层中可外运黄土造浆)。泥浆比重和粘度尽量增大，以保证槽壁稳定，因槽内不下放钢筋笼和浇灌混凝土，故可不考虑粘稠泥浆对结构体的污染。在槽内泥浆中掺入粘土固化剂，掺量为槽内泥浆重量的10％～20％。边掺入边用泥浆泵循环槽内泥浆，保证掺和均匀。
(c)、吊放单幅预制地下连续墙：用大型吊机将单幅预制地下连续墙墙体吊起，下放到已掺入粘土固化剂的地槽内，按设计的标高和位置用吊筋吊放在导槽顶面，待槽内泥浆固化后方可拆除吊筋。下放墙体时，溢出的含有粘土固化剂的泥浆可在下幅地槽施工时使用。墙体放入槽中时，墙体中间的通孔5中充满含粘土固化剂的泥浆。泥浆固化后可做为通孔内的永久性填充物。
(d)、吊放下一幅墙体：使其与前一幅墙体一侧的半圆型接头对合成一个圆形的接头孔9，接头孔9中充满掺有粘土固化剂的泥浆；
(e)、施工现浇砼接头：当两幅墙体之间的圆形接头孔9中的泥浆固化以后，使用钻机将接头孔中的固化泥浆钻除刷净。钻头下部是合金翼片，直径略小于接头圆孔的直径。钻头上部是钢丝刷，其直径略大于接头圆孔直径，且具有弹性。钻头边向下回转钻进刷孔，边通过钻杆注入清水冲洗，钻至接头孔底部时，接头孔壁已刷洗干净。然后起钻，下入混凝土灌注导管。水下灌注抗渗微膨胀混凝土作为墙幅接头，亦可在孔中先放入钢筋笼再灌注水下混凝土，以增加接头抗剪强度。
本发明格构式预制预应力地下连续墙也可以采用不成槽法施工，通过在预制墙体1的中空通孔5内插入旋喷管，旋转喷射固化剂浆液切割土体，墙体靠自重沉入地下，其包括如下步骤：
(a)、施工导墙：在预定的地下连续墙位置开挖沟槽，清除浅层障碍物，浇筑钢砼结构的地下连续墙导槽，导槽的宽度比设计的预制墙体厚度略宽5～10cm。
(b)、安装旋喷装置：在单幅预制地下连续墙体的中空通孔5上端安装旋喷机，连接高压旋喷泵，并在通孔中安装高压旋喷管，旋喷管上端连接旋喷机，下端安装有旋喷头；旋喷头超出墙体下端5～10cm。
(c)、高压旋喷下沉单幅墙体：将装有旋喷装置的单幅墙体吊起，垂直放入导槽中。开动旋喷机和旋喷泵，向墙体下端的土体中旋转喷射高压粘土固化剂浆液。浆液较稀薄，喷射压力较高。高压浆液切割土体，在墙体下部形成空间，墙体靠自重下沉切割土体所形成的泥浆中含有粘土固化剂，可保证在一定的时间内固化，墙体下沉到预定深度后，用吊筋固定在导槽顶面，
(d)、重复(b)、(c)步骤吊放下一幅墙体：使其与前一幅墙体一侧的半圆型接头对合成一个圆形的接头孔9，接头孔9和中空通孔5中充满掺有粘土固化剂的泥浆；
(e)、施工现浇砼接头：当两幅墙体之间的圆形接头孔中的泥浆固化以后，使用钻机将接头孔中的固化泥浆钻除刷净。钻头下部是合金翼片，直径略小于接头圆孔的直径。钻头上部是钢丝刷，其直径略大于接头圆孔直径，且具有弹性。钻头边向下回转钻进刷孔，边通过钻杆注入清水冲洗，钻至接头孔底部时，接头孔壁已刷洗干净。然后起钻，下入混凝土灌注导管。水下灌注抗渗微膨胀混凝土作为墙幅接头，亦可在孔中先放入钢筋笼再灌注水下混凝土，以增加接头抗剪强度。