CN103898900A - 带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法，该连续墙包括沿连续墙纵向依次连接的若干墙段，所述墙段包括焊接矩形钢管和外部现浇的箱型钢筋混凝土结构，所述钢管按一定间距设置拉杆，钢管内部焊接吊耳，墙段每端中部或两侧设置槽缝，槽段间嵌进连接钢板，冲洗后灌浆，使墙段连成整体，所述钢管内部在吊装完成后填充混凝土。所述连接钢板与墙段长度相等，截面尺寸略小于槽缝。墙段薄壁上预留锚杆孔，锚杆孔中预埋钢管，基坑开挖后通过预留锚杆孔设置预应力锚杆，锚具端头顶在钢管壁上，最后用混凝土将锚具区封住。本发明实现了一种结构整体刚度高、结构性能优良和连接可靠的地下连续墙。

Description

带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种建筑基坑工程的地下连续墙设计及施工领域，特别涉及一种预制预应力地下连续墙及这种地下连续墙的施工方法。

背景技术

地下连续墙施工技术起源于欧洲，20世纪50～60年代该项技术在西方发达国家、前苏联及日本得到推广。1958年我国运用此技术修建了水坝防渗墙，70年代中期此项技术推广应用到建筑、煤矿和市政等行业。地下连续墙因其刚度大，具有对基坑周围土体及结构物影响小的优点，可以当挡土墙或者主体结构的地下室外墙使用。

目前地下连续墙使用的都是钢筋混凝土结构。包括（1）槽段内现浇地下连续墙。这种地下连续墙施工方便，一般与混凝土或钢结构支撑组成整体围护结构。但该墙体也存在如下缺点：施工质量受土层影响大，复杂地层中易发生缩壁、坍塌、漏筋、墙幅厚度不足及“鼓肚”等质量问题；接头处易出现渗流和夹泥沙等质量问题；夹泥沙的地下连续墙在基坑开挖时会出现落水、侧向变形大等质量问题。（2）预制地下连续墙。这种墙体是先在地上制作，成槽后将墙体下放入槽内。这种墙体包括巴黎墙、钢筋混凝土预制地下连续墙、格构式预应力预制地下连续墙等。这种墙对成槽的质量要求低，避免了墙体质量的缺陷。但是这些墙在墙体连接处易出现地下水渗漏的问题，为了避免渗流问题往往会提高施工成本。这种墙体一般也是与混凝土或钢结构支撑组成为整体性能良好的围护结构。

发明内容

技术问题：本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种构造合理、连接可靠、结构性能优良的带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法。

发明内容：为解决上述技术问题，本发明提供了一种带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙，该连续墙包括纵向依次连接的若干墙段，墙段每端中部或两侧设置槽缝，槽缝嵌进连接钢板，对槽缝冲洗后灌浆，使墙段连成整体，

所述墙段包括钢管和位于该钢管外部的箱型钢筋混凝土结构，所述钢管外表面按一定间距设置若干拉杆，钢管内部焊接若干吊耳，所述钢管内部在吊装完成后填充混凝土；所述连接钢板与墙段的长度相等，连接钢板截面尺寸略小于槽缝。

优选的，拉杆用普通螺栓制作。

优选的，墙段外部薄壁上预留锚杆孔，锚杆孔中预埋钢管，基坑开挖后在预留锚杆孔设置预应力锚杆。

本发明还提供了一种用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，该方法包括如下步骤：

步骤1：预制带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板；

步骤2：对预制地下连续墙开挖位置进行定位；

步骤3：对定位好的地下连续墙槽段进行成槽施工；

步骤4：吊装预制钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板；

步骤5：清理槽缝、钢管壁及浇筑混凝土。

步骤6：基坑开挖后设置预应力锚杆。

优选的，步骤1的具体方法为：在现场或者工厂预制地下连续墙墙段，根据实际的运输能力及吊装的限制，一个槽段将预制组合结构地下连续墙分为两段或三段预制，槽段端部设置槽缝，在各墙段内预留锚杆孔，在锚杆孔中预埋钢管；根据设计要求制作抗剪连接钢板。

优选的，步骤2的具体方法为：通过测量确定地下连续墙槽段分幅位置，以槽段中心作为成槽及开挖定位中心，在预定地下连续墙位置开挖沟槽并浇筑地下连续墙导墙，依据测量得到的钢筋混凝土导墙顶为高程确定开挖深度。

优选的，步骤3的具体方法为：预制地下连续墙墙段的单元槽段开挖至设计深度并清除底部成渣，开挖槽段使用膨润土进行泥浆护壁；为了保证槽壁稳定，在成槽过程中每隔2个小时检测一次泥浆质量，并及时更换不合格的泥浆。

优选的，步骤4具体的吊装步骤：用大型吊机将预制组合结构地下连续墙墙段吊放入有护壁泥浆的地槽内，按设计的位置及标高吊放在指定位置；在墙段的纵向依次吊放预制墙段，然后将连接钢板吊放至槽段端部的槽缝内。

优选的，步骤5的具体方法为：对墙段的槽缝进行清水冲洗后灌入添加膨胀剂的水泥砂浆；对钢管壁用钻机将空腔壁上的固化泥浆清理合格后从地下连续墙的底部浇注混凝土，浇至墙体顶部并静置。

优选的，步骤6的具体方法为：通过墙段薄壁上预留锚杆孔，将锚杆孔中的预埋钢管取出，基坑阶段开挖完成后设置预应力锚杆，锚杆端部宜埋置在基岩层，然后施加预应力；锚具端头顶在钢管壁上，最后用混凝土将锚具区封住。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1）本发明带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙用钢管与混凝土两种材料制作而成，充分发挥了钢材抗拉强度高、塑性好和混凝土抗压性能好的优点,弥补彼此各自的缺点。本发明组合结构地下连续墙具有侧向刚度大、抗压强度高、抗裂性能好及延性好等特点。

2）本发明带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙利用钢管约束混凝土，将混凝土单向受力变成三向受力，使受约束部分混凝土强度提高一倍以上，同时提高了受约束部分混凝土的延性，从而提高了地下连续墙的强度及延性；钢管外部现浇的箱型钢筋混凝土结构包住钢管避免钢管外露，提高了整个地下连续墙结构的耐久性能。

3）本发明带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙钢管中拉杆的设置，增强了钢管与内混凝土的连接性能，使地下连续墙力学性能的充分发挥得到保障。

4）纵向地下连续墙墙段间连接钢板的设置增强了墙幅间的抗剪强度。地下连续墙墙段间嵌进连接钢板，再在嵌缝中灌入添加膨胀剂的水泥砂浆，使墙体连成整体，合理解决接头部位水渗流的同时保证了接头部位的抗剪强度。

5）墙段在地面施工，墙段的质量得到保证，同时杜绝了成槽现浇地下连续墙存在的缩壁、坍塌、墙体漏筋、墙幅厚度不足及“鼓肚”等质量问题。

6）侧向刚度大、抗压强度高的钢管混凝土组合结构能实现用预应力锚杆保证地下连续墙的垂直度，用预应力锚杆代替钢筋混凝土支撑或钢结构支撑，降低了材料的使用，在保证地下连续墙围护质量的同时降低了造价。

附图说明

图1为本发明组合结构地下连续墙矩形墙段单槽缝的正立面示意图；

图2为本发明组合结构地下连续墙矩形墙段双槽缝的正立面示意图；

图3为本发明组合结构地下连续墙异形墙段单槽缝的正立面示意图；

图4为本发明组合结构地下连续墙异形墙段双槽缝的正立面示意图；

图5为本发明组合结构地下连续墙墙段嵌入槽缝的连接钢板示意图；

图6为本发明组合结构地下连续墙标准段正立面示意图；

图7a为设置一道预应力锚杆的组合结构地下连续墙支护结构施工示意图；

图7b为设置二道预应力锚杆的组合结构地下连续墙支护结构施工示意图；

图7c为设置三道预应力锚杆的组合结构地下连续墙支护结构施工示意图；

图7d为完成设置预应力锚杆的组合结构地下连续墙支护结构示意图。

图中：

1、墙段  2、焊接矩形钢管  3、箱型钢筋混凝土结构  4、拉杆5、吊耳  6、槽缝  7、连接钢板  8、预留锚杆孔  9、预应力锚杆

具体实施方式

下面结合附图及实施方式对本发明专利作进一步详细的说明：

本发明提供一种带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙，其中：带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙包括沿连续墙纵向依次连接的若干墙段1，所述墙段包括焊接矩形钢管2（不限于矩形）和外部现浇的箱型钢筋混凝土结构3（不限于箱型），所述焊接矩形钢管按一定间距设置拉杆4，拉杆4可用普通螺栓制作，钢管内部焊接吊耳5，墙段每端中部或两侧设置槽缝6，槽段间嵌进连接钢板7，在槽缝间冲洗后灌浆，使墙段连成整体，所述钢管内部在吊装完成后填充混凝土。所述连接钢板与墙段的长度相等，连接钢板7截面尺寸略小于槽缝。墙段薄壁上预留锚杆孔8，锚杆孔中预埋钢管，基坑开挖后通过预留锚杆孔设置预应力锚杆9，锚具端头顶在钢管壁上，最后用混凝土将锚具区封住。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本发明带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙是在纵向墙段端部的槽缝内嵌入连接钢板连接而成。

本发明带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙用钢管与混凝土两种材料制作而成，充分发挥了两种材料的特点，具有侧向刚度大、抗压强度高、抗裂性能好及延性好等优点。钢管对后浇混凝土的约束作用提高了地下连续墙的强度及延性。拉杆的设置，增强了钢管与内部混凝土的连接性能，使地下连续墙力学性能的发挥得到保障。墙段间连接钢板的设置解决了接头部位的渗流问题且增强了墙幅间的抗剪强度。墙段在地面施工，质量得到保证，同时杜绝了成槽现浇地下连续墙存在的缩壁、坍塌、墙体漏筋、墙幅厚度不足及“鼓肚”等质量问题。运用组合结构地下连续墙侧向刚度大的特点，将预应力锚杆代替钢筋混凝土支撑及钢结构支撑，保证地下连续墙垂直度的同时降低了造价。

本发明的带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙具有良好的力学性能，运用该特点可以用预应力锚杆代替内部支撑，提高墙体整体性能的同时降低工程造价。本发明结构的具体施工过程包括如下步骤：

（一）预制带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板。在现场或者工厂预制地下连续墙墙段，根据实际的运输能力及吊装的限制，一个槽段可以将预制组合结构地下连续墙分为两段或三段预制，槽段端部设置槽缝，在各墙段内预留锚杆孔，在锚杆孔中预埋钢管；根据设计要求制作抗剪连接钢板。

（二）对预制地下连续墙开挖位置进行定位，通过测量确定地下连续墙槽段分幅位置，以槽段中心作为成槽及开挖定位中心，在预定地下连续墙位置开挖沟槽并浇筑地下连续墙导墙，依据测量得到的钢筋混凝土导墙顶为高程确定开挖深度。（三）对定位好的地下连续墙槽段进行成槽施工。预制地下连续墙墙段的单元槽段开挖至设计深度并清除底部成渣，开挖槽段使用膨润土进行泥浆护壁；为了保证槽壁稳定，在成槽过程中每隔2个小时检测一次泥浆质量，并及时更换不合格的泥浆。

（四）吊装预制钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板。具体的吊装步骤：用大型吊机将预制组合结构地下连续墙墙段吊放入有护壁泥浆的地槽内，按（二）设计的位置及标高吊放在指定位置。在墙段的纵向依次吊放预制墙段，然后将连接钢板吊放至槽段端部的槽缝内。

（五）清理槽缝、钢管壁及浇筑混凝土。对墙段的槽缝进行清水冲洗后灌入添加膨胀剂的水泥砂浆；对钢管壁用钻机将空腔壁上的固化泥浆清理合格后从地下连续墙的底部浇注混凝土，浇至墙体顶部并静置。

（六）基坑开挖后设置预应力锚杆。通过墙段薄壁上预留锚杆孔，将锚杆孔中的预埋钢管取出，基坑阶段开挖完成后设置预应力锚杆，锚杆端部宜埋置在基岩层，然后施加预应力。锚具端头顶在钢管壁上，最后用混凝土将锚具区封住。

应理解上述实施例仅用于说明本发明技术方案的具体实施方式，而不用于限制本发明的范围。在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等同形式的修改和替换均落于本申请权利要求所限定的保护范围。

Claims (10)

1.一种带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙，其特征在于，该连续墙包括纵向依次连接的若干墙段（1），墙段（1）每端中部或两侧设置槽缝（6），槽缝（6）嵌进连接钢板（7），对槽缝（6）冲洗后灌浆，使墙段（1）连成整体，

所述墙段（1）包括钢管（2）和位于该钢管(2)外部的箱型钢筋混凝土结构（3），所述钢管(2)外表面按一定间距设置若干拉杆（4），钢管（2）内部焊接若干吊耳（5），所述钢管内部在吊装完成后填充混凝土；所述连接钢板（7）与墙段（1）的长度相等，连接钢板（7）截面尺寸略小于槽缝。

2.根据权利要求1所述的带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段的焊接矩形钢管（2），其特征在于，拉杆（4）用普通螺栓制作。

3.根据权利要求1所述的带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段的焊接矩形钢管（2），其特征在于，墙段（1）外部薄壁上预留锚杆孔（8），锚杆孔中预埋钢管（2），基坑开挖后在预留锚杆孔（8）设置预应力锚杆（9）。

4.一种用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

步骤1：预制带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板；

步骤2：对预制地下连续墙开挖位置进行定位；

步骤3：对定位好的地下连续墙槽段进行成槽施工；

步骤4：吊装预制钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板；

步骤5：清理槽缝、钢管壁及浇筑混凝土；

步骤6：基坑开挖后设置预应力锚杆。

5.根据权利要求4所述的用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，步骤1的具体方法为：在现场或者工厂预制地下连续墙墙段，根据实际的运输能力及吊装的限制，一个槽段将预制组合结构地下连续墙分为两段或三段预制，槽段端部设置槽缝，在各墙段内预留锚杆孔，在锚杆孔中预埋钢管；根据设计要求制作抗剪连接钢板。

6.根据权利要求4所述的用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，步骤2的具体方法为：通过测量确定地下连续墙槽段分幅位置，以槽段中心作为成槽及开挖定位中心，在预定地下连续墙位置开挖沟槽并浇筑地下连续墙导墙，依据测量得到的钢筋混凝土导墙顶为高程确定开挖深度。

7.根据权利要求4所述的用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，步骤3的具体方法为：预制地下连续墙墙段的单元槽段开挖至设计深度并清除底部成渣，开挖槽段使用膨润土进行泥浆护壁；为了保证槽壁稳定，在成槽过程中每隔2个小时检测一次泥浆质量，并及时更换不合格的泥浆。

8.根据权利要求4所述的用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，步骤4具体的吊装步骤：用大型吊机将预制组合结构地下连续墙墙段吊放入有护壁泥浆的地槽内，按设计的位置及标高吊放在指定位置；在墙段的纵向依次吊放预制墙段，然后将连接钢板吊放至槽段端部的槽缝内。

9.根据权利要求4所述的用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，步骤5的具体方法为：对墙段的槽缝进行清水冲洗后灌入添加膨胀剂的水泥砂浆；对钢管壁用钻机将空腔壁上的固化泥浆清理合格后从地下连续墙的底部浇注混凝土，浇至墙体顶部并静置。

10.根据权利要求4所述的用于带拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙的施工方法，其特征在于，步骤6的具体方法为：通过墙段薄壁上预留锚杆孔，将锚杆孔中的预埋钢管取出，基坑阶段开挖完成后设置预应力锚杆，锚杆端部宜埋置在基岩层，然后施加预应力；锚具端头顶在钢管壁上，最后用混凝土将锚具区封住。

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