城市下穿式隧道地下连续墙施工工艺及质量控制

1 工程简介

某下穿隧道工程全长880m, 其中隧道长286m, 净高4.6m, 断面形式为双孔箱涵, 单孔净跨径8m, 东西向引坡长分别为185m和205m, 隧道顶板、底板钢筋与两侧地连墙墙体采用接驳器连接。本工程箱涵及U形槽均采用地下连续墙施工工艺, 全长446m。为方便行人穿越路口, 还设置“环行”互通式钢结构天桥。该下穿式隧道工程为省内首例, 由于该工程专业性强, 工艺复杂, 项目部两次组织权威专家进行论证, 将工程原设计的钢板桩支护形式变更为地下连续墙支护形式, 该地下连续墙具有基坑支护作用, 而且还兼作隧道主体结构, 并可在基坑开挖时有效截断沟槽外部地下水渗透途径。地下连续墙是采用成槽机沿着隧道墙体采用泥浆护壁开挖出一条具有一定宽度与深度的沟槽, 成槽后, 在槽内放置钢筋笼, 采用导管法在泥浆中浇筑混凝土, 筑成一单元墙段 (每幅宽约6m) 。本工程采用工字钢刚性接头将每幅地连墙连接成一个整体。地下连续墙的施工主要分为以下几个部分:导墙施工、钢筋笼制作、泥浆制作、成槽放样、成槽、钢筋笼吊装和下钢筋笼、下砼导管浇筑砼。其施工工艺与钻孔灌注桩基本相同。

2 施工质量控制

该工程为河南省首例城市下穿式隧道工程, 由于地处全国第三大科技市场处, 人流、车流量大, 政府要求工期紧, 且为我公司首次采用地下连续墙施工工艺, 施工经验缺乏。此外集团公司指令性要求本工程质量目标为中国市政金杯奖, 确保地连墙施工质量, 创精品工程是项目主要目标之一。为此, 项目部组建攻关小组, 以确保目标——创优质工程的实现。

2.1 现状调查

工程初期, 项目部分别组织工程技术人员对上海、天津两地的多项类似工程进行了参观、考察, 并同参与过类似工程的专家召开了专题会, 采用头脑风暴法总结出影响地下连续墙施工质量的因素, 按出现频次归纳后可以看出:预埋顶、底板接驳器标高超过规范要求;钢筋笼笼顶标高超高或入槽后倾斜是影响地连墙施工质量的主要原因。

2.2 质量控制的目标对象和可行性分析

(1) 目标对象:预埋顶、底板接驳器标高偏差控制在规范以内;钢筋笼顺利入槽, 垂直入槽。

(2) 目标可行性分析:质量攻关小组得到集团公司科技中心和分公司的大力支持, 为活动提供了强有力的资源保障;小组成员业务知识比较丰富, 具有很强的开拓精神和创新意识, 小组曾连续多年荣获国家级、省级优秀质量管理小组称号;集团公司对本工程的科技活动比较关注, 派集团公司首席专家指导小组活动, 为活动创造了良好的外部环境。

2.3 影响质量的原因分析

根据现状调查的结果, 小组成员结合现场实际情况, 分析可能影响预埋顶、底板接驳器标高偏差及钢筋笼笼顶标高不准确或入槽后倾斜的原因。

对影响预埋顶、底板接驳器标高偏差及钢筋笼笼顶标高不准确或入槽后倾斜的原因, 通过深入上海、天津等工地进行实地调研和向兄弟单位请教, 依据施工工序的必要条件查找原因, 并请相关专家参与讨论会, 对末端原因进行分析论证, 进而进行要因确认。

末端因素: (1) 工人加工吊环尺寸有误; (2) 工人培训不到位、经验少、责任心差; (3) 接驳器定位钢筋有误差, 导墙顶标高测量不准; (4) 方案交底不到位;工期较紧, 工人加工吊筋尺寸有误; (5) 管理人员把关不严; (6) 砼在工字钢中间焊缝处漏浆, 工字钢接口焊接不牢; (7) 成槽机成孔过程中, 垂直度控制不严, 偏差过大, 成槽机清孔不到位; (8) 吊筋位置安装误差过大, 钢筋笼起吊倾斜; (9) 重型机械频繁碾压, 导墙下沉, 导墙顶标高前后存在误差; (10) 工字钢顶端及两侧封闭不严, 砼浇筑时沿工字钢顶部溢入外壁; (11) 钢筋笼入槽过程中, 地连墙槽孔局部塌方; (12) 吊环下部钢扁担弯曲变形; (13) 钢筋笼入槽深度不够或倾斜。

对末端因素的分析论证: (1) 加强管理, 加强质检验收, 不合格的吊环严禁使用于工程中; (2) 加大对工人的培训力度, 增加培训课时, 建立鼓励机制, 重要岗位安排经验丰富的工人; (3) 在钢筋笼验收中严格控制吊筋长度及其标高以及接驳器位置和标高, 对有误差的接驳器进行调整再次定位, 严把测量工作, 对导墙顶标高不准处进行多次测量求最佳值; (4) 严格落实交底制度, 加强现场管理, 严把质量关; (5) 严格执行“自检”“互检”“交接检”三检制度, 层层把关; (6) 严把质量关, 对工字钢接口不牢处进行补焊; (7) 成孔过程中加强成孔垂直度的检测纠偏, 通过成槽机超声波探头对垂直度进行检测, 对有偏差的孔壁采用成槽机进行纠偏及二次清孔; (8) 对钢筋笼重量进行计算, 确定钢筋笼的重心, 进而确定吊筋位置; (9) 对导墙下沉处, 在钢筋笼入槽前进行再次测量, 重新计算定位; (10) 首先增加顶端工字钢的长度, 然后采用工字钢外侧回填袋装土封闭, 这样做的效果可使工字钢处漏浆量减少80%以上, 最后用冲击钻对工字钢外侧漏浆砼块冲击; (11) 严格控制护壁泥浆比重, 加强槽孔地质情况监测, 对局部孔壁坍塌处加大混凝土浇筑量; (12) 对钢筋笼重量进行验算, 选用符合要求的槽钢制作钢扁担, 确保能够承载钢筋笼的重量; (13) 采用成槽机进行二次清孔。

通过对上述末端因素的方向和论证得出结论为:末端因素3、7和10为“要因”。其他都是“非要因”。

2.4 制定对策

针对确认的3条要因, 我们制定了如下几点。

要因: (1) 接驳器定位有误差, 导墙顶标高测量不准; (2) 成槽机成孔过程中, 垂直度控制不严, 偏差过大, 成槽机清孔不到位。

对策: (1) 加强质检, 加强过程控制; (2) 采用成槽机自带超声波探头进行垂直度检测。

目标: (1) 确保接驳器位置、导墙标高准确无误; (2) 确保地连墙成孔垂直度、孔深达到设计要求。

措施: (1) 首先是确定导墙标高, 依据导墙标高确定吊筋高度及接驳器高度, 确保标高计算无误, 每幅笼均向工人下发技术交底, 并质检人员对接驳器及吊筋位置进行复核。其次是在钢筋笼入槽后对导墙标高进行二次复核, 发现有误及时纠正; (2) 项目部质检人员在地连墙成槽后, 通过成槽机抓斗的超声波探测仪对地连墙垂直度进行检查, 垂直度超标的进行二次纠偏, 并采用测绳对孔深进行验收。

2.5 对策的实施

首先, 确定导墙标高, 依据导墙标高确定吊筋高度及接驳器高度。吊筋高度及接驳器高度确定后, 每幅笼均向工人下发技术交底, 交底上详细标注或注明接驳器距笼顶高度及吊筋距笼顶高度。由项目部质检人员对接驳器、吊筋位置进行复核, 发现问题及时调整。在钢筋笼入槽前, 对导墙顶标高进行二次复核, 若出现沉降情况, 及时调整吊筋高度, 以确保接驳器标高。其次, 加强过程控制, 过程中加强成孔垂直度的检测纠偏, 加强管理人员对槽孔的垂直度及槽深检测频率, 通过成槽机超声波探头及时检测槽孔垂直度, 对垂直度超过规范偏差的孔壁进行二次清孔。项目部技术人员、质检人员在地连墙成槽后, 采用测绳对孔深进行验收, 对挖深达不到设计要求的进行二次清孔。另外, 增加工字钢顶端高度, 控制在钢筋笼顶标高以下2 0 c m (设计要求砼超灌高度为笼顶标高以下20cm) , 并严把砼超灌高度, 防止砼从工字钢顶端溢出。针对工字钢外侧在混凝土浇筑过程中漏浆现象, 采用工字钢外侧回填袋装土进行封闭, 这样做的效果是漏浆量减少了80%以上, 最后用冲击钻对工字钢外侧漏浆砼块冲击。

2.6 攻关小组的成效

(1) 施工效果:以上对策进行实施后, 我们攻关小组对所施工的地连墙施工质量进行了检查, 结果如下。

(1) 钢筋笼入槽后, 我们对吊环就位情况、钢筋笼倾斜情况进行了检查, 检查结果为钢筋笼能够按照设计要求入槽, 未出现倾斜现象。

(2) 地连墙接驳器表面砼剔除后, 我们对预埋的顶底板接驳器标高进行了检查、验收, 接驳器标高偏差均在规范允许范围内。

(2) 经济效果:通过本次攻关活动, 避免了预埋顶、底板接驳器标高偏差及钢筋笼笼顶标高不准确或入槽后倾斜的问题, 节省了因接驳器标高不准确而需植筋所产生的费用以及因工字钢端部处理所产生的费用, 确保了地连墙施工的顺利完成, 节约了工期。

节约植筋费用:38000个×20% (经验) 报废率×40元=304000元。

节约工字钢端部处理费用:约161幅× (43元/人工×10人+200元/台班×2) =133630元。

合计节约费用:437630元。

(3) 社会效果:通过我们的攻关活动, 城市下穿式隧道地下连墙施工工艺在河南省获得了首次成功, 施工质量获得了业主、监理一致好评。为省会郑州下一步的下穿式隧道工程施工积累了经验。本工程作为郑州市重点工程, 受到市领导的高度重视, 市相关领导多次到工地视察工作, 给予本工程施工质量极高的评价。

3 结语

通过攻关, 使我们熟练掌握了地下连续墙施工中接驳器标高控制以及预防钢筋笼入槽倾斜的施工要点, 我们将这些要点总结成作业指导书, 在集团公司内部推广使用。在攻关小组活动过程中, 小组成员根据施工经验总结形成了《城市下穿式隧道地下连续墙施工工法》, 被集团公司评定为企业级工法。通过本次攻关活动, 项目目标得以顺利实现, 同时提高了项目部全体人员的质量意识、个人能力、解决问题的信心、团队精神。我们将在以后的施工中, 通过开展攻关活动, 不断在工程方面开拓创新, 持续改进, 逐步提高工程管理水平。

摘要：本文针对下穿式隧道地下连续墙施工创优过程中的施工工艺及质量控制的现状调查、要因确认、制定对策、实施、总结等, 全过程介绍了城市下穿式隧道地下连续墙施工工艺及质量控制。

关键词：市政工程,施工,工艺,质量控制