一种刚性接头地连墙及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种刚性接头地连墙及其施工方法。


背景技术：

2.桥梁主要结构形式有斜拉桥、梁桥、拱桥、钢构桥以及悬索桥等，悬索桥的梁高不随跨径的增大而增高，是过江通道的主要桥型。锚碇基础是悬索桥的主要受力结构物，是保证悬索桥整体受力稳定的核心部位，常用的锚碇基础形式包括隧道锚、沉井以及地连墙等。地连墙重力式锚碇由于开挖期间受力性能好，是大跨径悬索桥中常用的锚碇形式。
3.随着悬索桥跨度的增加，锚碇基础所承受的荷载逐渐增大，对应锚碇基础的规模越来越大。为了满足超大跨径悬索桥的建设要求，在在工程实践中应用了支护转结构复合地连墙锚碇基础，地连墙在开挖过程中作为支护结构，在运营阶段作为锚碇的一部分参与锚碇受力。
4.支护转结构复合地连墙接头处会受到较大的弯矩，常规的地连墙受力性能无法满足要求，为此，采用排插式刚性接头地连墙，一期槽段钢箱与二期槽段钢筋笼均设有多道钢筋网片，二期槽段钢筋笼施工时将钢筋网片插入一期槽段钢箱的钢筋网片中，在接头区域形成非接触搭接，提高接头的承载性能。刚性接头地连墙不同于传统地连墙，施工时涉及成槽、钢箱吊装、钢箱焊接对位、碎石回填、接头箱下放及起拔、钢箱混凝土分二次浇筑等，施工工序多，施工组织复杂，若按照传统施工工艺施工，施工速度和施工质量均难以保证。


技术实现要素：

5.针对现有技术不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种刚性接头地连墙及其施工方法，以达到提升地连墙承载性能以及施工质量和速度的目的。
6.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
7.一种刚性接头地连墙，包括相邻的一槽段和另一槽段，所述一槽段中设有钢箱，钢箱内浇筑混凝土形成钢壳混凝土结构，所述另一槽段中设有钢筋笼形成钢筋混凝土结构，钢壳混凝土结构和钢筋混凝土结构对接端均设有一组钢筋网片，在对接区域形成钢筋网片非接触搭接刚性混凝土接头结构。
8.所述钢壳混凝土结构端部的钢筋网片数量大于钢筋混凝土结构端部的钢筋网片数量。
9.一种刚性接头地连墙的施工方法，包括以下步骤：
10.步骤一：对待施工地下连续墙槽段进行定位放样；
11.步骤二：采用三轴搅拌桩工艺对槽段两侧原位土体进行加固处理；
12.步骤三：修筑导墙；
13.步骤四：一期槽段钢箱预制作，验收合格后运输至施工现场存放；
14.步骤五：一期槽段成槽施工；
15.步骤六：一期槽段清孔换浆，槽孔质量检查；
16.步骤七：一期槽段钢箱下放；
17.步骤八：钢箱混凝土第一次浇筑；
18.步骤九：下放专用接头箱；
19.步骤十：钢箱两侧及接头箱背侧回填碎石；
20.步骤十一：钢箱混凝土第二次浇筑，完成一期槽段施工；
21.步骤十二：二期槽段钢筋笼现场加工及存放；
22.步骤十三：二期槽段成槽施工；
23.步骤十四：接头箱起拔及刷壁；
24.步骤十五：二期槽段清孔换浆，槽孔质量检查；
25.步骤十六：二期槽段钢筋笼下放；
26.步骤十七：二期槽段混凝土浇筑；
27.步骤十八：墙底及墙侧压浆。
28.所述步骤二中，成槽过程中浅层土体易坍塌，采用三轴搅拌桩工艺对槽壁两侧土体进行加固处理，阳角加固深度30-40m，形成强度较高的水泥土连续桩墙，在成槽过程中提供稳定支撑，保证地连墙不塌孔。
29.所述步骤三中，修筑导墙，导墙相比地连墙边线外放4-6cm，可给成槽机成槽提供导向，可承受成槽机械以及其他设备荷载，可储存泥浆和防止槽口土体坍塌。
30.所述钢箱下放过程中，采用全站仪及倾角仪对钢箱垂直度进行监测，钢箱下放完成后采用调位系统对钢箱姿态进行调整，具体过程如下：
31.(1)钢箱沿长度方向设置有一组反射片，在顶口设置有倾角仪，在钢箱下放前采用全站仪测量一组反射片的坐标，计算出钢箱垂直度，对倾角仪进行校正，在钢箱下放过程中以及下放完成后采用倾角仪监测钢箱垂直度；
32.(2)调位系统由一组三向千斤顶组成，钢箱下放完成搁置在调位系统上；
33.(3)采用全站仪测量钢箱顶口坐标，得到钢箱平面位置偏差情况，调整对应千斤顶x、y方向以调整钢箱平面位置；
34.(4)采用倾角仪测量钢箱垂直度，根据倾角仪数据顶升相应千斤顶，调整钢箱垂直度。
35.所述浇筑施工过程中，防绕流具体实施步骤为：
36.(1)在二期混凝土浇筑时，安装在钢箱上的防绕流铁皮张开，形成第一道防绕流防线；
37.(2)回填在钢箱两侧的碎石为第二道防绕流防线；
38.(3)固定在钢箱上的防绕流水袋直径大于钢箱与槽壁间隙，充水后可填充钢箱与槽壁间隙，形成第三道防绕流防线；
39.(4)接头箱为最后一道防绕流防线，其与一期钢箱紧密贴合，封堵了混凝土绕流至钢箱背侧的通道。
40.所述水袋为柔性结构。
41.所述实施步骤中，刚性接头地连墙墙侧泥皮以及墙底沉渣层的存在严重影响其承载力，利用安装在钢筋笼以及钢箱上的压浆管，对墙侧和墙底土体采用高压注射水泥浆的方式进行加固处理。
42.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
43.该刚性接头地连墙及其施工方法设计合理，新型排插式刚性接头地连墙一期槽段为钢壳混凝土结构，可以提高地连墙的整体刚度与受力性能；接头区域存在搭接钢筋网片，不存在无筋区，受力性能较高；钢箱下放过程中对垂直度进行实时监测，钢箱下放完成后采用调位系统对钢箱安装姿态进行调整，实现了钢箱的高精度安装；采用由防绕流铁皮、碎石、水袋、接头箱组成的复合式防绕流系统，降低混凝土绕流风险；通过墙底及墙侧压浆对墙侧和墙底土体进行加固处理，消除墙侧泥皮以及墙底沉渣层对地连墙承载性能的影响，提高钢箱接头地连墙承载性能；其可有效提高施工质量，加快施工速度。
附图说明
44.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
45.图1为本发明刚性接头地连墙结构示意图。
46.图2为本发明刚性接头地连墙施工总体流程图。
47.图3为本发明三轴搅拌桩墙施工顺序示意图。
48.图4为本发明钢箱倾角仪和反射片布设示意图。
49.图5为本发明钢箱调位系统示意图。
50.图6为本发明复合式防绕流系统示意图。
51.图中：
52.1.钢筋网片、2.钢箱、3.反射片、4.倾角仪、5.导墙、6.调位系统、7.防绕流铁片、8.防绕流水袋、9.接头箱、10.回填碎石。
具体实施方式
53.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
54.如图1所示，该刚性接头地连墙分为一期槽段和二期槽段，一期槽段下放钢箱2，在钢箱内浇筑混凝土形成钢壳混凝土结构，二期槽段下放钢筋笼，形成钢筋混凝土结构，一期槽段钢箱与二期槽段钢筋笼均设有多道钢筋网片1，二期槽段钢筋笼下放施工时将钢筋网片插入一期槽段钢箱的钢筋网片中，在接头区域形成非接触搭接结构；即在对接区域形成钢筋网片非接触搭接刚性混凝土接头结构。
55.具有以下优点：
①
一期槽段为钢壳混凝土结构，可以提高地连墙的整体刚度与受力性能。
②
接头区域为常规地连墙受力的薄弱区域，刚性接头地连墙接头区域存在搭接钢筋网片，不存在无筋区，接头受力性能好。
56.如图2至图6所示，刚性接头地连墙的施工方法包括以下步骤：
57.步骤一：对待施工地下连续墙槽段进行定位放样；
58.步骤二：采用三轴搅拌桩工艺对槽段两侧原位土体进行加固处理；
59.步骤三：修筑导墙5；
60.步骤四：一期槽段钢箱由专业加工厂加制作，验收合格后运输至施工现场存放；
61.步骤五：一期槽段成槽施工；
62.步骤六：一期槽段清孔换浆，槽孔质量检查；
63.步骤七：一期槽段钢箱下放；
64.步骤八：钢箱混凝土第一次浇筑；
65.步骤九：下放专用接头箱；
66.步骤十：钢箱两侧及接头箱背侧回填碎石；
67.步骤十一：钢箱混凝土第二次浇筑，完成一期槽段施工；
68.步骤十二：二期槽段钢筋笼现场加工及存放；
69.步骤十三：二期槽段成槽施工；
70.步骤十四：接头箱起拔及刷壁；
71.步骤十五：二期槽段清孔换浆，槽孔质量检查；
72.步骤十六：二期槽段钢筋笼下放；
73.步骤十七：二期槽段混凝土浇筑；
74.步骤十八：墙底及墙侧压浆。
75.成槽过程中浅层土体易坍塌，采用三轴搅拌桩工艺对槽壁两侧土体进行加固处理，阳角加固深度30m，常规位置加固深度20m，形成强度较高的水泥土连续桩墙，在成槽过程中提供稳定支撑，保证地连墙不塌孔。
76.为保证地下连续墙设计的几何尺寸和形状，修筑导墙，导墙相比地连墙边线外放5cm，可给成槽机成槽提供导向，可承受成槽机械以及其他设备荷载，可储存泥浆和防止槽口土体坍塌；也可作为施工时水平与垂直测量的基准。
77.为提高钢箱下放施工质量，采用全站仪及倾角仪对钢箱垂直度进行监测，钢箱下放完成后采用调位系统6对钢箱姿态进行调整，具体过程如下：
78.(1)钢箱沿长度方向设置有3个反射片3，在顶口设置1个高精度倾角仪4，在钢箱下放前采用全站仪测量3个反射片的坐标，计算出钢箱垂直度，对倾角仪进行校正，在钢箱下放过程中以及下放完成后采用倾角仪监测钢箱垂直度；
79.(2)调位系统由多台三向千斤顶组成，钢箱下放完成搁置在调位系统上；
80.(3)采用全站仪测量钢箱顶口坐标，得到钢箱平面位置偏差情况，调整对应千斤顶x、y方向以调整钢箱平面位置；
81.(4)采用倾角仪测量钢箱垂直度，根据倾角仪数据顶升相应千斤顶，调整钢箱垂直度。
82.二期槽段混凝土浇筑时，可能绕流至一期槽段背侧，与常规地连墙不同，刚性接头地连墙一期槽段背侧为排插钢筋网片，混凝土绕流后清理较为困难，大量的混凝土绕流可能导致相邻钢筋笼无法下放，影响后续施工。为降低混凝土绕流风险，采用由防绕流铁皮、回填碎石10、水袋、接头箱组成的复合式防绕流系统：
83.(1)在二期混凝土浇筑时，安装在钢箱上的防绕流铁皮7张开，形成第一道防绕流防线；
84.(2)回填在钢箱两侧的碎石为第二道防绕流防线；
85.(3)固定在钢箱上的防绕流水袋8直径大于钢箱与槽壁间隙，充水后可填充钢箱与槽壁间隙，形成第三道防绕流防线，水袋为柔性结构，可以适应槽壁变形，防绕流效果较好。；
86.(4)接头箱9为最后一道防绕流防线，其与一期钢箱紧密贴合，封堵了混凝土绕流
至钢箱背侧的通道；
87.刚性接头地连墙墙侧泥皮以及墙底沉渣层的存在严重影响其承载力，利用安装在钢筋笼以及钢箱上的压浆管，对墙侧和墙底土体采用高压注射水泥浆的方式进行加固处理，通过墙侧压浆和墙底压浆提高了刚性接头地连墙的承载力。
88.本发明具有以下优点：一是新型排插式刚性接头地连墙一期槽段为钢壳混凝土结构，可以提高地连墙的整体刚度与受力性能。二是新型排插式刚性接头地连墙的接头区域存在搭接钢筋网片，不存在无筋区，受力性能较高。三是钢箱下放过程中对垂直度进行实时监测，钢箱下放完成后采用调位系统对钢箱安装姿态进行调整，实现了钢箱的高精度安装。四是采用由防绕流铁皮、碎石、水袋、接头箱组成的复合式防绕流系统，降低混凝土绕流风险。五是通过墙底及墙侧压浆对墙侧和墙底土体进行加固处理，消除墙侧泥皮以及墙底沉渣层对地连墙承载性能的影响，提高钢箱接头地连墙承载性能。六是提出一种适用于刚性接头地连墙的施工工法，提高施工质量，加快施工速度。
89.上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。
90.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种刚性接头地连墙，包括相邻的一槽段和另一槽段，其特征在于：所述一槽段中设有钢箱，钢箱内浇筑混凝土形成钢壳混凝土结构，所述另一槽段中设有钢筋笼形成钢筋混凝土结构，钢壳混凝土结构和钢筋混凝土结构对接端均设有一组钢筋网片，在对接区域形成钢筋网片非接触搭接刚性混凝土接头结构。2.如权利要求1所述刚性接头地连墙，其特征在于：所述钢壳混凝土结构端部的钢筋网片数量大于钢筋混凝土结构端部的钢筋网片数量。3.一种刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述施工方法包括以下步骤：步骤一：对待施工地下连续墙槽段进行定位放样；步骤二：采用三轴搅拌桩工艺对槽段两侧原位土体进行加固处理；步骤三：修筑导墙；步骤四：一期槽段钢箱预制作，验收合格后运输至施工现场存放；步骤五：一期槽段成槽施工；步骤六：一期槽段清孔换浆，槽孔质量检查；步骤七：一期槽段钢箱下放；步骤八：钢箱混凝土第一次浇筑；步骤九：下放专用接头箱；步骤十：钢箱两侧及接头箱背侧回填碎石；步骤十一：钢箱混凝土第二次浇筑，完成一期槽段施工；步骤十二：二期槽段钢筋笼现场加工及存放；步骤十三：二期槽段成槽施工；步骤十四：接头箱起拔及刷壁；步骤十五：二期槽段清孔换浆，槽孔质量检查；步骤十六：二期槽段钢筋笼下放；步骤十七：二期槽段混凝土浇筑；步骤十八：墙底及墙侧压浆。4.如权利要求1所述刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述步骤二中，成槽过程中浅层土体易坍塌，采用三轴搅拌桩工艺对槽壁两侧土体进行加固处理，阳角加固深度30-40m，形成强度较高的水泥土连续桩墙，在成槽过程中提供稳定支撑，保证地连墙不塌孔。5.如权利要求1所述刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述步骤三中，修筑导墙，导墙相比地连墙边线外放4-6cm，可给成槽机成槽提供导向，可承受成槽机械以及其他设备荷载，可储存泥浆和防止槽口土体坍塌。6.如权利要求1所述刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述钢箱下放过程中，采用全站仪及倾角仪对钢箱垂直度进行监测，钢箱下放完成后采用调位系统对钢箱姿态进行调整，具体过程如下：(1)钢箱沿长度方向设置有一组反射片，在顶口设置有倾角仪，在钢箱下放前采用全站仪测量一组反射片的坐标，计算出钢箱垂直度，对倾角仪进行校正，在钢箱下放过程中以及下放完成后采用倾角仪监测钢箱垂直度；(2)调位系统由一组三向千斤顶组成，钢箱下放完成搁置在调位系统上；
(3)采用全站仪测量钢箱顶口坐标，得到钢箱平面位置偏差情况，调整对应千斤顶x、y方向以调整钢箱平面位置；(4)采用倾角仪测量钢箱垂直度，根据倾角仪数据顶升相应千斤顶，调整钢箱垂直度。7.如权利要求1所述刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述浇筑施工过程中，防绕流具体实施步骤为：(1)在二期混凝土浇筑时，安装在钢箱上的防绕流铁皮张开，形成第一道防绕流防线；(2)回填在钢箱两侧的碎石为第二道防绕流防线；(3)固定在钢箱上的防绕流水袋直径大于钢箱与槽壁间隙，充水后可填充钢箱与槽壁间隙，形成第三道防绕流防线；(4)接头箱为最后一道防绕流防线，其与一期钢箱紧密贴合，封堵了混凝土绕流至钢箱背侧的通道。8.如权利要求7所述刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述水袋为柔性结构。9.如权利要求7所述刚性接头地连墙的施工方法，其特征在于：所述实施步骤中，刚性接头地连墙墙侧泥皮以及墙底沉渣层的存在严重影响其承载力，利用安装在钢筋笼以及钢箱上的压浆管，对墙侧和墙底土体采用高压注射水泥浆的方式进行加固处理。

技术总结
本发明公开了一种刚性接头地连墙及其施工方法，新型排插式刚性接头地连墙一期槽段为钢壳混凝土结构，可以提高地连墙的整体刚度与受力性能；接头区域存在搭接钢筋网片，不存在无筋区，受力性能较高；钢箱下放过程中对垂直度进行实时监测，钢箱下放完成后采用调位系统对钢箱安装姿态进行调整，实现了钢箱的高精度安装；采用由防绕流铁皮、碎石、水袋、接头箱组成的复合式防绕流系统，降低混凝土绕流风险；通过墙底及墙侧压浆对墙侧和墙底土体进行加固处理，消除墙侧泥皮以及墙底沉渣层对地连墙承载性能的影响，提高钢箱接头地连墙承载性能；其可有效提高施工质量，加快施工速度。加快施工速度。加快施工速度。


技术研发人员：朱其敏 夏欢 钟永新 王通 周宴平 朱俊涛 付金磊 马超 戴俊平 阮静 魏胜新 徐杰 李琦 顾健 范金柱 赵玉磊 栾寿福 屈成 徐滔 李靖 曾旭涛 纪晓宇 谭炜 贺祖浩 饶为胜 徐博 江船 张洋 郭龙 韦吉祥 张仲辰 刘汉卿 田炯 王学锋 庄佳俊 王可人
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技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/13