预制钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法
【专利摘要】本发明公开一种预制钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法，该连续墙包括沿竖向依次连接的若干预制连接墙段，所述墙段包括钢管混凝土组合构件和外部现浇的箱型混凝土结构，所述钢管混凝土组合构件外部为矩形钢管，内部为混凝土，钢管按一定间距设置约束拉杆，约束拉杆用高强螺栓制作，墙段使用螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件，连接部位灌注高强无收缩灌浆料生成结合区，所述箱型混凝土结构内部设置预应力钢绞线，所述连接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，将墙段连成整体。本组合结构地下连续墙，具有力学性能好、抗渗漏、连接可靠和可以工业化生产等优点。
【专利说明】预制钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法
【技术领域】
[0001]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，特别涉及一种预制钢管混凝土组合结构地下连续墙及这种地下连续墙的施工方法。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]目前地下连续墙使用的都是钢筋混凝土结构。包括(I)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。这种墙对成槽的质量要求低，避免了墙体质量的缺陷。为了实现地下连续墙能够工业化施工，也有研究人员提出了预制装配的钢筋混凝土地下连续墙，但是这些墙在墙体连接处的强度低且容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。
【发明内容】
[0004]技术问题:本发明要解决的技术问题是针对上诉现有技术的不足，提供一种力学性能好、抗渗漏、连接可靠和可以工业化生产的预制钢管混凝土组合结构地下连续墙及其施工方法。
[0005]
【发明内容】
:为解决上述技术问题，本发明提供了一种预制钢管混凝土组合结构地下连续墙，该连续墙包括沿竖向依次连接的若干预制连接墙段；
[0006]所述连接墙段包括中空的钢管混凝土组合构件和浇铸在钢管混凝土组合构件外部的混凝土结构，所述钢管混凝土组合构件内部包裹混凝土，钢管混凝土组合构件内表面按一定间距设置约束拉杆，所述混凝土结构内部设置预应力钢绞线；
[0007]所述连接墙段每端中部或两侧设置槽缝，槽缝间嵌进连接钢板，冲洗后灌浆，使已装配墙段连成整体；
[0008]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；
[0009]墙段间使用螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件，连接部位灌注高强无收缩灌浆料生成结合区。
[0010]优选的，所述钢管混凝土组合构件为矩形钢管。
[0011 ] 优选的，约束拉杆用高强螺栓制作。
[0012]本发明还提供了一种预制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:
[0013]步骤1:预制带约束拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板；
[0014]步骤2:现场连接预制带约束拉杆的钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段；
[0015]步骤3:对预制地下连续墙的开挖位置进行定位并进行成槽施工；
[0016]步骤4:对预制装配的带约束拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段施加预应力；
[0017]步骤5:吊装预制装配钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板；
[0018]步骤6:清理槽缝及浇筑水泥砂浆。
[0019]优选的，步骤I的具体方法为:在现场或者工厂先预制钢管混凝土组合构件，并且按一定间距设置约束拉杆，然后在钢管混凝土组合构件外部浇筑箱型混凝土结构，预制组合结构地下连续墙墙段可以根据实际运输能力及吊装能力的限制分为两段或三段预制，槽段端部设置槽缝；根据设计要求制作抗剪连接钢板。
[0020]优选的，步骤2的具体方法为:预制组合结构墙段使用高强螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件，然后在连接部位支模，用高强无收缩灌浆料填充该连接区；保证灌浆料结合区强度达到设计要求后再吊装。
[0021]优选的，步骤3具体方法为:首先确定地下连续墙槽段分幅位置，以槽段中心作为开挖定位中心，在预定地下连续墙位置开挖沟槽并浇筑地下连续墙导墙；再对槽段进行成槽施工，开挖至设计深度并清除底部成渣，开挖槽段时使用膨润土进行泥浆护壁，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。
[0022]优选的，步骤4具体方法为:施加预应力前保证结合区灌浆料强度不低于箱型混凝土结构的强度；预应力施加完成后将预应力锚具的端头用混凝土封住。
[0023]优选的，步骤5具体的吊装步骤:用大型吊机将预制装配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装配墙段，然后将连接钢板吊放至槽段端部的槽缝内。
[0024]优选的，步骤6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。
[0025]有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下特点:
[0026]I)本发明预制钢管混凝土组合结构地下连续墙采用分段制作，可以实现工业化生产，提高施工速度的同时容易保证墙体的质量。
[0027]2)本发明预制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大、塑性好和混凝土抗压性能好的优点。该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。
[0028]3)钢管对混凝土的约束作用使混凝土单向受力变成三向受力，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；在钢管混凝土组合构件上设置约束拉杆，约束拉杆对钢管壁的拉结作用使钢管壁的变形减小，从而增强了钢管壁的稳定性和延性；现浇的箱型混凝土结构避免了钢管外露，提高了整个地下连续墙结构的耐久性能。
[0029]4)本发明预制钢管混凝土组合结构地下连续墙在墙段连接部位使用高强螺栓连接，大幅度提高了墙段间的连接性能，连接部位支模后浇筑高强度无收缩灌浆料，解决了预制分段连接墙段易渗漏的难题。
[0030]5)本发明预制钢管混凝土组合结构地下连续墙在箱型混凝土结构内部设置预应力钢绞线，提高了地下连续墙的抗弯刚度、抗裂性能及耐久性能。预应力的施加提高了地下连续墙的抗弯刚度，延迟了混凝土的开裂时间。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明带约束拉杆钢管混凝土组合构件的正立面示意图；
[0032]图2为本发明新型组合结构地下连续墙标准结构墙段的正立面示意图；
[0033]图3为本发明新型组合结构地下连续墙墙段连接部位的正立面示意图；
[0034]图4为本发明新型组合结构地下连续墙墙段连接部位的侧面示意图；
[0035]图5为本发明新型组合结构地下连续墙墙段完成浇筑部位的正立面示意图；
[0036]图6为本发明新型组合结构地下连续墙墙段连接钢板的示意图；
[0037]图7为本发明新型组合结构地下连续墙纵向墙段标准连接的正立面示意图；
[0038]图中:
[0039]1、连接墙段2、钢管混凝土组合构件3、箱型混凝土结构4、矩形钢管5、约束拉杆
6、拼接钢板7、结合区8、预应力钢绞线9、槽缝10、连接钢板11、已装配墙段
【具体实施方式】
[0040]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:
[0041]本发明预制钢管混凝土组合结构地下连续墙是:包括沿竖向依次连接的若干预制连接墙段I，所述连接墙段包括钢管混凝土组合构件2和外部现浇的箱型混凝土结构3，所述钢管混凝土组合构件外部为矩形钢管4，内部包裹混凝土，钢管按一定间距设置约束拉杆5，约束拉杆用高强螺栓制作，墙段间使用螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件，连接部位灌注高强无收缩灌浆料生成结合区7，所述箱型混凝土结构内部设置预应力钢绞线8，所述连接墙段每端中部或两侧设置槽缝9，槽段间嵌进连接钢板10，冲洗后灌浆，使已装配墙段11连成整体。所述连接钢板与墙段的长度相等，连接钢板10截面尺寸略小于槽缝。
[0042]如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示，本发明预制钢管混凝土组合结构地下连续墙是先用高强螺栓将预制墙段连接成单幅墙段，再用连接钢板使墙段连成完整的地下连续墙。
[0043]本发明预制钢管混凝土组合结构地下连续墙采用分段制作，可以实现工业化生产，提高了施工速度；充分发挥了钢材和混凝土两种材料的优点，使得该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；充分利用了钢管和约束拉杆的约束作用，分别提高了混凝土和钢管壁的力学性能；使用高强螺栓连接墙段，大幅度提高了墙段的连接性能，连接部位再浇筑高强度无收缩灌浆料，很好的解决了预制分段连接墙段易渗漏的难题；地下连续墙预应力的施加提高了墙体的抗弯刚度、抗裂性能及耐久性能。
[0044]本发明结构的具体施工过程包括如下步骤:
[0045](一)预制带约束拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板。在现场或者工厂先预制钢管混凝土组合构件，并且按一定间距设置约束拉杆，然后在钢管混凝土组合构件外部浇筑箱型混凝土结构，预制组合结构地下连续墙墙段可以根据实际运输能力及吊装能力的限制分为两段或三段预制，槽段端部设置槽缝；根据设计要求制作抗剪连接钢板。
[0046](二)现场连接预制带约束拉杆的钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段。预制组合结构墙段使用高强螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件，然后在连接部位支模，用高强无收缩灌浆料填充该连接区。保证灌浆料的强度达到设计要求后再进行吊装。
[0047](三)对预制地下连续墙的开挖位置进行定位并成槽施工。首先确定地下连续墙槽段分幅位置，以槽段中心作为开挖定位中心，在预定地下连续墙位置开挖沟槽并浇筑地下连续墙导墙；再对槽段进行成槽施工，开挖至设计深度并清除底部成渣，开挖槽段时使用膨润土进行泥浆护壁，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。
[0048](四)对预制装配的带约束拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段施加预应力。施加预应力前保证结合区灌浆料强度不低于箱型混凝土结构的强度。预应力施加完成后将预应力锚具的端头用混凝土封住。
[0049](五)吊装预制装配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:用大型吊机将预制装配组合结构地下连续墙墙段吊放入有护壁泥浆的地槽内，按(三)设计的位置及标高吊放入指定位置，在墙段的纵向依次吊放预制装配墙段，然后将连接钢板吊放至槽段端部的槽缝内。
[0050](六)清理槽缝及浇筑水泥砂浆。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。
[0051]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。
【权利要求】
1.一种预制钢管混凝土组合结构地下连续墙，其特征在于，该连续墙包括沿竖向依次连接的若干预制连接墙段(1); 所述连接墙段(1)包括钢管混凝土组合构件(2)和浇铸在钢管混凝土组合构件(2)外部的混凝土结构(3)，所述钢管混凝土组合构件(2)内部包裹混凝土，钢管混凝土组合构件(2)内表面按一定间距设置约束拉杆(5)，所述混凝土结构(3)内部设置预应力钢绞线(8); 所述连接墙段(1)每端中部或两侧设置槽缝(9)，槽缝(9)间嵌进连接钢板(10)，冲洗后灌浆，使已装配墙段(11)连成整体；所述连接钢板(10)与墙段(1)的长度相等，连接钢板(10)截面尺寸略小于槽缝； 墙段(1)间使用螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件(2)，连接部位灌注高强无收缩灌浆料生成结合区(7)。
2.根据权利要求1所述的预制钢管混凝土组合结构地下连续墙，其特征在于，所述钢管混凝土组合构件(2)为矩形钢管。
3.根据权利要求1所述的预制钢管混凝土组合结构地下连续墙，其特征在于，约束拉杆(5)用高强螺栓制作。
4.一种预制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:预制带约束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:现场连接预制带约束拉杆的钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段； 步骤3:对预制地下连续墙的开挖位置进行定位并进行成槽施工； 步骤4:对预制装配的带约束拉杆钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段施加预应力； 步骤5:吊装预制装配钢管混凝土组合结构地下连续墙墙段及连接钢板； 步骤6:清理槽缝及浇筑水泥砂浆。
5.根据权利要求4所述的预制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:在现场或者工厂先预制钢管混凝土组合构件，并且按一定间距设置约束拉杆，然后在钢管混凝土组合构件外部浇筑箱型混凝土结构，预制组合结构地下连续墙墙段可以根据实际运输能力及吊装能力的限制分为两段或三段预制，槽段端部设置槽缝；根据设计要求制作抗剪连接钢板。
6.根据权利要求4所述的预制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:预制组合结构墙段使用高强螺栓连接凸出的钢管混凝土组合构件，然后在连接部位支模，用高强无收缩灌浆料填充该连接区；保证灌浆料结合区强度达到设计要求后再吊装。
7.根据权利要求4所述的预制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具体方法为:首先确定地下连续墙槽段分幅位置，以槽段中心作为开挖定位中心，在预定地下连续墙位置开挖沟槽并浇筑地下连续墙导墙；再对槽段进行成槽施工，开挖至设计深度并清除底部成渣，开挖槽段时使用膨润土进行泥浆护壁，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所述的预制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具体方法为:施加预应力前保证结合区灌浆料强度不低于箱型混凝土结构的强度；预应力施加完成后将预应力锚具的端头用混凝土封住。
9.根据权利要求4所述的预制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具体的吊装步骤:用大型吊机将预制装配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装配墙段，然后将连接钢板吊放至槽段端部的槽缝内。
10.根据权利要求4所述的预制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。
【文档编号】E02D17/04GK103924581SQ201410114928
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】金晓飞, 梁书亭, 朱筱俊, 张玉良 申请人:东南大学