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钢制地下连续墙工法

CSM工法·TRD工法 2020年6月16日 项敏 102

摘 要:随着地下工程向深度化、集约化的方向发展,对地下连续墙的工艺要求要也越来越高。如何在狭窄的空间内修建薄壁化、高刚度的地下连续墙成为闹市区基坑建设的一大难点。日本开发了一种“钢制地下连续墙”,可以在有限的城市空间中修建断面尺寸小、强度高、刚度大的以钢结构为主体的地下连续墙。

随着地下工程向深度化、集约化的方向发展,对地下连续墙的工艺要求要也越来越高。如何在狭窄的空间内修建薄壁化、高刚度的地下连续墙成为闹市区基坑建设的一大难点。日本开发了一种“钢制地下连续墙”,可以在有限的城市空间中修建断面尺寸小、强度高、刚度大的以钢结构为主体的地下连续墙。那这种更薄、更经济的地下连续墙是否实用?让我们一起去看看吧!

日本地下连续墙工艺的发展

1959年,日本首次引进意大利ICOS公司的柱列式地下连续墙技术并投入施工应用。随着地下连续墙深度和厚度加大,柱列式连续墙由于效率低、质量不易保证等问题难以适应施工需求。其后的几年内,日本引进、消化了多种地下连续墙施工技术,并开始广泛应用混凝土地下连续墙工法,同时也陆续诞生了液压抓斗和电动抓斗以及双轮铣槽机等设备配合其施工。

为了在狭小空间中建造厚度更薄、刚度更大的地下连续墙,日本于20世纪90年代研发了钢制地下连续墙工法Ⅰ型;并于21世纪初优化这种工艺,开发了经济性能更好的Ⅱ型。

钢制地下连续墙工法是使用泥浆护壁开挖方式或原位土搅拌方式成槽后,插入钢制构件NS-BOX,构筑地下连续墙的一种工法。泥浆护壁开挖方式称为钢制地下连续墙工法Ⅰ型(混凝土等填充钢制地下连续墙工法),原位土搅拌方式称为钢制地下连续墙工法Ⅱ型(水泥土钢制地下连续墙工法)。

工法优点

1.墙体更薄。钢制地下连续墙具有更高的截面性能,因此相比混凝土地下连续墙,墙体厚度仅为其2/3左右。

2.节约空间。相对普通混凝土地下连续墙工法,钢制地下连续墙施工场地可缩小近30%。

3.经济效益好。随着地下连续墙厚度的增加,其材料价格势必上升,钢制墙有效减少了场地空间及墙体的厚度,也使工程的经济效益更好。其中,优化后的Ⅱ型更加节约成本。

4.缩短工期。钢制地下连续墙工法相对普通混凝土地下连续墙工法的工期,由于减少了横撑支护,其工期更短。

工法适应范围由于钢制地下连续墙可以作为临时支护墙体,也可以兼用作主体地下墙,因此适用于道路、铁路的明挖隧道工程以及地下车站、地下停车场、污水处理厂、挡土墙等工程。其中,Ⅰ型的应用范围相比Ⅱ型更加广泛。

施工步骤

钢制地下连续墙的施工与混凝土地下连续墙类似,此处以工法Ⅰ型为例,介绍采用泥浆护壁的开槽工法。完成开槽后,吊装插入NS-BOX,填充混凝土或固化泥浆。

工程案例

首都高速SJ14标段隧道匝道基础工程,其钢制地下连续墙(工法Ⅰ型)墙体厚度1.8m、深度37.5m。

环2地下隧道及筑地通风站建设工程,其钢制地下连续墙(工法Ⅱ型)墙体厚度分为0.7m、1m,深度37m。

钢制地下连续墙工法在日本应用广泛,可节省现场空间、减小连续墙厚度,且拆除容易。据统计,工法Ⅰ型已有62个施工应用案例,钢制地下连续墙工法Ⅱ型有20个施工应用案例,深度一般为20~60m,个别已达近92m。该工艺在竖井施工中应用较多,目前已逐步在地下通道、地下车站等工程领域进行应用。