超深地下连续墙橡胶接头的接头箱设计及应用.pdf

153220238BuildingConstructionFOUNUNDATION础地超深地下连续墙橡胶接头的接头箱设计及应用杨子松王海俊钮文敖陆勇韩泽亮袁俊相杨春葛炜邹铭上海市基础工程集团有限公司上海200433摘要：介绍了一种为适应超深地下连续墙而设计的新型橡胶接头箱，阐述设计理念、实现途径、若干细节及应用情况。通过实际工程应用，强化箱体的强度和刚度能有效提高橡胶接头成形的可靠性，用专用液压橡胶固定机构代替斜木楔是可靠的，加大的侧向液压推板也能提高现场作业的自由度。新方法的实践，丰富了橡胶接头应用案例，能为以后工艺的改进提供借鉴。关键词：地下连续墙；橡胶接头；接头箱；侧向剥离中图分类号：TU753文献标志码：A文章编号：1 0 0 4-1 0 0 1(2 0 2 3)0 8-1 53 2-0 4DOl:10.14144/ki.jzsg.2023.08.008Design and Application of Rubber Joint Box for Ultra DeepUndergroundDiaphragmWallYANGZisong WANG Haijun NIUWenao LUYong HANZeliang YYUAN JunxiangYANGChunGEWei ZOUMingShanghai Foundation Engineering Group Co.,Ltd.,Shanghai 200433,ChinaAbstract:A new type of rubber joint box designed to adapt to the ultra deep diaphragm wall is introduced,and thedesign concept,realization way,some details and application situation are expounded.The practical engineeringapplications show that,strengthening the strength and stiffness of box body can effectively improve the reliabilityof rubber joint forming,it is reliable to replace the diagonal wooden wedge with a special hydraulic rubber fixingmechanism,and it can also improve the freedom of onsite construction by enlarging the lateral hydraulic push plate.Thepractice of the new method enriches the application cases of rubber joints and can provide reference for future processimprovement.Keywords:underground diaphragm wall;rubber joint;joint box;lateral detachment橡胶接头起源于法国，其基本原理是通过地下连续墙接头箱，将橡胶止水带布置在2 幅地下连续墙之间，实现墙缝止水。通过多年实践，这一工艺业已传播至亚洲地区，如韩国、新加坡等。我国广州-2 及上海地区根据各自的应用场景，做了很多优化和改进，已有较多的应用。上海地区在虹梅南路隧道实现0.8 m厚、3 0.0 m深级别地下连续墙中的应用 3 ，并相继应用于长江西路隧道及轨交1 7 号线青浦站 4。在沿江通道实现1.2 m厚、48.0 m深级别地下连续墙中的应用 5-6 ，并实现接头箱侧向液压剥离。总体工艺流程及在上海地区的应用7 已有相当文献描述。橡胶接头与工字钢接头 8 及锁口管接头的对比也有相应的分析，不再赘述。总体上，橡胶接头的优点体现在：接缝渗流路径长，且安装有橡胶止水带，地下连续墙墙缝的防渗漏能力作者简介：杨子松（1 9 8 0 一），男，博士，教授级高级工程师。通信地址：上海市黄浦区江西中路40 6 号52 2 室（2 0 0 0 0 2）。电子邮箱：8 8 1 9 6 7 2 0 收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 2强；接头夹泥、夹砂少，降低了漏水概率；工效高、造价较低；相对于工字钢接头，橡胶接头更利于盾构进出洞工序的实施。当然，橡胶接头总体上属于柔性接头，不能提供墙间剪切力。在实践中也发现了函需改进的地方，主要体现在：1）地下连续墙槽段浇筑混凝土后会对接头箱施加较大的侧向压力。接头箱若整体刚度不足，则会产生较大的侧向变形 9，导致垂直度不足，进而影响橡胶止水带成形质量。另外，如果接头箱整体或节间刚度不足，往往导致下部接头箱不能按期往侧向剥离，起拔接头箱会撕扯甚至带出橡胶止水带。2）现有工艺通过斜木楔将橡胶止水带固定在接头箱上（图1），斜木楔的数量和松紧度总体上根据经验，若出现偏差，也会出现橡胶止水带因固定过紧而随接头箱带出。另外，斜木楔虽然可以固定橡胶止水带，但这一方式形成的空隙利于水泥浆进入接头箱槽口，水泥浆凝固后将导致止水带剥离困难。3）现有接头箱侧向液压剥离采用的千斤顶与混凝土的接触面积较小，在具体实践中存在陷入前期地下连续墙的可能性。建筑施工第45卷第8 期1533邹铭：王海俊、钮文、陆，勇、韩泽亮、袁俊相、杨春、葛炜、超深地下连续墙橡胶接头的接头箱设计及应用杨子松、4）橡胶止水带随接头箱下放到位，橡胶止水带受槽底土体挤压变形，卡在接头箱中，从而导致剥离困难。针对上述情况，已有不少改进措施。比如接头箱节间采用较长的雌雄头连接，并在卯接缝处外表面用厚钢板焊接1 0 。这些措施增加了整体和节间刚度，效果较好。但焊接钢板属于现场临时措施，焊接质量无法保证，且因应力集中和金属疲劳容易断裂，在超深地下连续墙实践中，因为较大的混凝土侧向压力，钢板断裂更是常见，甚至出现接头箱掉落在地下连续墙槽段内。钢板焊接及断裂情况如图2 所示。图1 余斜木楔固定橡胶止水带示意随着工程实践的增加，橡胶止水接头应用越来越广，50m级地下连续墙采用橡胶接头工艺的案例也不断出现，与最初“法基”开发此工艺的工况有了较大的区别，函需根据超深地下连续墙应用工况进行改进。本文介绍了一种为超深地下连续墙橡胶接头而开发的接头箱，以期丰富超深地下连续墙橡胶接头解决方案。接头箱设计及构造1.1接头箱横截面针对接头箱整体刚度不足，可以通过加厚接头箱来实现，以1 0 0 0 mm厚地下连续墙为例，见图3。350400钢筋笼地下连续墙接缝1502000001前幅地下连续墙接头箱橡胶止水带350400钢筋笼地下连续墙接缝150200000220前幅地下连续墙接头箱橡胶止水带图3接头箱加厚应用示意加厚接头箱可以提高整体刚度，但需注意几个点：单幅成槽槽段需相应加宽，相关施工措施需微调，当然这并不增加整体围护工作量：加宽后接头箱刚度增大，对图2节间外表面厚钢板焊接断裂示意地下连续墙垂直度的要求提高，故加宽量不能超过现有地下连续墙工艺承受水平；加宽后接头箱本体及施工中内部残留泥浆会增加质量。现场按地下连续墙钢筋笼吊装配置吊机，接头箱加宽后质量不宜超过所配吊机能力。综合考虑，接头箱加宽2 2 0 mm。整体外形尺寸见图4。加宽接头箱的另一个必要性是：为内部布置接头箱侧向剥离千斤顶及液压管路提供了便利，可以布置更高吨位的千斤顶，也为维修养护提供了空间。综合下来，接头箱外形尺寸见表1，其中项3 为本次采用的尺寸，项1 及项2 为上海地区现有的2 种尺寸规格。WW,WZbWsW图4接头箱外形尺寸表1 接头箱外形尺寸单位：mm项目HH2WW.WW4W1187250128400500970870215024680240500970710150+32301902806009707702201.2接头箱节间连接为提高节间连接刚度，总体采用雌雄头连接并用插销固定（图5）。雌雄头单独高精度加工，既满足连接刚度要求，也满足成品节互换的要求。与雌雄头相关的焊接都回火处理，以消除焊接应力，避免使用过程中的疲劳破坏。图5接头箱节间雌雄头1.3侧向顶推装置得益于接头箱横截面加宽，侧向顶推千斤顶可以更方便地布置。侧向顶推装置布置见图6。与现在上海地区侧向顶推装置不同，千斤顶驱动的是一个1 3 5mm515mm端板，用以加大受力面积，减少对混153420238BuildingConstruction杨子松王海俊、纽文敖、陆、勇、韩泽亮、袁俊相、杨春、葛炜、超深地下连续墙橡胶接头的接头箱设计及应用邹铭：凝土龄期的要求。一根1 2 m标准节每3 m设置一组侧向剥离装置，一组中含左右各1 个剥离端板，每个端板由2 个额定推力1 0 0 kN、最大推力1 6 0 kN的千斤顶驱动构成。1.4橡胶止水带为减少泥浆，特别是水泥浆及混凝土进入接头箱槽口，降低橡胶止水带不能与接头箱剥离的风险，特定制了橡胶止水带，在常用的橡胶止水带两侧增加了一定宽度的“小翅膀”。使用工况见图7。图6侧向顶推装置布置图7特制橡胶止水带另外，槽口与止水带接触的边额外设计了倒角构造，进一步提高止水带与槽口密贴性。1.5橡胶止水带固定装置为了增加橡胶止水带剥离的可控性，特设置了液压夹（图8），用于橡胶止水带的安装及固定。图8固定橡胶止水带液压夹示意通过实测，上海地区常用的橡胶止水带，其端部扩大头最宽处为2 7 mm，当液压固定夹夹口间距控制在2 3 mm时，橡胶止水带可以方便安装进槽口，且不能轻易脱出。当要剥离橡胶时，夹口张开即可。在现场实施中，夹口间距可以根据实际橡胶尺寸微调。在标准节中，每3 m设置1个止水带限位夹。当止水带安装到位后，设置有另外一组液压固定夹，收紧此固定夹将橡胶止水带固定。此固定夹在标准节中每3 m设置1 个。还有其他构造都在这次接头箱制造过程中有所考虑，在此不再赘述。鉴于接头箱是在现有接头箱基础上的改进及加强，以适应超深地下连续墙施工工况，接头箱的橡胶接头命名为ERS（e n h a n c e d r u b b e r w a t e r-s t o p j o i n t s）。2接头箱应用ERS接头于2 0 2 3 年3 月4日首次应用于上海市域铁路嘉闵线1 标城北路站围护工程中。车站为地下2 层岛式站台车站，顶板埋深2.8 4.2 m，开挖最深处为2 3.8 m，采用明挖法施工，标准段设5道支撑，端头井设6 道支撑。车站地下连续墙成槽深度46.7 50.8 m，结构底板位于1 层粉质黏土层，墙底位于2 层，接头形式采用橡胶止水带接头，地下连续墙厚1 0 0 0 mm。具体实施中采用1 节1 2 m底节、3 节12m标准节、1 节5m调整节、1 节3 m工具节组成单根接头箱，共2 根。第一期共实施54幅地下连续墙，参建各方反映情况良好。现简述其中若干关键点。根据侧推端板面积及千斤顶推力，在实施侧向剥离动作时，地下连续墙混凝土强度应不低于3 MPa。考虑后幅地下连续墙施工时间，3 MPa需在2 0 h左右形成，混凝土配比应考虑这一因素。城北路站实施中，通过调整混凝土配合比，将每m混凝土中水泥量提高到2 8 5kg，可以较容易地在1 8 h内让混凝土达到3 MPa的强度。配比见表2。其中，混凝土强度等级为C40P10（水下C35P10），落度为200 mm30 mm。表2 混凝土配比材料名称水泥砂石子水外加剂粉煤灰矿粉PO品种规格中砂525mm自来水THJ-28级C类S9542.5每m混凝土材料2858359501704.985080用量/kg通过摸索，在混凝土浇筑完成之后2 2 h左右，剥离接头箱是比较合适的，既不影响效率也能做到方便剥离。实践中，混凝土浇筑46 h后也能轻松实现接头箱剥离。地下连续墙施工采用SG60A成槽机，垂直度最低为1/600，接头箱刚度较大，但