超深地下連續(xù)墻混凝土灌注質(zhì)量控制技術(shù)

候建林 王林濤 陳道政 李書成

(1.中鐵北京工程局集團(tuán)城市軌道交通工程有限公司，安徽 合肥 230009；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009)

1 概述

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)的日益發(fā)展，地下連續(xù)墻作為一種基礎(chǔ)形式以其工效高、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高的優(yōu)點(diǎn)在我國(guó)的隧道地鐵領(lǐng)域被廣泛使用。同時(shí)其施工時(shí)振動(dòng)小、噪聲低，非常適用于市政地鐵工程。影響地下連續(xù)墻施工質(zhì)量的因素有很多，其中混凝土灌注是地下連續(xù)墻施工的重點(diǎn)。在灌注過(guò)程中對(duì)每一環(huán)節(jié)都要嚴(yán)格控制，對(duì)每一個(gè)因素都要詳細(xì)考慮，比如地質(zhì)因素、導(dǎo)管、混凝土配合比等。國(guó)內(nèi)目前對(duì)于復(fù)雜含水地層下超深地下連續(xù)墻混凝土灌注研究較少，現(xiàn)以南京地鐵7號(hào)線雨潤(rùn)路車站為工程實(shí)例，對(duì)復(fù)雜地層超深地下連續(xù)墻混凝土灌注的施工工藝、質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析與研究。

2 工程概況

2.1 標(biāo)段概況

雨潤(rùn)路站為南京地鐵7號(hào)線沿途的第5個(gè)車站，位于雨潤(rùn)大街與嘉陵江東街交匯處，本站為地下兩層島式站臺(tái)車站，單柱雙跨箱型框架結(jié)構(gòu)，柱與柱之間凈距9 m，開(kāi)挖方式為明挖法施工；有效站臺(tái)寬度11 m，車站外包總長(zhǎng)276.4 m，標(biāo)準(zhǔn)段外包寬19.7 m，頂板覆土厚度約1.70 m。標(biāo)準(zhǔn)段底板底埋深15.161 m，左右端頭井底板埋深16.34 m。其中車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，寬0.8 m，深63 m。屬于超深地下連續(xù)墻。

2.2 地質(zhì)條件

車站位于泰山路，雨潤(rùn)大街及嘉陵江東街之間，現(xiàn)狀道路為城市次干路。車站東南、西南均臨近沙洲東河，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)，沙洲東河河水面高程為4.78 m～4.95 m(吳淞高程系，下同)，水深為1.0 m～1.5 m左右，淤泥厚度約0.3 m～2.2 m。

車站西南側(cè)距離油坊橋約32 m，橋西側(cè)為正在運(yùn)營(yíng)的地鐵二號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間；車站東側(cè)存在一排架空高壓線；同時(shí)泰山路下及兩側(cè)布設(shè)有大量地下管線，其中有多道高壓管溝(埋深在3 m以內(nèi))。場(chǎng)地地形較平坦，地面吳淞高程為6.23 m～7.50 m左右，場(chǎng)地地貌單元屬長(zhǎng)江漫灘。

依據(jù)勘察報(bào)告提供資料，本站勘察范圍深度內(nèi)各地質(zhì)層評(píng)價(jià)如表1所示。

表1 土層地質(zhì)特性表

2.3 水文情況

根據(jù)勘察報(bào)告得到的地層結(jié)構(gòu)和地下水的相關(guān)信息，本工程場(chǎng)地的地下水類型包含孔隙潛水、孔隙承壓水和基巖裂隙水。

3 混凝土灌注施工工藝

本工程灌注水下混凝土所采用的方式為導(dǎo)管法，其布置情況如圖1所示。在澆灌的過(guò)程中采用澆筑架配合導(dǎo)管進(jìn)行混凝土的灌注，導(dǎo)管采用法蘭盤連接式導(dǎo)管。首次澆筑前在導(dǎo)管內(nèi)放置隔水球，從而能有效的將混凝土與泥漿進(jìn)行分離。同時(shí)首次澆筑混凝土?xí)r應(yīng)保證導(dǎo)管的埋置深度大于2 m。在澆筑過(guò)程中隨著澆筑的深度逐漸增大，應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行分節(jié)拆除，拆除前必須詳細(xì)測(cè)量，保證導(dǎo)管的埋置深度在2 m～6 m之間，同時(shí)應(yīng)詳細(xì)記錄導(dǎo)管的拆除過(guò)程，嚴(yán)禁出現(xiàn)導(dǎo)管拔空現(xiàn)象。同時(shí)每幅墻頂應(yīng)超灌0.5 m，保證墻頂?shù)挠行Щ炷翗?biāo)高達(dá)到設(shè)計(jì)要求的標(biāo)高。

隨著混凝土灌注的進(jìn)行，應(yīng)隨時(shí)對(duì)導(dǎo)管埋置深度和導(dǎo)管外混凝土面高度進(jìn)行精確測(cè)量，每30 min測(cè)一次導(dǎo)管內(nèi)混凝土面高度，根據(jù)測(cè)量的結(jié)果來(lái)決定提升以及拆除導(dǎo)管的長(zhǎng)度；當(dāng)灌注到混凝土頂部時(shí)，由于落差小，混凝土流動(dòng)較困難，導(dǎo)管埋置深度可適當(dāng)減小至1.5 m。當(dāng)發(fā)生導(dǎo)管堵塞時(shí)，應(yīng)分節(jié)拆下導(dǎo)管，清理堵塞于導(dǎo)管內(nèi)的混凝土并將導(dǎo)管安裝好，之后再按重新灌注的相關(guān)規(guī)定處理，其導(dǎo)管的平面布置圖如圖1所示，導(dǎo)管法現(xiàn)場(chǎng)布置圖如圖2所示。

4 水下混凝土灌注質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 清孔

4.1.1首次清孔

在鋼筋籠入槽前，應(yīng)對(duì)已成槽段側(cè)面的垂直面進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量并對(duì)槽底采用氣舉反循環(huán)的方式進(jìn)行清孔，并用高壓氣管與空壓機(jī)連接。清孔采用直徑為20 cm的導(dǎo)管在槽底部3 m處對(duì)底部的泥漿和沉淀物進(jìn)行置換以及清理。置換量應(yīng)大于該槽段總體積的1/3。最后沿槽段深度方向每5 m以及槽底以上0.2 m處進(jìn)行泥漿質(zhì)量檢查，槽底以上0.2 m～1.0 m處的泥漿比重應(yīng)滿足：比重小于1.15，粘度小于35 s，含砂量小于3%。

4.1.2二次清孔

在鋼筋籠入槽前對(duì)已成槽段側(cè)部的垂直面進(jìn)行測(cè)量以及槽底清孔的過(guò)程中，由于鋼筋籠對(duì)接時(shí)間較長(zhǎng)，在對(duì)接過(guò)程中會(huì)使槽段底部產(chǎn)生大量的沉淀物，同時(shí)因槽段較寬且面積較大，并且鋼筋面積較大、較密集，所以使用氣舉反循環(huán)的方式進(jìn)行清孔并不能取得很好的效果，因此必須在第一次清孔的過(guò)程中嚴(yán)格控制泥漿指標(biāo)和含砂率來(lái)對(duì)沉淀物進(jìn)行控制，否則在二次清孔的過(guò)程中很難對(duì)沉淀物進(jìn)行清理。第二次清孔的方式采用正循環(huán)清孔，對(duì)槽底泥漿和沉淀物進(jìn)行置換和清除。最后對(duì)槽段深度方向每5 m和槽底以上0.2 m處的泥漿質(zhì)量進(jìn)行檢查，各點(diǎn)的泥漿指標(biāo)應(yīng)滿足：比重小于1.15，粘度小于35 s，含砂量小于8%。

4.2 導(dǎo)管控制

澆筑混凝土的導(dǎo)管使用前進(jìn)行水密試驗(yàn)，檢驗(yàn)壓力大于0.3 MPa，同時(shí)導(dǎo)管要做氣密性和過(guò)塞試驗(yàn)，逐段編號(hào)，連接牢固。澆搗過(guò)程中導(dǎo)管插入混凝土一般為2 m～6 m，不得小于1.5 m，導(dǎo)管初盤埋深不小于50 cm，灌注過(guò)程中，導(dǎo)管埋深不小于3 m，相鄰兩導(dǎo)管內(nèi)混凝土高差不大于50 cm。灌注速度不低于2 m/h。

4.3 混凝土配合比

要想保證水下灌注混凝土施工的順利進(jìn)行，必須要對(duì)混凝土的質(zhì)量嚴(yán)格進(jìn)行控制，通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)來(lái)選定最終的混凝土配合比，并且在配制時(shí)應(yīng)比設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度提高一個(gè)等級(jí)。坍落度控制在180 mm～220 mm,粗集料最大粒徑小于31.5 mm，并且要有良好的流動(dòng)性、和易性。而在各個(gè)影響因素中水泥品種、砂率則決定著混凝土的和易性。如果混凝土砂率小、粗骨料級(jí)配較差,攪拌出的混凝土極易出現(xiàn)離析的現(xiàn)象，嚴(yán)重影響水下澆筑混凝土的質(zhì)量。根據(jù)以往的工程經(jīng)驗(yàn)，在灌注過(guò)程中出現(xiàn)的各種各樣的事故大多都是由于混凝土質(zhì)量較差導(dǎo)致的,所以一定要嚴(yán)格控制混凝土的質(zhì)量，反復(fù)實(shí)驗(yàn)確定混凝土的配合比。

4.4 灌注質(zhì)量控制

混凝土灌注符合下列規(guī)定：在鋼筋籠沉放就位的同時(shí)立刻開(kāi)始灌注混凝土，兩道工序時(shí)間間隔不能超過(guò)4 h；導(dǎo)管埋深應(yīng)控制在1.5 m～3.0 m之間，相鄰兩導(dǎo)管內(nèi)的混凝土不應(yīng)超過(guò)0.5 m的高差；混凝土灌注速度不低于2 m/h；混凝土灌注宜高出設(shè)計(jì)高程300 mm～500 mm。

4.5 夏季高溫質(zhì)量保證措施

1)配合比試驗(yàn)時(shí)考慮夏季高溫坍落度損失較大的影響；

2)關(guān)注天氣預(yù)報(bào)，合理安排施工工序，在氣溫高于30 ℃時(shí)，避開(kāi)白天中午氣溫高時(shí)澆筑混凝土；

3)溝通拌合站發(fā)貨速度匹配現(xiàn)場(chǎng)澆筑速度，做到混凝土在現(xiàn)場(chǎng)等待時(shí)間不大于30 min；

4)每車混凝土澆筑前做坍落度試驗(yàn)，對(duì)于超標(biāo)混凝土要求實(shí)驗(yàn)人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)配，達(dá)到要求后澆筑；

5)對(duì)澆筑機(jī)械進(jìn)行檢查保養(yǎng)，避免在澆筑過(guò)程中出現(xiàn)故障，增加不必要的等待時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

本次澆筑施工人員結(jié)合過(guò)往施工經(jīng)驗(yàn)，反復(fù)試驗(yàn)敲定配合比，灌注過(guò)程中及時(shí)測(cè)量埋深、坍落度、混凝土高度并及時(shí)加以調(diào)整與控制，保證了復(fù)雜條件下超深地下連續(xù)墻水下混凝土灌注的順利進(jìn)行，為下一道工序的施工提供了有利的條件，并總結(jié)了豐富的施工經(jīng)驗(yàn)以及灌注過(guò)程中發(fā)生各種事故的處理經(jīng)驗(yàn)。其水下灌注施工工藝，混凝土灌注質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)，混凝土配合比參數(shù)以及泥漿指標(biāo)參數(shù)也能為類似其他工程提供借鑒和參考。