自密實混凝土在地下連續(xù)墻施工中的應用

朱朝暉 劉秀江

1. 深圳永鑫建筑工程集團有限公司 深圳 518000；2. 深圳市方圓建設工程監(jiān)理有限公司 深圳 518000

1 工程概況

在深圳市羅湖區(qū)東門某大型商住項目的深基坑工程中，由于是地鐵上蓋物業(yè)，存在地下障礙較多、地質條件復雜、周邊建筑物密集且保護等級較高等難題。經(jīng)綜合論證，該項目采用地下連續(xù)墻成槽護壁，同時作為深基坑的止水帷幕的施工技術，可達到最佳投入效能比?；庸こ躺婕暗貙佑校孩匐s填土、②粉質黏土、③粉砂夾粉質黏土、④砂礫巖強風化、⑤砂粒巖中風化。

在該基礎工程中，地下水量豐富，采用地下連續(xù)墻加三軸攪拌樁止水帷幕。由于除東側鄰近市政道路外，其余方向紅線外30 m以內有多棟高層及小高層建筑物，考慮到基坑開挖及地下連續(xù)墻施工對周邊復雜管線及建筑物的影響，工程對土體變形及滲水控制的要求很嚴格。在施工過程中，地下連續(xù)墻配筋密集，成槽護壁中泥漿條件復雜，采用普通水下混凝土難以保證施工質量。為此，本文以地下連續(xù)墻形成的剛性結構作為對象，應用自密實混凝土，對由地下連續(xù)墻以較為復雜的形式構成的結構（墻深18 m），在施工前以實體驗證的方式進行了研究，其研究成果在施工中實際應用并取得了良好的效果。結果表明，自密實混凝土適用于實際地下連續(xù)墻基礎工程。

2 工程難點分析

基坑西側、南側圍護采用厚700 mm地下連續(xù)墻，北側鄰近高層建筑采用厚900 mm的地下連續(xù)墻，增加圍護剛度。地下連續(xù)墻槽段情況較復雜，槽段分幅寬度為8 m，局部敏感區(qū)域分幅寬度適當調整，以減少基坑變形對周邊環(huán)境的影響。在地下連續(xù)墻內外側采用φ650 mm×450 mm三軸攪拌樁進行槽壁加固，采用套接一孔法，加固深度18 m。

在地下連續(xù)墻施工中，容易出現(xiàn)槽壁坍塌、夾泥夾砂、滲漏水及強度降低等缺陷，其中滲水現(xiàn)象多發(fā)生在地下連續(xù)墻接口處，而夾泥夾砂缺陷一般由坑壁局部坍塌引起的裹砂和夾泥。由于土體變形控制要求較高，地下連續(xù)墻墻體設計剛度較大，配筋較為密集、直徑較大。同時，由于鋼筋搭接部位要求周圍混凝土緊密包裹，以有效傳遞鋼筋握裹力。在實際工程中，應用普通混凝土難以達到要求，通常用水下混凝土來進行澆筑。本工程地下連續(xù)墻由于配筋較多，故采用水下混凝土，根據(jù)以往經(jīng)驗，在澆筑中容易夾雜泥漿，使混凝土密實度不夠導致實際強度降低，有可能達不到要求，因此本工程應用了自密實性能較好的自密實混凝土[1,2]。

3 工程用混凝土的設計

混凝土的性能參數(shù)、配合比、原材料如表1、表2所示。水下混凝土坍落度為210 mm，所用配合比為平常地下連續(xù)墻工程所用的預拌混凝土。自密實混凝土的配制符合國家技術規(guī)程。在2種混凝土中均使用了聚羧酸系高性能減水劑和聚合物增黏劑。

自密實混凝土的坍落擴展度根據(jù)地下連續(xù)墻的實際施工情況，確定為650 mm±50 mm。在參考U形儀實驗達到300 mm高度的結果，擴展度達到500 mm所用時間范圍為5～12 s。經(jīng)過試配后的混凝土各項指標與設計要求相符。

表1 混凝土性能參數(shù)

表2 混凝土配合比

4 實體驗證方法及結果

在實際施工前，制作了與設計相同的地下連續(xù)墻實驗體，進行了混凝土的澆筑性能對比試驗。圖1表示了實驗墻體的形狀尺寸及配筋情況。導管的位置設在鋼筋籠的中部，從上到下貫穿。澆筑時為了防止泥漿倒灌，導管下端口一直保持在混凝土內，導管澆筑混凝土時的提升速度為13～15 cm/min。

圖1 實體驗證墻體的配筋狀態(tài)

圖2及圖3表示了混凝土上表面自流平的狀態(tài)。圖中的數(shù)字是從澆筑開始所經(jīng)過的時間。水下混凝土由于鋼筋的影響形成了高低分布的高差，由此可見障礙物的存在影響了水下混凝土的流動。經(jīng)確認，水下混凝土夾雜了泥漿，鋼筋的下部出現(xiàn)空腔，而自密實混凝土則沒有出現(xiàn)這樣的情況。自密實混凝土的充填很密實，即使在鋼筋的下部也很密實。自密實混凝土整體性很好，骨料分布很均勻。

圖2 普通水下混凝土在槽內的流動情況

圖3 自密實混凝土在槽內的流動情況

經(jīng)抽芯取樣檢測強度，水下混凝土周邊的部位如上部、下部的地方，強度很小，多處強度顯著偏低，平均強度為標準養(yǎng)護試件強度的78%，說明混凝土夾雜泥漿后強度下降很大。自密實混凝土整體的強度較為均勻，取樣平均強度為標準養(yǎng)護試件強度的105%，滿足設計要求[3]。

5 地下連續(xù)墻質量控制措施

1）加強成槽時抓斗垂直度的控制。地下連續(xù)墻在采用傳統(tǒng)的液壓抓斗法成槽時，不可避免會發(fā)生碰撞槽段土體，使槽段土體部分凹凸不平。鋼筋籠下放過程中，鋼筋籠外側的保護層控制塊會對兩側槽壁進行刮蹭，造成局部泥膜被破壞并產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。因此，在抓斗成槽時，需要經(jīng)常檢查抓斗的導向板垂直度，盡量減少抓斗對槽段土體的碰撞以及鋼筋籠下放時引起的刮蹭，并通過加撐控制導墻澆筑后的變形，禁止在已澆筑的導墻附近行走重車及堆放重載。

2）泥漿質量控制。泥漿具有一定的相對密度，當槽內泥漿液面高出地下水位，會產(chǎn)生一定的靜水壓力，除平衡土水壓力外，還給槽壁一個支持作用力。同時，泥漿在槽壁內的壓差作用，使部分泥漿壓入底層，在槽壁表面形成一層透水性較低的固體顆粒膠結物，即泥皮。泥漿的靜水壓力作用在槽壁上，可起到護壁作用。如果泥漿的相對密度過低，會減弱護壁作用。另一方面，如果泥漿相對密度過大，會造成對混凝土的流動阻力加大和流動不暢。因此，在泥漿制備過程中，適當增大初配泥漿的相對密度，并根據(jù)現(xiàn)場泥漿循環(huán)設備的功率消耗進行調整，使泥漿的相對密度在滿足設備功耗和對混凝土流動阻力的前提下調大一點。本工程泥漿相對密度配制為1.11～1.13。

3）加強泥漿制備的管理。在地下連續(xù)墻成槽過程中，由于各地層性質不同，泥漿參數(shù)應根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時抽測、置換及調整。因此，根據(jù)現(xiàn)場實際情況對泥漿進行參數(shù)試驗，確定適合現(xiàn)場的參數(shù)。參照地質報告，地層在成槽過程中應及時抽測、置換和調整。新制備的泥漿在泥漿池放置24 h以上，黏土需經(jīng)充分水化后才能使用。泥漿使用后，對混凝土澆筑最后幾米質量較差的泥漿，應及時排放到廢漿池，并補充新制泥漿到循環(huán)池，以保證泥漿的質量。

4）確保及時補漿。在槽壁開挖過程中，如果泥漿補充不及時會造成護壁泥漿液面下降，使泥漿靜水壓力值不足而不能平衡周圍土壓力值，導致周圍土層向槽壁內側涌動加劇甚至發(fā)生槽壁塌方事故。在施工過程中需密切監(jiān)控槽內泥漿液面并及時補充泥漿。

5）加強混凝土施工中各方面的管理工作。地下連續(xù)墻的成型質量與混凝土的配合比設計和澆筑施工管理密不可分。尤其在砂層地層施工中，如果混凝土施工的各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)失誤，容易造成地下連續(xù)墻出現(xiàn)質量缺陷?；炷翝仓疤崆白龊酶黜棞蕚涔ぷ鳎?/p>

（1）提前與攪拌站溝通混凝土供應安排，根據(jù)不同時段及路況綜合分析澆筑用量計劃。提前在交通高峰期備料，保證混凝土的連續(xù)供應；

（2）在監(jiān)理單位驗收通過后，及時通知攪拌站供應混凝土，盡量通過管理手段縮短鋼筋籠放置后的閑置時間。

6）混凝土選用級配良好、含泥量等達標的粗細骨料和合適砂率，保證混凝土的勻質性和優(yōu)異工作性能。根據(jù)試配確定合適的粉料比例，保證混凝土的適宜黏度，調整復合摻加的優(yōu)質礦物摻合料。選用優(yōu)質穩(wěn)定的高性能減水劑，對減氣劑中引氣和增稠組分的種類、摻量進行試配和調整，保證自密實混凝土在現(xiàn)場的工作性能和保持度。通過分析和結合現(xiàn)場實際情況，確定關鍵指標范圍，包括粉料總量、膠材比、砂率、用水量和外加劑等。

7）嚴格控制澆筑過程中的各個施工工藝，如控制澆筑速度，由于混凝土自流平需要一定時間，澆筑速度過快可能造成夾泥、夾砂。嚴格控制導管埋入混凝土的深度，嚴禁導管提升到混凝土的表面。

6 施工效果分析

本基礎工程應用自密實混凝土進行密集配筋地下連續(xù)墻的施工，取得了良好的效果。經(jīng)實體驗證及實際工程檢驗，自密實混凝土的澆筑效果很好，墻體密實度及強度均達到了設計要求，保證了工程的順利進行。對地下連續(xù)墻各槽段采用超聲波進行測試，所有檢測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)均小于0.13，在國家規(guī)范安全范圍內，說明本工程地下連續(xù)墻穩(wěn)定性設計符合安全要求，同時，鋼筋骨架和預埋件的安裝無松動和遺漏，標高、位置準確，接縫滲漏點3處，小漏水點2處，未發(fā)現(xiàn)大漏水點。工程實際證明地下連續(xù)墻止水效果良好，滿足施工要求。

本工程地處繁華鬧市區(qū)，對周邊建筑物保護等級的要求較高，且地質條件復雜，施工難度大。在地下連續(xù)墻成槽及澆筑過程中，對鄰近建筑物進行了水位變化和沉降實時監(jiān)測，監(jiān)控在施工過程中及施工后由于地下連續(xù)墻墻體的變形及土體卸荷引起的沉降或構筑物開裂。直至項目竣工驗收后，均未發(fā)生鄰近建筑物的開裂和下沉事故，避免了可能發(fā)生的索賠糾紛。自密實混凝土在密集配筋地下連續(xù)墻施工中的應用，取得了良好的社會效益和經(jīng)濟效益。

7 結語

以在密集配筋的地下連續(xù)墻中保證混凝土的澆筑效果作為工程難點，對自密實混凝土在地下連續(xù)墻施工中的澆筑性能和硬化后的質量進行了對比，結論如下[4,5]：

1）自密實混凝土自流平和自密實性能非常好。

2）水下混凝土容易夾雜泥漿，而自密實混凝土則整體上達到很好的勻質性，可以很好地充填密實。

3）水下混凝土的抽芯平均強度僅為標準養(yǎng)護試件的75%。而自密實混凝土的抽芯平均強度則比標準試件高。在地下連續(xù)墻施工中自密實混凝土可以很好地保證強度。

因此，在配筋密集的地下連續(xù)墻中，如果采用普通水下混凝土，混凝土鋼筋保護層的勻質性和充填密實性都很難達到理想的效果。在實際地下連續(xù)墻施工中，采用自密實混凝土可以更好地保證工程質量。