地下連續(xù)墻施工中降低混凝土繞流率的方法

劉振華

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京101100)

LIU Zhenhua

(China Railway Sixteen Bureau Group Beijing Rail Transit Engineering Construction Co.,Ltd.,Beijing 101100)

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地下連續(xù)墻施工中降低混凝土繞流率的方法

劉振華

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司，北京101100)

對地下連續(xù)墻施工中的混凝土繞流問題進行了原因分析，發(fā)現(xiàn)粉土、粉砂地層和防繞流鋼板對地層的不適應是引起混凝土繞流的主要因素。針對這2個主要因素，采用性能匹配的泥漿，勻速抓土成槽，使用防繞流鐵皮，解決了混凝土繞流的問題，避免了因混凝土繞流導致的修槽，節(jié)約了時間，保證了工期，同時大大降低了圍護結構的滲漏風險。

地下連續(xù)墻；混凝土繞流；防繞流鋼板；防繞流鐵皮

LIU Zhenhua

(China Railway Sixteen Bureau Group Beijing Rail Transit Engineering Construction Co.,Ltd.,Beijing 101100)

0　引言

隨著城市地下空間的開發(fā)，越來越多的城市在建設地鐵[1-5]，地下連續(xù)墻是地鐵車站基坑常用的圍護方式，然而地下連續(xù)墻施工時會遇到混凝土繞流問題。常州地鐵1號線03標的科教城北站、延政大道站有13幅地下連續(xù)墻在施工中發(fā)生混凝土繞流，本文對此進行分析，找出發(fā)生混凝土繞流的原因，并提出解決混凝土繞流問題的方法。

1　混凝土繞流的工程背景

常州地區(qū)地質屬于長三角軟土地層，其整體土層特性介于上海地區(qū)土質與蘇州地區(qū)土質之間，以黏土、黏質粉土、砂質粉土、粉砂、粉質黏土為主，粉砂、粉土為不飽和狀態(tài)，成槽過程中極易發(fā)生混凝土大面積繞流。開工初期施工的50幅地下連續(xù)墻發(fā)生較嚴重混凝土繞流的有13幅，占26%，發(fā)生率高，因此必須采取措施，降低繞流發(fā)生率，保證地下連續(xù)墻接頭質量，提高基坑開挖安全系數。

混凝土繞流影響相鄰地下連續(xù)墻成槽。為了減少混凝土繞流的影響，在本幅地下連續(xù)墻混凝土初凝后，采取了相鄰幅段提前采用抓斗抓土的措施，但工字鋼腹板外側繞流混凝土無法清除干凈，附著在腹板上的混凝土使刷壁器無法將混凝土上下一定區(qū)域的泥皮清理干凈，導致墻縫夾泥，給基坑開挖埋下安全隱患。

混凝土繞流將影響地下連續(xù)墻鋼筋籠下放，使相鄰2幅鋼筋籠不能有效連接。封口筋與H型鋼腹板間距太大，導致2幅鋼筋籠間出現(xiàn)“整體剛度”的空白區(qū)。澆筑混凝土后，這條夾縫區(qū)成為素混凝土區(qū)，使地下連續(xù)墻不能整體受力，是圍護結構受力的薄弱環(huán)節(jié)。在基坑開挖過程中，由于地下連續(xù)墻深層位移變化，2幅墻體間的素混凝土區(qū)極易開裂，出現(xiàn)滲漏水。

因此，降低地下連續(xù)墻混凝土繞流率，對提高基坑開挖安全性具有重要意義。

2　混凝土繞流的原因分析

表1列出了引起13幅墻混凝土繞流的5種原因的頻次和頻率。可見，導致地下連續(xù)墻混凝土繞流的主要原因是槽壁坍塌和防繞流措施不到位。

表1問題統(tǒng)計表

問題頻次頻率/% 槽壁坍塌753.8 防繞流措施不到位323.1 接頭箱起拔17.7 工字鋼漏洞17.7 槽段垂直度偏差17.7

結合已施工的50幅地下連續(xù)墻實踐經驗，運用因果分析方法對可能導致地下連續(xù)墻施工混凝土繞流問題的因素進行分析，找出末端影響因素，繪制關聯(lián)圖，如圖1所示。

圖1　地下連續(xù)墻混凝土施工繞流關聯(lián)圖

從圖1可以看出，槽壁坍塌和防繞流措施不到位是引起混凝土繞流的直接原因。引起槽壁坍塌的原因有地質原因和工藝原因，地質原因是粉土、粉砂容易坍塌，工藝原因是護壁泥漿指標不合格、成槽機抓斗沖刷槽壁。防繞流措施不到位包括接頭箱下放不合格、接頭箱回填不合格、起拔接頭箱不符合要求和技術措施原因。其中：接頭箱下放不合格是指接頭箱與槽壁未密貼；接頭箱回填不合格是指回填材料不符合要求或回填后未采取壓實措施；起拔接頭箱不符合要求是指起拔過早或起拔速度過快；技術措施原因是指防繞流鋼板不適應本地層。

表2列出了可能引起地下連續(xù)墻出現(xiàn)繞流問題的9個主要末端因素。

表2引起繞流問題的主要末端因素

序號末 端 因 素 1接頭箱與槽壁未密貼2護壁泥漿指標不合格3成槽機抓斗沖刷槽壁4存在粉土、粉砂地層5防繞流鋼板不適應本地層6接頭箱起拔過早7接頭箱起拔速度過快8回填材料不符合要求9回填材料未壓實

下面分別對這9個因素進行分析。

對于第1個末端因素，盡管接頭箱寬度為790 mm，與槽段寬度800 mm存在10 mm間隙，但從現(xiàn)場發(fā)生繞流的13幅地下連續(xù)墻來看，混凝土繞流與接頭箱寬度關系不大。

對于第2個末端因素，通過現(xiàn)場檢測及查閱地下連續(xù)墻的施工記錄，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場挖槽用護壁泥漿的指標穩(wěn)定，符合要求。

對于第3個末端因素，觀察成槽機司機對抓斗入、出槽的速度控制，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場成槽機操作人員對成槽過程中的注意事項都已經掌握，在實際操作中也能夠自覺遵循。

對于第4個末端因素，統(tǒng)計發(fā)生繞流的13幅地下連續(xù)墻的成槽記錄，其中有7幅地下連續(xù)墻槽段在開挖過程中遇到粉細砂土層，且其埋深與后續(xù)槽段開挖過程中發(fā)現(xiàn)的繞流混凝土埋深較為吻合(表3)。

表3粉細砂地層與混凝土繞流深度對比表

幅號粉細砂層/m繞流位置/mEQ31414.5WQ121516EQ71615.4WQ414.815.3WQ341515.5EQ3614.415WQ3713.614

對于第5個末端因素，地質條件類似的地下連續(xù)墻施工中，采用防繞流鐵皮在粉細砂層處繞流率很小。

對于第6個末端因素，現(xiàn)場地下連續(xù)墻采用的混凝土，初凝時間為5～6 h，混凝土運輸時間為40 min，澆筑完成時間在3 h左右，因此接頭箱的起拔時間應在混凝土澆筑完畢2 h后。檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場操作人員一般是在混凝土澆筑完成2 h后開始頂拔，起拔時間符合要求。

對于第7個末端因素，通過現(xiàn)場實測，接頭箱起拔速度在25～35 cm/min，符合小于50 cm/min的要求。

對于第8個末端因素，為保證接頭箱背后回填物的強度和重量，采用袋裝碎石進行回填，以保證能夠為接頭箱提供足夠的反力。在統(tǒng)計的50幅地下連續(xù)墻中，有1幅因現(xiàn)場碎石不夠，采用了袋裝土進行回填，且這1幅地下連續(xù)墻未發(fā)生繞流，回填材料不合格所占比例為2%。

對于第9個末端因素，為保證接頭箱背后回填物密實，采用吊車吊重錘對其進行壓實。在統(tǒng)計的50幅地下連續(xù)墻中，有2幅因吊車協(xié)調問題，未進行壓實處理，其中有1幅地下連續(xù)墻發(fā)生繞流。因回填后未壓實而導致混凝土繞流的比例很低。

從以上分析可知，粉土、粉砂地層和防繞流鋼板對地層的不適應是發(fā)生混凝土繞流問題的主要因素。

3　混凝土繞流問題的解決方法

針對粉土、粉砂地層和防繞流鋼板對地層的不適應這2個引起混凝土繞流問題的主要因素，提出解決混凝土繞流問題的方法。

3.1存在粉土、粉砂地層

根據地質報告，在科教城北站及延政大道站均存在砂質粉土地層。該層砂質粉土靈敏度高、強度低，呈流塑狀，極易發(fā)生蠕動和擾動，土層特性差。為此，加大泥漿比重，提高黏度，重視泥漿制作管理，將新漿黏度調至28 s，比重調至1.15；循環(huán)漿黏度調至25 s，比重調至1.2。

在采用性能匹配的泥漿的同時，要求成槽機操作人員在成槽過程中做到勻速抓土，減小對槽壁的擾動。

3.2防繞流鋼板不適應本地層

在工字鋼兩側、鋼筋籠外側由焊接38 mm的防繞流鋼板改為焊接600 mm寬防繞流鐵皮，在混凝土澆注過程中，混凝土壓迫鐵皮，使其張開后填充滿工字鋼和槽壁間的空隙。同時，注意現(xiàn)場下放鋼筋籠時對防繞流鐵皮的保護(圖2)。

(a)防繞流鋼板

(b)防繞流鐵皮圖2　防繞流鋼板改為防繞流鐵皮

4　混凝土繞流問題的解決效果

通過嚴格的施工控制，后續(xù)施工的195幅地下連續(xù)墻中，因混凝土繞流而導致鋼筋籠下放困難或不能密貼工字鋼腹板的共有5幅，占完成數量的2.6%，實現(xiàn)了地下連續(xù)墻混凝土繞流率控制在3%的目標(表4)。

表4控制混凝土繞流前后對比表

工況施工總數/幅繞流數/幅繞流率/%控制前501326控制后19552.6

解決地下連續(xù)墻施工中的混凝土繞流問題，避免了因混凝土繞流導致的修槽，節(jié)約了時間，保證了工期。同時，大大降低了圍護結構滲漏風險，確保了基坑及周邊建筑物穩(wěn)定，節(jié)約了基坑開挖過程中的堵漏費用。

5　結論

降低地下連續(xù)墻混凝土繞流率控制要點主要包括：

1)泥漿比重。新漿黏度28 s，比重1.15，pH值在8.0～8.5；循環(huán)漿黏度25 s，比重1.2，pH值在8.0～9.0，含砂率≤5%。

2)工字鋼接頭泥皮處理。使用定制的鏟板固定在成槽機斗架體上刷壁5遍，使用箱型刷壁器刷壁15遍。

3)防繞流鐵皮安裝。焊接防繞流鐵皮，鐵皮搭接需500 mm以上，現(xiàn)場下放鋼筋籠時注意對防繞流鐵皮的保護。

4)清底和換漿。先用液壓抓斗清除沉積在槽底部的淤泥、土渣，再氣舉反循環(huán)，用空氣壓縮器輸送壓縮空氣，以泥漿反循環(huán)法吸除淤泥、土渣，并置換槽內比重、黏度或含砂量過大的泥漿，使全槽泥漿都符合清底后的泥漿性能指標。

通過嚴格的施工控制，將混凝土繞流率從26%降至2.6%，說明采用性能匹配的泥漿，勻速抓土成槽，使用防繞流鐵皮，可以有效降低混凝土繞流率。

[1]魏綱.盾構隧道施工引起的土體損失率取值及分布研究[J].巖土工程學報,2010,32(9):1354-1360.

[2]易宏偉,孫鈞.盾構施工對軟黏土的擾動機理分析[J].同濟大學學報,2000,28(3):277-281.

[3]魏綱.盾構法隧道施工引起的土體變形預測[J].巖石力學與工程學報,2009,28(2):418-424.

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責任編輯：唐海燕

Methods of Reducing Concrete Flowing Around in Underground Diaphragm Wall Construction

The causes of concrete flowing around in underground diaphragm wall construction were analyzed.It was found that the main factors causing concrete flowing around were the silt or the sandy stratum and the maladjustment of the steel plate used for preventing flowing around.The methods adopted accordingly were using stickier slurry,grasping the soil with uniform velocity and using iron sheet to prevent flowing around.These solutions could avoid repairing grooves,save construction time and help meet deadlines of each project,while the leakage risk of the building envelope was greatly reduced.

underground diaphragm wall;flowing around of concrete;steel plate preventing flowing around;iron sheet preventing flowing around

10.3969/j.issn.1671-0436.2016.04.003

2016- 05- 05

劉振華(1983—)，男，工程師。

U213.3;TU753

A

1671- 0436(2016)04- 0012- 04