基坑地下連續(xù)墻施工質(zhì)量綜合檢測方法的探討

孫振鋒，劉傳新

（蘇交科集團股份有限公司 南京210017）

0 前言

城市地下空間的開發(fā)和利用是未來城鎮(zhèn)化建設和緩解“城市病”的必然趨勢，高層建筑、城市軌道交通、綜合管廊、跨?？缃ǖ赖裙こ谭脚d未艾。為避免工程施工對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響以及保障工程本體自身穩(wěn)定，地下連續(xù)墻作為鋼筋混凝土墻越來越多地應用到基礎(chǔ)工程中。然而對于開挖深度超過30 m的基坑，地下連續(xù)墻施工的難度會加大，成槽質(zhì)量控制嚴格，對于其施工質(zhì)量的檢測需求也越來越大。本文就現(xiàn)有的地下連續(xù)墻檢測方法展開探討，分析存在的問題和對策，希望能為相關(guān)工程提供參考經(jīng)驗。

1 檢測現(xiàn)狀

地下連續(xù)墻施工質(zhì)量的檢測依據(jù)除了現(xiàn)行的國家、行業(yè)標準外，部分省市還相繼制定了地方技術(shù)標準，通常情況下可以依照設計文件和圖紙說明，對槽壁垂直度、墻體混凝土質(zhì)量、混凝土強度、混凝土抗?jié)B性能等參數(shù)擬定方案實施檢測。

國家最新發(fā)布實施的《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收標準：GB 50202-2018》［1］中，地連墻成槽及墻體質(zhì)量的檢驗推薦采用表1 的方法。該標準指出：主控項目的質(zhì)量檢驗結(jié)果必須全部符合檢驗標準，一般項目的驗收合格率不得低于80%［1］。然而被廢止的《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范：GB 50202-2002》［2］中，地下墻質(zhì)量檢驗標準如表2所示。

表1 地下連續(xù)墻成槽及墻體檢測方法Tab.1 Detection Method for Slots and Walls of Underground Diaphragm Wall

從上述標準規(guī)范的變更可以看出，隨著近些年電子學和超聲波學被引進到基礎(chǔ)工程行業(yè)的檢測中［3］，超聲波檢測地下連續(xù)墻施工質(zhì)量的方法已得到行業(yè)內(nèi)的普遍認可［4-8］，成為最新標準的推薦檢測手段之一。

2 檢測方法及存在的問題

2.1 超聲波法

表2 地下墻質(zhì)量檢驗方法Tab.2 Quality Inspection Methods for Underground Diaphragm Wall

超聲波法屬于一種無損檢測技術(shù)，廣泛應用于醫(yī)學、生物工程、結(jié)構(gòu)探傷、工程勘探、工程檢測等領(lǐng)域。采用超聲波檢測混凝土質(zhì)量最早出現(xiàn)在20 世紀50 年代的美國，其后我國也逐步進入聲波法智能化檢測時代，在樁基檢測、基礎(chǔ)工程檢測中發(fā)揮著越來越重要的作用。

超聲波法檢測地連墻墻身質(zhì)量的手段類似于樁基檢測，皆是在混凝土結(jié)構(gòu)中預埋聲測管作為檢測通道，不同之處是前者聲測管數(shù)量相對較多，且多呈“之”字型布設。

2.2 鉆芯法

鉆芯法屬于一種半損傷的檢測技術(shù)手段，一是通過鉆取芯樣可以直觀反映混凝土內(nèi)部情況，二是依據(jù)芯樣的抗壓強度試驗獲得混凝土結(jié)構(gòu)強度。鉆芯法往往能反映出局部混凝土質(zhì)量情況，缺點在于難以掌握結(jié)構(gòu)體整體狀況。

現(xiàn)行的鉆芯法檢測混凝土強度的標準規(guī)范較多，如中國建筑科學研究院主編的《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程：CECS 03∶2007》［9］、住建部發(fā)布的《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程：JGJ/T 384-2016》［10］、《混凝土物理力學性能試驗方法標準：GB/T 50081-2019》［11］等，可根據(jù)上述標準規(guī)范來指導現(xiàn)場檢測作業(yè)。

2.3 存在的問題

⑴ 超聲波法存在檢測盲區(qū)。地下連續(xù)墻的厚度普遍介于0.5～1.2 m，加上探頭本身存有一定尺寸，在檢測小尺寸地連墻墻身或者槽段時效果較差，這與聲波在近場區(qū)存在相互干涉有關(guān)。此外，現(xiàn)場聲波測試參數(shù)的選取、采集質(zhì)量、波形異常等因素都會影響超聲波法的檢測效果。

⑵ 現(xiàn)行的規(guī)范標準缺乏對地連墻接頭部位的檢測方法和判定標準。地連墻的施工接頭有柔性接頭和剛性接頭若干類，在實際工程中不僅要滿足墻體受力，還要承擔止水的要求，因而對于施工過程中接頭部位的施工質(zhì)量缺乏指導和控制。

⑶ 廢止實施的文獻［2］中，缺乏對地連墻滲漏水的檢測方法和控制標準，而最新實施的文獻［1］中，雖然補充提出滲漏水的檢測，但將其列為一般項目，檢測方法不明確，同時只針對永久結(jié)構(gòu)，適用性大大降低，且難以進行有效管控。

⑷ 目前城市基坑設計中，地連墻往往被用作承擔止水帷幕的功能，地連墻入土深度加大的同時，還要有效阻斷含水層進入隔水層中，帶來施工難度加大和止水效果不理想等問題。現(xiàn)行標準規(guī)范缺乏明確的檢測手段和控制方法。

3 檢測案例

某基坑施工期間緊鄰地鐵站，擬建建筑分地上、地下兩部分，地下建筑分為3 層（埋深16.0 m）。地下連續(xù)墻設計深度超過50 m，已穿過強風化泥巖進入中風化泥巖，理論上能完全隔斷承壓含水層基坑內(nèi)外水力聯(lián)系。然而，施工期間鄰近的地鐵逐漸出現(xiàn)沉降變形，并引發(fā)監(jiān)測預警，隨后發(fā)起專家評估會。地鐵公司認為沉降變形是由于基坑降水施工引起，造成坑外地下水位持續(xù)下降而引發(fā)土體沉降，并要求建設單位采用TRD 工法進行補強加固，給建設單位帶來近2 000萬元的費用追加。

在后續(xù)施工過程中，建設單位不認可地連墻施工質(zhì)量，加之由于地連墻滲漏水缺陷問題造成己方損失，拒絕支付相關(guān)計量款項，且要求施工單位予以賠償。施工單位則認為：地連墻槽段深度、墻體完整性、墻體厚度、混凝土強度等質(zhì)量檢測，分別通過了施工單位的自檢、監(jiān)理旁站及抽檢，且地連墻的施工質(zhì)量經(jīng)建設單位委托的第三方檢測機構(gòu)的檢測（超聲波、鉆芯取樣），檢測結(jié)果表明施工質(zhì)量合格。

第三方檢測結(jié)果與實際是否相符存疑，遂引發(fā)工程質(zhì)量鑒定糾紛。

4 滲漏水檢測

在此次地下連續(xù)墻滲漏水鑒定糾紛中，地連墻設計圖紙已明確表明“兼做止水帷幕”。根據(jù)《建筑與市政工程地下水控制技術(shù)規(guī)范：JGJ 111-2016》［12］第6.4.2條，對封閉式隔水帷幕，宜通過坑內(nèi)抽水試驗，觀測抽水量變化、坑內(nèi)外水位變化等檢驗其可靠性。通過現(xiàn)場調(diào)查和資料收集，基坑僅存3 個降水井和7 個觀測井，試驗檢測井布置情況如圖1所示。

抽水試驗過程如下：

⑴ 抽水工作開始前，觀測各檢測井水位變化情況，記錄初始狀況。

⑵ 基坑內(nèi)KN01 首先進行抽水，抽水歷時約9.5 h，觀測坑內(nèi)外其他檢測井水位變化情況。

⑶ 基坑內(nèi)KN01、KN02 同時抽水，抽水歷時約12 h，觀測坑內(nèi)外其他檢測井水位變化情況。

⑷ 停止抽水，觀測各檢測井水位恢復情況，直至水位趨于穩(wěn)定。

圖1 檢測井示意圖Fig.1 Schematic Diagram of the Detection Well

整個不間斷抽水試驗共歷時27 個小時，現(xiàn)場抽水試驗檢測結(jié)果如圖2所示。

圖2 各檢測井水位變化曲線Fig.2 Duration Curve of Water Depth Drop of Each Detection Well

通過圖2可以看出：

⑴ 基坑內(nèi)逐步抽水過程中，基坑外的觀測井水位存在顯著的同步下降趨勢，直接說明了基坑內(nèi)外水力聯(lián)系密切。

⑵ 在初始階段坑內(nèi)水位下降迅速，但逐步下降緩慢、趨于穩(wěn)定，說明坑內(nèi)地下水有充足的補給源。

⑶ 停止抽水后，基坑內(nèi)外地下水位迅速恢復。從圖2可以看出，各檢測井歷時很短即能基本恢復至穩(wěn)定水位，也間接反映地下水補給較快、地層透水性強。

⑷ 綜上，基坑內(nèi)外水位變化存在基本同步下降和回升的趨勢，且恢復速率近于相似，因此檢測結(jié)論認為該基坑地下連續(xù)墻存在嚴重的滲漏缺陷。

為進一步分析地連墻的止水效果，采用Visual ModFlow 軟件建立該基坑的水力滲流三維數(shù)值模型。三維數(shù)值模型如圖3 所示，以基坑為中心將邊界設置在抽水影響范圍以外。同時結(jié)合現(xiàn)場抽水試驗資料，再對模型進行參數(shù)反演和驗證。

在三維數(shù)值反演計算過程中，將抽水井檢測得到的涌水量代入模型進行模擬計算，再對比計算結(jié)果和實測水位變化情況。通過反復調(diào)整水文地質(zhì)參數(shù)，獲得如表3 所示的較為符合實際水文地質(zhì)條件的參數(shù)。其中，反演結(jié)果表明數(shù)值模擬水位變化和實測水位變化規(guī)律基本一致，如圖4 所示。數(shù)值模擬結(jié)果能夠反映實際抽水試驗中的水位變化，從而真實地反映出地層的滲流特征。

圖3 參數(shù)分區(qū)示意圖Fig.3 Partition Schematic of Parameters

表3 水文地質(zhì)參數(shù)反演結(jié)果Tab.3 Inversion Results of Hydrogeological Parameters

5 結(jié)語

⑴ 在上述地連墻滲漏水檢測案例中，得到相關(guān)地連墻區(qū)域等效水平滲透系數(shù)為0.25 m/d～5.55 m/d（2.89×10-4cm/s～6.42×10-3cm/s）。根據(jù)基坑設計圖紙說明，要求地連墻作為截水帷幕的滲透系數(shù)宜小于1.0×10-6cm/s，與檢測結(jié)果差距明顯。雖然第三方檢測報告表明地連墻墻身完整，墻體強度符合規(guī)范要求，但從滲漏水檢測結(jié)果看，當前坑內(nèi)外存在明顯的水力聯(lián)系，地連墻作為止水結(jié)構(gòu)存在滲漏缺陷。因此，基于收集的材料和抽水試驗情況，認為該基坑地下連續(xù)墻其作為止水帷幕的防滲效果不滿足相關(guān)設計規(guī)范的要求。

⑵ 在目前的城市基坑開挖過程中，往往會出現(xiàn)比鄰重要的交通線路（如鐵路、公路、橋梁、軌道交通）和高層建筑的現(xiàn)象?；咏邓顒觿荼赜绊懼苓叚h(huán)境的安全：其一，降水活動會造成砂土、粉土等含水層的顆粒流失，引起周邊地面沉降變形；其二，降水活動會造成基坑外水位下降，改變了周邊環(huán)境水土平衡條件，引發(fā)不利后果。因此，采用地下連續(xù)墻兼做止水帷幕的作用和需求會趨于加大。

⑶ 基于目前的檢測標準規(guī)范和檢測方法來看，地下連續(xù)墻施工質(zhì)量的檢測手段仍需要不斷改進和提升，一是要進一步明確滲漏水檢測方法和控制指標，二是要提升地連墻施工接頭部位的檢測手段；從工程經(jīng)驗來看，槽段間接頭接縫夾泥程度和位置影響著地連墻整體作為止水帷幕密封的完好狀態(tài)；此外，施工質(zhì)量檢測機構(gòu)的理念也需要發(fā)生轉(zhuǎn)變。第三方檢測機構(gòu)常常只考慮超聲波、鉆芯等常規(guī)手段制定方案實施檢測，簡單地把地連墻看作圍護結(jié)構(gòu)實體，缺乏對地連墻設計需求的理解和對周邊環(huán)境影響的認識，因此給出的檢測結(jié)論不夠全面，間接影響檢測行業(yè)的信譽力。

⑷ 借鑒其他行業(yè)檢測手段應用到地連墻施工質(zhì)量檢測中，應成為未來進一步研究和發(fā)展的趨勢，比如已有的電法檢測、磁法檢測、示劑追蹤等方法，可以在行業(yè)內(nèi)進行逐步推廣和實施，從而提升地連墻施工質(zhì)量的綜合檢測能力。