富水砂層地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制措施探討

曾紅兵　陸宏鑫

摘 要：南通市特有的富水砂層地質(zhì)對地下連續(xù)墻成墻質(zhì)量影響較大。南通市軌道交通 1 號線基坑開挖過程中，部分地下連續(xù)墻墻面出現(xiàn)較大鼓包、漏筋等缺陷。通過分析發(fā)現(xiàn)在沒有槽壁加固的情況下，采用降水與優(yōu)化泥漿配比等措施可較好地控制缺陷發(fā)生，可為后續(xù)城市軌道交通建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;富水砂層;地下連續(xù)墻;質(zhì)量;穩(wěn)定性;泥漿配比

中圖分類號：U45

地下連續(xù)墻是車站圍護結(jié)構(gòu)的一部分，在城市軌道交通工程結(jié)構(gòu)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，然而富水砂層條件下地下連續(xù)墻施工質(zhì)量控制難題卻一直困擾著工程建設(shè)者[1]。若不采取合理措施，富水砂層條件會使槽壁變形過大，甚至失穩(wěn)，導致地下連續(xù)墻產(chǎn)生鼓包、漏筋等質(zhì)量缺陷，進而延緩施工進度、威脅施工安全。南通市特有地質(zhì)條件又使這一問題較為突出，文章結(jié)合南通市軌道交通1號線實際建設(shè)情況，對相關(guān)問題進行初步探索。

1 工程概況與地質(zhì)水文

南通市軌道交通1號線一期工程北起平潮站，途徑港閘區(qū)、崇川區(qū)，止于南通經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)振興路站，全長39 km，共設(shè)車站28座，全部為地下車站。車站主體圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+混凝土支撐+鋼支撐的支護體系，地下連續(xù)墻標準幅寬6 m，厚800～1000mm，深30～50 m，基坑采用明挖法施工。

根據(jù)勘察資料，基坑開挖范圍內(nèi)地層屬第四系全新統(tǒng)（Q4）長江下游三角洲沖積層，自上而下可分為7 層：①填土層，②粉砂夾粉土層，③-1粉砂夾粉土層，③-2粉砂層，④-1粉質(zhì)黏土層，④-2粉質(zhì)黏土與砂質(zhì)粉土互層，⑤-1粉砂夾砂質(zhì)粉土層，⑤-1t粉質(zhì)黏土夾粉砂層，⑥粉砂層，⑦中砂層，局部④層缺失。車站標準段及端頭井底板一般位于③-2粉砂層，地下連續(xù)墻墻趾插入④-2層，局部位于⑤-1t層。

南通市地表水資源豐富，較大地表水體為長江、通呂運河、九圩港河等，根據(jù)勘察揭示的地層結(jié)構(gòu)和地下水埋藏條件，施工涉及的地下水類型主要為上層滯水及第一承壓水。潛水埋藏于①、②、③層中，勘察期間實測潛水穩(wěn)定水位埋深1.6～2.8 m，年變化幅度為1～2m。第一承壓水埋藏于④層以下，局部賦存于⑤-1t砂質(zhì)粉土夾粉砂層中，埋深3～4 m。

2 地下連續(xù)墻施工

工程開工后，針對富水砂層施工難題，各參建單位在圖紙與規(guī)范指導下結(jié)合施工經(jīng)驗進行了大膽嘗試，取得了較好效果，部分地下連續(xù)墻墻面平整、干燥，缺陷較少。但也有部分墻面出現(xiàn)較多鼓包、漏筋等缺陷，最大鼓包尺寸5 m×2 m，最大漏筋面積6 m×3 m，如圖 1、圖2所示。施工單位花費大量人力物力用于缺陷處置，給施工帶來較大干擾，相關(guān)施工措施及效果分析如表1所示。

3 原因分析

針對施工過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合南通市地質(zhì)水文條件，初步分析原因為以下幾方面。

（1）砂層地質(zhì)透水性強，結(jié)構(gòu)松散，不利于泥皮的生成與穩(wěn)定，且成槽機在上下提斗時會對槽壁產(chǎn)生局部負壓，頻繁的上下運動使槽壁保持穩(wěn)定較為困難。

（2）在富水砂層中進行成槽施工時，受地下水和砂粒污染影響，泥漿質(zhì)量惡化速度較快。砂粒在泥漿循環(huán)過程中，容易破壞已形成的泥皮，導致泥漿對槽壁的支撐作用受到破壞[2-5]。

（3）由于地下水位高，穩(wěn)定水位埋深淺，泥漿對槽壁的支撐壓力較小，槽壁變形大[6]。

（4）砂層特別是粉細砂層承載力低、沉降形變大，加之受管桿線遷改影響，局部填土不實，后期受施工荷載、負壓等因素影響，槽壁易產(chǎn)生較大變形甚至塌孔。

（5）成槽后受換漿、鋼筋籠吊裝、混凝土供應(yīng)等因素影響，澆注等待時間太長，槽壁變形大。

4 控制措施

4.1 主要控制措施

綜合工程實踐經(jīng)驗與缺陷形成原因，要有效提高富水砂層地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，需在優(yōu)化泥漿配比、降水等方面加強探索。

（1）槽壁加固。建議地下連續(xù)墻設(shè)計時優(yōu)先考慮槽壁加固工作量，地下連續(xù)墻轉(zhuǎn)角、重要部位選用850mm@600mm三軸攪拌樁加固，地下連續(xù)墻接縫采用旋噴樁注漿加固，該法可有效控制地下連續(xù)墻質(zhì)量缺陷。

（2）優(yōu)化泥漿參數(shù)。富水砂層條件中，泥漿比重、黏度等參數(shù)需適當調(diào)大，比重適當增大到1.1左右[7]，黏度增大到30 s左右，控制含砂率在4%，相關(guān)參數(shù)還需結(jié)合工點實際合理優(yōu)化，不是越大越好。泥漿優(yōu)先選用新型復(fù)合鈉基膨潤土泥漿[8]，配置簡單，效果好。

（3）勤換漿、勤廢漿。富水砂層中泥漿質(zhì)量惡化嚴重，成槽過程中需多次對槽段內(nèi)泥漿性能進行檢測，認真執(zhí)行換漿、廢漿措施。建議每修筑2～3幅地下連續(xù)墻后，將原有泥漿全部廢棄，全部重新配置新漿，確保泥漿性能指標，勤廢漿對提高地下連續(xù)墻質(zhì)量效果明顯。

（4）降水。建議成槽前合理降水，每2～3幅地下連續(xù)墻挖一口井，降水6～8 m。在槽壁加固缺失的情況下，降水對提高槽段土體穩(wěn)定性效果較好。

（5）控制泥漿液面高度。在地下水位較高情況下，為有效控制槽壁穩(wěn)定性須嚴格控制泥漿液面高度，英國學者認為至少要高出地下水位0.9～1.2 m，日本文獻則指出在松砂地層中最好高出2 m以上[9-10]，可借鑒上述經(jīng)驗合理控制，必要時可采用高導墻，提高泥漿液面。

4.2 施工過程管理

富水砂層地下連續(xù)墻施工過程中還應(yīng)加強細節(jié)控制，建議重點做好下述施工過程管理。

（1）合理調(diào)整抓斗寬度。適當增加抓斗寬度，每側(cè)可增加10～15 mm，防止縮孔露筋。

（2）重視時空效應(yīng)。開槽后應(yīng)加快施工，爭取在時效因素降低之前，結(jié)束槽段混凝土的澆筑，防止槽壁產(chǎn)生較大變形。因各種因素導致混凝土不能及時澆筑時，及時用成槽機輕抓1次。

（3）嚴禁堆載。地下連續(xù)墻施工期間槽段兩側(cè)應(yīng)禁止大量堆載（大型施工設(shè)備、鋼筋原材、型鋼等），鄰近地表可采用剛性地面或鋪設(shè)鋼板加以保護，避免堆載造成槽段側(cè)壓力過大，產(chǎn)生塌孔。

（4）嚴格控制提斗速度。在成槽過程中，抓斗的形狀、循環(huán)往復(fù)的提升和下降運動會改變槽段中泥漿的流動方式，使槽壁周圍土體的孔隙水應(yīng)力上升，當泥漿的流動方式從層流變化為湍流時，槽壁上的泥皮或土顆粒會受到?jīng)_蝕，使槽壁局部失穩(wěn)甚至整體破壞的風險增加。因此，應(yīng)嚴格控制抓斗的操作速度，不宜太快，這樣有利于降低泥漿質(zhì)量的劣化速度，控制抓土施工對槽壁的影響[11-15]。

（5）加強管線遷改施工質(zhì)量控制。管線遷改過程中加強對回填土類型與壓實質(zhì)量控制，必要時重新?lián)Q填、復(fù)壓。

5 結(jié)語

富水砂層條件下地下連續(xù)墻施工，必須采取有效的輔助措施，建議合理考慮增加槽壁加固工程量，對防治地下連續(xù)墻鼓包、漏筋、接縫滲水效果較好。在沒有槽壁加固的情況下，提前降水，合理配置泥漿、做好細節(jié)管理等措施是施工的關(guān)鍵。通過南通市軌道交通1號線的實踐經(jīng)驗，為類似地質(zhì)環(huán)境區(qū)域的地下連續(xù)墻施工質(zhì)量管控提供借鑒，后續(xù)還需結(jié)合監(jiān)測資料加以研究總結(jié)。

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收稿日期 2019-08-11

責任編輯 孫銳嬌

Discussion on construction quality control measures of underground continuous wall in water rich sand stratum

Zeng Hongbing， Lu Hongxin

Abstract： The unique water rich sand stratum geology in Nantong has a great influence on the quality of underground continuoas wall. In the process of foundation pit excavation of Nantong rail transit line 1， some of the walls of underground continuous wall have some defects such as big bulge， missing reinforcement and so on. Through the analysis， this paper identifies that in the case of no tank wall reinforcement， measures such as precipitation and optimization of cement ratio can better control the occurrence of defects， providing a reference for the subsequent rail transit construction.

Keywords： urban rail transit， water rich sand stratum， underground continuous wall， quality， stability， cement ratio

作者簡介：曾紅兵（1987—），男，工程師