降低深基坑地下連續(xù)墻滲漏水率施工技術(shù)

茆俊飛

上海市建設(shè)工程管理有限公司 上海 200031

1 概述

上海軌道交通銅川路站是上海軌交14號線和15號線的換乘車站，該站15號線為地下三層結(jié)構(gòu)，14號線為地下二層結(jié)構(gòu)，車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)均采用地連墻，地下三層車站標(biāo)準(zhǔn)段基坑深度達(dá)25.16m，圍護(hù)地連墻厚度為1200mm、深度48m，屬于超深基坑。

該工程水文地質(zhì)條件存在土層缺失，加上該地連墻工程深度深、厚度大，較一般地連墻施工難度大等原因的影響，可能會使地連墻產(chǎn)生滲漏水，地連墻防滲漏水不僅影響著基坑施工過程中的穩(wěn)定和安全，同時(shí)也關(guān)系著整個(gè)車站主體結(jié)構(gòu)回筑質(zhì)量。

2 滲漏原因和機(jī)理分析

造成軌道交通地下車站的地連墻滲水原因有很多：有施工中泥漿護(hù)璧性能差；地連墻接頭接縫處理不到位；地連墻混凝土沒有達(dá)到抗?jié)B性能要求或者因澆筑不當(dāng)造成墻體夾泥及施工冷縫等病害；基坑施工過程中變形過大造成相鄰兩幅地連墻接縫開裂等多種原因。針對最容易造成滲水的幾個(gè)原因，下面從自己實(shí)際參與銅川路站基坑施工中的收獲和經(jīng)驗(yàn)里，談?wù)勅绾谓档偷剡B墻滲漏水率的預(yù)防技術(shù)措施。

2.1 泥漿指標(biāo)不合適

由于地連墻成槽深度深、寬度大，且鋼筋籠需要分節(jié)下放，地連墻成槽至混凝土澆筑完成周期較長，因此對泥漿要求比較高?，F(xiàn)場施工過程中泥漿比重往往把控不足，存在不符合要求情況，會產(chǎn)生因塌孔造成的地連墻混凝土厚度不足或混凝土難以連續(xù)，產(chǎn)生地連墻滲水通道。

2.2 地連墻接頭接縫滲漏水

作為深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水下鋼筋混凝土地連墻，需滿足擋土擋水的要求，因此側(cè)向承受著水壓和土壓力。地連墻的施工工藝一般是分成多幅跳倉施工，然后再連成一個(gè)封閉的整體，然而相鄰兩幅地連墻之間連接的接頭接縫卻是比較薄弱的地方，往往此處容易產(chǎn)生滲漏水。

2.3 基坑變形造成地連墻接縫滲漏水

隨著基坑開挖，鋼支撐的架設(shè)及施加軸力是起到支撐基坑，平衡地連墻內(nèi)外壓力的作用。鋼支撐施加軸力若偏離設(shè)計(jì)值，較大較小均會造成基坑不同程度的變形，尤其是不均勻的鋼支撐軸力會造成基坑兩副相鄰的地連墻產(chǎn)生撕扯力，導(dǎo)致地連墻接縫產(chǎn)生滲漏水。

3 銅川路站地連墻滲漏水預(yù)防和控制技術(shù)措施

3.1 控制泥漿指標(biāo)降低滲漏病害

3.1.1 泥漿指標(biāo)過高過低的危害

地連墻工程施工過程中，泥漿的制備和清孔的質(zhì)量無論對于成槽質(zhì)量和地連墻混凝土順利澆筑都是重要因素。泥漿質(zhì)量差，主要危害有:

①泥漿稠度小，成槽過程中槽壁上難以形成有效果的護(hù)壁泥膜，導(dǎo)致槽壁穩(wěn)定性差容易產(chǎn)生塌孔事故。

②若泥漿稠度大，先行幅地連墻的接縫上面容易黏附較厚的泥皮，前后施工的兩幅地連墻接縫之間產(chǎn)生夾泥情況，成為滲漏水通道。

③泥漿稠度大，泥漿容易在鋼筋骨架上粘附，導(dǎo)致鋼筋與砼握裹力降低，地連墻體內(nèi)易形成含泥夾層，形成滲水通道。

3.1.2 泥漿指標(biāo)的控制

為確保泥漿指標(biāo),材料應(yīng)選用膨潤土，新制泥漿應(yīng)充分水化，貯放時(shí)間不少于24小時(shí)，根據(jù)土層情況及規(guī)范要求配置泥漿的配合比，并對配合比進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)驗(yàn)證。施工中如果需循環(huán)使用泥漿，應(yīng)通過沉淀處理并檢測合格后方可繼續(xù)使用[1]。

銅川路站地質(zhì)條件為地下深度5米及以下為砂性土，根據(jù)上海市工程建設(shè)規(guī)范地連墻施工規(guī)程規(guī)定:

①新制泥漿比重控制在1.03～1.10之間，泥漿粘度控制在22s～30s之間；

②每次地連墻成槽清孔后檢測泥漿比重，清孔后槽內(nèi)泥漿比重符合1.05～1.15；

③地連墻成槽和清基完成后，應(yīng)在槽段上部、中部、下部等三處取泥漿樣品進(jìn)行檢測驗(yàn)收。

3.2 地連墻施工采用橡膠鋼邊止水帶接頭提高防滲性

地連墻橡膠鋼邊止水帶接頭工藝（圖1所示），就是在每幅之間接頭處采用橡膠鋼邊止水帶作為接頭，橡膠鋼邊止水帶其柔型和防水性通過連續(xù)轉(zhuǎn)折曲線有效提高了地連墻接頭質(zhì)量及防滲性能[2]，其接頭的防滲效果比其他形式接頭工藝有明顯提高。

圖1 橡膠鋼邊止水地連墻接頭工藝示意圖

與傳統(tǒng)鎖口管工藝相比較，相同厚度的地連墻，該工藝的接頭滲流路徑更長、更曲折，且橡膠鋼邊止水帶有較好的延展性，在每幅地連墻受外力擠壓不均勻變形后，不會因錯(cuò)位而產(chǎn)生滲漏水通道。

3.2.1 地連墻橡膠鋼邊止水接頭主要優(yōu)點(diǎn)

①橡膠鋼邊止水接頭使用型鋼接頭箱固定及放置至地連墻槽段里，接頭箱緊貼后成槽的原土，還可以有效防止混凝土澆筑時(shí)發(fā)生的坍塌、埋管等情況。

②兩幅地連墻接縫處的混凝土凝固收縮時(shí)，因橡膠鋼邊止水帶有較好的延展性和彈性，使該接縫依然具有不錯(cuò)的密封性和防滲漏水效果。其次相鄰槽段成槽后立即開始清孔，再進(jìn)行接頭箱剝除，使接縫處及橡膠鋼邊止水帶不會附著泥皮，橡膠鋼邊止水帶能有效得和新的混凝土結(jié)合，從而提高相鄰兩幅地連墻的完整性和防水效果[3]。

3.2.2 地連墻接縫橡膠鋼邊止水接頭工藝施工流程（如圖2所示）

圖2 工藝流程圖

①地連墻成槽后，將夾有橡膠鋼邊止水帶的接頭箱和地連墻鋼筋龍分別吊放進(jìn)槽中，澆筑水下混凝土并養(yǎng)護(hù)；

②在相鄰槽段開挖成槽并清孔后，剝離接頭箱并安裝下一幅地連墻接縫的橡膠鋼邊止水帶；

③接頭箱剝離后，原有的橡膠鋼邊止水帶一側(cè)已被地連墻混凝土凝結(jié)固定住，另一側(cè)將與相鄰幅地連墻混凝土凝結(jié)固定。

3.3 采用鋼支撐伺服系統(tǒng)新工藝控制軸力穩(wěn)定基坑降低滲漏

鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)是由軟硬件一起結(jié)合組成的基坑水平位移控制智能系統(tǒng)，可以24小時(shí)實(shí)時(shí)智能調(diào)控鋼支撐軸力。鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)可控并自動(dòng)預(yù)加軸力，實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)整軸力來平衡地連墻內(nèi)外壓力，從而增加基坑剛性減少相鄰兩副地連墻不平衡的內(nèi)外壓力造成的接縫滲漏水[4]。

鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的組成（如圖3所示）：

圖3 鋼支撐軸力伺服系統(tǒng)的組成

①程控主機(jī)、顯示器（監(jiān)控室內(nèi)）；②數(shù)控泵站（緊鄰基坑一側(cè)）；③支撐頭總成（內(nèi)含液壓千斤頂，可與鋼支撐法蘭連接，圖4所示）；④操作平臺（可通過電腦、手機(jī)等設(shè)備遠(yuǎn)程控制）。

圖4 支撐頭總成及安裝

3.3.1 鋼支撐伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)

①取代了傳統(tǒng)鋼支撐人工預(yù)加軸力，支撐安裝速度更快且無軸力損失；實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化“鎖定保壓、加減軸力”，并做到“可視、可控、可調(diào)”[5]。

②對基坑軸力實(shí)時(shí)監(jiān)測并可對軸力進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高了深基坑開挖及支護(hù)施工過程中安全管理。

③將監(jiān)測信息與電腦、手機(jī)綁定，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程終端控制，實(shí)現(xiàn)信息化管理，有效的穩(wěn)定基坑，增加基坑剛性減少兩副相鄰的地連墻不平衡的內(nèi)外壓力導(dǎo)致的接縫滲水。

3.3.2 銅川路站基坑鋼支撐伺服系統(tǒng)的施工流程

①鋼支撐架設(shè)之前，在平整的場地上法蘭連接具有支撐頭總成的鋼支撐（如圖4所示）。

②根據(jù)銅川路站現(xiàn)場基坑開挖及支護(hù)形式，將支撐頭總成控制箱及泵箱沿基坑一側(cè)邊緣布置。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，將支撐頭總成、油管及數(shù)控泵箱的布置位置盡量做到線路最短布置。

③按照基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)吊裝每根鋼支撐。按照每道支撐的設(shè)計(jì)軸力設(shè)定控制值，支撐頭總成在系統(tǒng)的控制下自動(dòng)完成軸力的逐級施加，此時(shí)鋼支撐完成了對基坑的支護(hù)。

④伺服系統(tǒng)工作時(shí)，會采集監(jiān)測數(shù)據(jù)初始值并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測。系統(tǒng)24小時(shí)測量支撐軸力，低壓自動(dòng)補(bǔ)償，高壓自動(dòng)報(bào)警或者卸載，每道支撐都發(fā)揮承載力，整體控制基坑變形，使坑內(nèi)外的力達(dá)到平衡。

4 效果檢驗(yàn)

以上通過泥漿質(zhì)量控制提高地連墻混凝土質(zhì)量；使用橡膠鋼邊止水帶提高地連墻接頭質(zhì)量；采用鋼支撐軸力伺服控制軸力以減少基坑變形增加基坑剛性，這三種施工措施提高地連墻及基坑質(zhì)量降低了地連墻滲水率，在銅川路站基坑施工中得到應(yīng)用，并取得了較好的效果，實(shí)施后基坑滲水率明顯下降，未發(fā)現(xiàn)有明顯滲漏現(xiàn)象（如圖5所示銅川路站基坑地連墻止水效果），大大提高了施工進(jìn)度，降低了堵漏而導(dǎo)致的基坑長期暴露的風(fēng)險(xiǎn)，也為后續(xù)車站主體結(jié)構(gòu)施工創(chuàng)造了有利條件。

圖5 銅川路站基坑開挖中地連墻無滲漏水效果明顯

5 結(jié)束語

軌道交通地下車站內(nèi)因設(shè)備多且人流量大，因此對結(jié)構(gòu)防水要求標(biāo)準(zhǔn)很高，地連墻和車站主體結(jié)構(gòu)形成的疊合墻防水形式具體高效耐久等優(yōu)勢，已被地下車站設(shè)計(jì)及施工廣泛采用。該防水形式要求從源頭上加強(qiáng)管理地連墻施工質(zhì)量，其施工質(zhì)量是對下一步基坑開挖和結(jié)構(gòu)回筑施工起到最重要的基礎(chǔ)作用，且作為疊合墻防水形式的最關(guān)鍵一層防水結(jié)構(gòu)，因此提高地連墻施工質(zhì)量，降低地連墻滲漏水是非常關(guān)鍵的。

上海軌道交通工程發(fā)到至現(xiàn)如今，各施工工藝均有創(chuàng)新和改進(jìn)，選用新工藝且經(jīng)濟(jì)效益明顯的工藝也是上海軌交大力提倡的。本文通過結(jié)合工程地質(zhì)條件和上海地標(biāo)要求控制泥漿質(zhì)量從而提高地連墻施工質(zhì)量來降低滲水率；通過改進(jìn)接頭形式提高地連墻質(zhì)量來控制滲水率；通過采用伺服支撐系統(tǒng)新工藝來控制基坑變形從而控制滲水率均已成功運(yùn)用在上海軌交銅川路站工程實(shí)例中，止水效果明顯，基坑變形控制良好，具有可推廣性。