基于RSD軟件計(jì)算的嚴(yán)重缺陷地連墻支護(hù)研究

韓春文　任智　袁良　許明亮　楊武

摘要：利用鉆孔取芯、聲波透析、結(jié)構(gòu)掃描等多種檢測(cè)手段，對(duì)缺陷地連墻質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。在深入分析地連墻缺陷產(chǎn)生原因后，以工期、安全、有效、低成本為原則，提出了“地連墻+H型鋼柱+混凝土內(nèi)支撐”的支護(hù)體系;利用RSD基坑支護(hù)計(jì)算軟件證明了方案的合理性。通過(guò)實(shí)際開(kāi)挖，證明了此套支護(hù)方案的可行性。

關(guān)鍵詞：基坑支護(hù);地連墻;H型鋼板;RSD

中圖分類號(hào)：TP31;TU47

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1001-5922（2022）06-0098-05

Research on support of severely defective diaphragm wall based on RSD software calculation

HAN Chunwen， REN Zhi， YUAN Liang， XU Mingliang， YANG Wu

（Beijing Urban Construction Group Co.， Ltd.， Beijing 100088， China

）

Abstract：This paper uses multiple testing methods such as drill core method， cross-hole sonic logging， structural scanning， etc. to evaluate the quality of defective ground connecting walls. After in-depth analysis of the causes of ground wall defects， based on the principles of construction period， safety， effectiveness， and low cost， the supporting system of “ground wall + H-shaped steel column + concrete internal support” was proposed for the first time. Using RSD foundation pit support calculation software to prove the rationality of the scheme. The actual excavation proves the feasibility of this set of supporting schemes.

Key words：foundation pit support; diaphragm wall; H-shaped steel column; RSD

隨著高層建筑的不斷涌現(xiàn)，深基坑支護(hù)設(shè)計(jì)和施工也越來(lái)越復(fù)雜[1-3]。由于地下連續(xù)墻具有整體性好、抗側(cè)剛度大，既可以作為開(kāi)挖階段的維護(hù)結(jié)構(gòu)和止水帷幕，也可以作為地下室的外墻，同時(shí)施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響小。因此，在周邊環(huán)境有較高保護(hù)要求的深基坑工程中應(yīng)用越來(lái)越廣泛[4-5]。

常見(jiàn)的地連墻缺陷有墻體槽段間接頭處存在透水、夾泥現(xiàn)象，墻體存在麻面、鼓包、孔洞、露筋、水平鋼筋變形、混凝土疏松、凸肋及滲水等現(xiàn)象[6];兩墻合一”式地下連續(xù)墻質(zhì)量缺陷的處理，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)施工期間的安全性及使用期間的耐久性[7]。本文基于地連墻存在的嚴(yán)重質(zhì)量缺陷問(wèn)題，創(chuàng)新的提出了一套合理可行的支護(hù)體系，對(duì)類似工程起到借鑒作用。

1地連墻缺陷情況及原因

1.1工程概況

BRAC大學(xué)新校區(qū)建設(shè)工程位于孟加拉國(guó)首都達(dá)卡市區(qū)，占地面積2.2萬(wàn)m²，為一棟單體建筑，總建筑面積14.86萬(wàn)m²，分為地下3層，地上13層?；A(chǔ)典型埋深12.0、15.50 m，土方開(kāi)挖典型深度15.80 m。擬建場(chǎng)地地質(zhì)條件復(fù)雜，原為水塘，后經(jīng)過(guò)回填，局部回填土達(dá)10.0 m，現(xiàn)場(chǎng)地經(jīng)過(guò)平整后地勢(shì)較為平坦，地淺層土主要由黏性土、砂土構(gòu)成，同時(shí)周圍建筑鱗次櫛比，且紅線距地連最小距離為3.91 m;圖1為基坑周圍建筑物平面圖。

1.2缺陷地連墻檢測(cè)

基坑支護(hù)采用地下連續(xù)墻形式，同時(shí)兼做地下室外墻，設(shè)計(jì)墻厚為600 mm，配筋如圖2所示。

該工程基礎(chǔ)樁及地下連續(xù)墻在進(jìn)場(chǎng)之前已施工完成，進(jìn)場(chǎng)后負(fù)責(zé)土方開(kāi)挖及深基坑支護(hù)等后續(xù)工程。鑒于業(yè)主并未提供地連墻施工記錄及地連墻檢驗(yàn)資料，組織對(duì)局部地連墻邊緣探挖土方。在土方局部開(kāi)挖后，明顯發(fā)現(xiàn)地連墻存在嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，主要的質(zhì)量缺陷包括混凝土夾渣、大面積漏筋、接縫處夾泥漏水、混凝土強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)，具體如圖3所示。

為全面調(diào)查該工程地連墻質(zhì)量情況，委托專業(yè)單位隨機(jī)抽取了10幅地連墻，每幅地連墻設(shè)置3～4個(gè)檢測(cè)孔，間距1.5 m，進(jìn)行鉆孔取芯及跨孔超聲波檢測(cè)，具體結(jié)果如圖4所示。同時(shí)，采用混凝土鋼筋檢測(cè)儀對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋配置進(jìn)行抽樣檢測(cè)，為內(nèi)支撐支護(hù)體系設(shè)計(jì)提供支撐。

根據(jù)芯樣外觀判斷，混凝土離析、夾泥、強(qiáng)度低等芯樣不佳的情況比較普遍，地連墻接縫處滲漏水，且缺陷多集中在地連墻上部0～7.5 m內(nèi)及下部10.5～14.5 m內(nèi)，均在基坑開(kāi)挖深度范圍內(nèi)。另外，37^#地下連續(xù)墻鉆穿后揭示，墻底標(biāo)高與設(shè)計(jì)要求標(biāo)高相差1.8 m。

鉆孔取芯和聲波透射揭示，在全部29個(gè)孔中，共17孔有明顯缺陷。按墻編號(hào)統(tǒng)計(jì)，在10幅地下連續(xù)墻中，51^#、60^#、68^#地連墻判定為不合格，不合格率30%。結(jié)構(gòu)掃描揭示，鋼筋保護(hù)層厚度50%不合格，地連墻土方開(kāi)挖側(cè)缺筋40%，T16鋼筋實(shí)際未探測(cè)到，與設(shè)計(jì)圖紙不符。0C585AF0-5821-44B1-B273-95B397AF6ACB

1.3缺陷地連墻原因分析

經(jīng)調(diào)查，3幅不合格的地連墻普遍存在大面積露筋、鼓肚及夾渣問(wèn)題。這是由于基坑西南側(cè)上部8～10 m厚回填土松散，在地連墻施工過(guò)程中易塌孔，造成這一區(qū)域內(nèi)的地連墻混凝土質(zhì)量普遍較差，且有些芯樣中甚至夾有碎磚塊和塑料袋等建筑垃圾。

影響地連墻承載力的主要因素為受力鋼筋較原設(shè)計(jì)缺少40%。地連墻設(shè)計(jì)圖紙中正彎矩段（向基坑內(nèi)）的配筋為T(mén)20-100+T16-100，負(fù)彎矩段（向基坑外）的配筋為T(mén)20-100，按此配筋的地連墻抗彎承載力設(shè)計(jì)值分別為1 000、655 （kN·m）/m。按中國(guó)規(guī)范永久結(jié)構(gòu)除以1.35的荷載分項(xiàng)系數(shù)作為彎矩計(jì)算值，分別為740、485 （kN·m）/m。而地連墻正彎矩段（向基坑內(nèi)）的實(shí)際配筋為T(mén)20-100，負(fù)彎矩段（向基坑外）的實(shí)際配筋為T(mén)20-100?；炷翉?qiáng)度按C20考慮，此配筋的地連墻正、負(fù)彎矩段的抗彎承載力設(shè)計(jì)值均為655（kN·m）/m，按中國(guó)規(guī)范永久結(jié)構(gòu)除以1.35的荷載分項(xiàng)系數(shù)作為彎矩計(jì)算值限制，為485（kN·m）/m。地連墻抗彎承載力設(shè)計(jì)值降低34%。為了避免基坑在開(kāi)挖過(guò)程中產(chǎn)生安全事故，需要對(duì)地連墻采取加固措施。

2支護(hù)體系選型

缺陷地連墻的支護(hù)設(shè)計(jì)為不影響地下室結(jié)構(gòu)施工，常采用坑外補(bǔ)樁的設(shè)計(jì)方案。但若樁間距過(guò)大，土壓力仍直接作用于缺陷地連墻之上，且新補(bǔ)樁無(wú)法與地連墻，協(xié)同變形，并且施工大量的灌注樁對(duì)整體工期影響大，同時(shí)對(duì)成本投入造成嚴(yán)重影響。另一種常采用的加固方案是，分段局部開(kāi)挖地連墻后，在基坑內(nèi)側(cè)及時(shí)施工疊合層，但由于開(kāi)挖后地連墻已產(chǎn)生了相應(yīng)的彎曲變形，此時(shí)再施工疊合層，對(duì)原地連墻的承載力提高程度有待探討，且施工周期較長(zhǎng)。

最終針對(duì)該工程質(zhì)量缺陷，以工期、安全、有效、低成本為原則，通過(guò)深入研究，采用在地連墻內(nèi)側(cè)（開(kāi)挖面）按間距2 m設(shè)置臨時(shí)H型鋼樁，與內(nèi)支撐腰梁形成縱橫交錯(cuò)的主次梁，再與地連墻形成梁板結(jié)構(gòu)，共同承擔(dān)地連墻外側(cè)的主動(dòng)土壓力，構(gòu)成“地連墻+H型鋼柱+混凝土內(nèi)支撐”支護(hù)體系，具體如圖5所示。

為保證H型鋼樁與地連墻協(xié)同工作，H型鋼樁與地連墻之間設(shè)置25^#工字鋼短柱，豎向@500 mm一道。短柱與H型鋼樁采用焊接連接，與地連墻連接處設(shè)置鋼板，鋼板與地連墻間20 mm空隙采用巴斯夫灌漿料灌實(shí)，具體如圖6所示。

3支護(hù)體系強(qiáng)度計(jì)算

為簡(jiǎn)化計(jì)算模型，將H型鋼按地連墻的抗彎剛度等效代換成地連墻的厚度，具體公式如下[8-10]：

4基坑監(jiān)測(cè)

利用監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)建筑物豎向位移、樁頂水平位移、地面沉降、樁頂豎向位移、H型鋼柱水平位移、深層土體水平位移、地下水位等監(jiān)測(cè)項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。從2018年12月至2019年10月，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均正常，特別是在承臺(tái)筏板混凝土澆筑完成后，各監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定。實(shí)際開(kāi)挖與監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，該支護(hù)方案是合理可行的。

5結(jié)語(yǔ)

（1）通過(guò)對(duì)地連墻質(zhì)量評(píng)估及缺陷原因分析，以工期、安全、可實(shí)施、低成本為原則進(jìn)行支護(hù)方案深入研究，提出了以缺陷地連墻為板、H型鋼樁為次梁、混凝土支撐梁為主梁的“地連墻+H型鋼柱+混凝土內(nèi)支撐”支護(hù)體系。該體系具有剛度大、受力合理、后期拆除便捷等特點(diǎn);

（2）混凝土內(nèi)支撐平面剛度大，節(jié)點(diǎn)可靠，桿件布置靈活，拆除不占用關(guān)鍵工期。對(duì)于存在嚴(yán)重質(zhì)量缺陷的地連墻，采用多道混凝土內(nèi)支撐可提高支護(hù)體系的水平支撐剛度，降低地連墻的彎矩及剪力，控制基坑變形;

（3）施作“兩墻合一”的地連墻時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格遵守設(shè)計(jì)方案，嚴(yán)格把控施工工藝及質(zhì)量，極大限度地避免墻體夾雜、孔洞、混凝土成型質(zhì)量差、地下連續(xù)墻滲水、鋼筋缺失等質(zhì)量問(wèn)題。

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