富水軟土地質(zhì)超深地下連續(xù)墻窩泥、夾泥滲漏防控

李志明，伊容冰，王 飛，位英超，張 超

（中國建筑第八工程局有限公司，天津 300450）

0 引言

隨著我國城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn)，地鐵工程不斷增加，地下連續(xù)墻在深基坑施工中得到廣泛應(yīng)用。在富水軟土地質(zhì)條件下，超深地下連續(xù)墻的防滲漏至關(guān)重要。其中墻幅窩泥、墻縫夾泥在基坑內(nèi)外高水頭差作用下很容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷，是造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏的主要原因，并引起行業(yè)重視。

1 工程概況

天津市濱海新區(qū)軌道交通Z4線11標(biāo)大沽船廠站為地下3層雙柱三跨島式站臺(tái)結(jié)構(gòu)，總長213.3m，采用明挖順作法施工，基坑開挖深度24.99～26.79m。

1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工概況

車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系，地下連續(xù)墻共計(jì)84幅，地下連續(xù)墻頂標(biāo)高為2.700m，深度為44.2～48.2m，厚1.0m，標(biāo)準(zhǔn)幅寬6.0m。

地下連續(xù)墻采用德國寶峨GB50成槽機(jī)成槽，復(fù)合鈉基膨潤土泥漿護(hù)壁，導(dǎo)管法灌注混凝土，工字鋼作為接頭。

1.2 工程地質(zhì)及水文

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告顯示，本工程地下連續(xù)墻施工區(qū)域的主要軟土地層包括：黏土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂，其中⑥2及⑥21淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層厚度達(dá)16.5m。本次詳細(xì)勘察期間，上部潛水水位埋深0.50～3.00m（高程 -0.340～2.170m），水頭較高。潛水接受大氣降水和地表水入滲補(bǔ)給，地下水具有明顯的豐枯水期變化，豐水期水位上升，枯水期水位下降。第1層微承壓水主要賦存在第Ⅱ陸相層中的⑧2黏質(zhì)粉土、第Ⅲ陸相層⑨2黏質(zhì)粉土、⑨24粉砂、⑨25細(xì)砂及第Ⅱ海相層的⑩2黏質(zhì)粉土、⑩24粉砂及⑩25細(xì)砂中，高程-42.570～-18.670m，基本呈層狀分布；第2層微承壓水主要賦存在第Ⅳ陸相層中的?2、?42黏質(zhì)粉土及?24、?4粉砂中，高程 -55.910～-43.440m，基本呈層狀分布，局部與第1層微承壓水連通。

2 地下連續(xù)墻夾泥原因分析

2.1 墻幅窩泥

2.1.1 清底不徹底

地下連續(xù)墻墻幅窩泥的主要來源為槽底沉渣?；炷翝仓r(shí)，下料沖擊力大，處于導(dǎo)管下方的沉渣被沖起，一部分沉渣懸浮于泥漿中，另一部分與混凝土摻混。隨著混凝土澆筑時(shí)間延長，懸浮于導(dǎo)管附近的泥渣又沉落在混凝土表面上，槽內(nèi)混凝土呈覆蓋狀流動(dòng)時(shí)，混凝土表面的沉渣易被夾在混凝土中。轉(zhuǎn)角處地下連續(xù)墻混凝土澆筑時(shí)流線呈弧形，造成轉(zhuǎn)角處泥渣不能全部擠升，導(dǎo)致轉(zhuǎn)角處混凝土有泥渣堆積。2根導(dǎo)管澆筑時(shí)，導(dǎo)管附近的沉渣被相向推擠至導(dǎo)管間混凝土分界面，導(dǎo)致分界面處存在泥渣。

2.1.2 泥漿比重過大

泥漿比重過大造成混凝土流動(dòng)性變差，導(dǎo)致槽端部分位置未被混凝土填充及導(dǎo)管間混凝土交界面存在泥漿。

2.1.3 導(dǎo)管使用不合格

1）導(dǎo)管埋深小 混凝土澆筑時(shí)，導(dǎo)管埋深過小，導(dǎo)致導(dǎo)管易拔空或混凝土表面的浮漿卷入混凝土內(nèi)，造成墻幅窩泥。

2）導(dǎo)管提升過猛 過猛提升導(dǎo)管導(dǎo)致導(dǎo)管底口易拔出原混凝土面，當(dāng)導(dǎo)管重新插入已澆混凝土內(nèi)時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)的泥漿涌入，導(dǎo)致混凝土夾泥。如果導(dǎo)管重新插入時(shí)未插入至混凝土內(nèi)而進(jìn)行澆筑，則會(huì)在新老混凝土面上形成一條水平縫，縫內(nèi)存在泥漿。

3）導(dǎo)管攤鋪面積不夠 若混凝土的有效流動(dòng)半徑小于導(dǎo)管與導(dǎo)管的間距，則導(dǎo)致部分位置澆筑不到被泥漿填充。

4）導(dǎo)管接頭不嚴(yán)密 導(dǎo)管接頭氣密性差，泥漿滲入導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч苈{造成墻幅窩泥。

2.1.4 混凝土澆筑作業(yè)不合理

1）首批灌入混凝土量不足，造成下料沖擊力不能將導(dǎo)管底部的泥漿沖開，導(dǎo)致混凝土和泥漿不能完全隔開，形成墻幅窩泥。

2）澆筑速度太快會(huì)在混凝土上升面形成鋸齒狀裂縫，泥漿被卷入混凝土鋸齒狀裂縫造成墻幅窩泥。

3）澆筑間隔時(shí)間過長造成混凝土初凝流動(dòng)性變差，繼續(xù)澆筑的混凝土?xí)斊圃炷另攲由仙?，?dǎo)致墻幅窩泥。

4）澆筑混凝土?xí)r，若槽壁坍塌或泥皮脫落，則混凝土內(nèi)會(huì)存在掉落的泥渣和泥皮，導(dǎo)致墻幅窩泥。

2.2 墻縫夾泥

2.2.1 清底不徹底

槽底存在泥渣，混凝土澆筑時(shí)產(chǎn)生的沖擊力將導(dǎo)管附近的泥渣推擠至接縫處，導(dǎo)致墻縫夾泥。

2.2.2 接縫清理不到位

1）先行幅接縫處成槽垂直度差 超深地下連續(xù)墻使用常規(guī)液壓抓斗抓土?xí)r存在嚴(yán)重的抓斗上浮現(xiàn)象，導(dǎo)致成槽垂直度較差。先行幅接縫處成槽垂直度差，極易導(dǎo)致后行幅成槽時(shí)接縫刷壁不到位，泥土泥皮不干凈，造成墻縫夾泥。

2）工字鋼接頭與槽壁之間存在空隙 接頭與槽壁之間存在空隙，一般為7cm左右，混凝土易產(chǎn)生繞流，繞流混凝土一旦與工字鋼板粘連，難以清除，導(dǎo)致抓斗設(shè)備在施工后行幅槽段時(shí)無法進(jìn)入繞流部位，清理不干凈。

3）槽壁坍塌 如果槽壁坍塌，則會(huì)擴(kuò)大工字鋼接頭與槽壁之間的空隙，造成混凝土繞流，導(dǎo)致接縫處清理不干凈。槽壁坍塌的主要原因?yàn)椋孩俨蹆?nèi)護(hù)壁泥漿比重過小造成支護(hù)應(yīng)力不足，導(dǎo)致槽壁坍塌、擴(kuò)孔；②粗暴下放鋼筋籠導(dǎo)致槽壁坍塌、擴(kuò)孔。

4）刷壁不徹底 后行幅地下連續(xù)墻成槽后，對(duì)接縫處的泥皮、泥渣清理不干凈，刷壁不徹底，導(dǎo)致墻縫夾泥。

2.2.3 成槽后混凝土澆筑間隔時(shí)間過長

若成槽后未及時(shí)澆筑混凝土，間隔時(shí)間過長，泥漿會(huì)嚴(yán)重沉淀，在接縫處形成較厚的泥皮，造成墻縫夾泥。

2.2.4 混凝土澆筑時(shí)翻漿

澆筑混凝土?xí)r，翻漿混凝土使泥漿落在接縫處，造成墻縫夾泥。

3 地下連續(xù)墻窩泥、夾泥的預(yù)防措施

3.1 控制成槽垂直度

本工程采用德國寶峨GB50成槽機(jī)成槽，成槽機(jī)配備有垂直度顯示儀表和自動(dòng)糾偏裝置，成槽過程檢測抓斗垂直度，時(shí)時(shí)糾偏。采用超聲波檢測成槽垂直度，確保垂直度≤1/300。

3.2 工字鋼外側(cè)增設(shè)防繞流裝置

本工程采用工字鋼接頭止水，在工字鋼翼緣鋼板外側(cè)通長焊接鍍鋅鐵皮，如圖1所示，混凝土澆筑時(shí)，在混凝土的流動(dòng)作用下鐵皮張開，可防止混凝土繞流。在鐵皮外側(cè)還可焊接鋼筋，減少槽壁與接頭的空隙，對(duì)混凝土繞流起輔助作用。

圖1 工字鋼接頭大樣

3.3 控制接頭刷壁質(zhì)量

本車站刷壁方法主要采用自制強(qiáng)制式刷壁機(jī)，固定于成槽機(jī)抓斗上，利用鋼抓斗張開力使刷壁器在刷壁過程中能緊貼接頭處，反復(fù)幾次，直到刷壁機(jī)上沒有泥皮、泥渣，并采用超聲波檢測地下刷壁質(zhì)量，確保刷壁效果。

在混凝土強(qiáng)度不高時(shí)要及時(shí)清理繞流混凝土，若繞流混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度，可采用沖擊鉆機(jī)破除清理繞流混凝土，確保刷壁質(zhì)量。

3.4 地基預(yù)處理

3.4.1 水泥土攪拌樁加固

為防止軟土地層槽壁坍塌，尤其是在地質(zhì)條件較差的情況下，可在槽壁兩側(cè)采用1 000mm@400mm水泥土攪拌樁進(jìn)行地基加固，加固至軟土地層底以下≥0.5m。嚴(yán)格控制樁體位置、樁徑、咬合量和垂直度，確保地基加固質(zhì)量。

3.4.2 高壓旋噴樁嵌縫

圖2 接頭處高壓旋噴樁布置

3.4.3 預(yù)埋注漿袖閥管

袖閥管適用于砂層、淤泥及淤泥質(zhì)土，注漿深度≤50m。地下連續(xù)墻施工時(shí)，在接縫工字鋼接頭處預(yù)埋注漿袖閥管，如圖3所示，地下連續(xù)墻施工完成后進(jìn)行超細(xì)水泥注漿封堵。

圖3 袖閥管加固

3.5 加強(qiáng)泥漿質(zhì)量控制

1）泥漿液面 控制泥漿液面位于地下水位0.5m以上，液面如下降應(yīng)及時(shí)補(bǔ)漿，以防槽壁坍塌。

2）控制泥漿比重 本工程上部存在較厚的淤泥質(zhì)土層，成槽中容易坍塌，下部存在較厚的粉砂、細(xì)砂層，在抓斗擾動(dòng)的作用下易導(dǎo)致槽壁坍塌。因此本工程在泥漿指標(biāo)控制上要提高泥漿比重，以增加泥漿護(hù)壁能力，但泥漿比重提高要適當(dāng)，不能提高過大，否則易造成混凝土流動(dòng)不暢，導(dǎo)致部分位置無混凝土填充。針對(duì)粉細(xì)砂及淤泥層地質(zhì)，通常要求泥漿比重為1.03左右。

3.6 合理選擇清底方式

本工程采用二次清底工藝減少沉渣厚度。第1次清底換漿在成槽后鋼筋籠吊放前，采用抓斗直接挖除槽底淤積物；第2次清底換漿在鋼筋籠吊放后混凝土澆筑前，因本工程地質(zhì)條件較差，為防止清底時(shí)造成槽壁坍塌，采用正循環(huán)法清除槽底淤積物。

3.7 控制鋼筋籠下放

在吊裝鋼筋籠下放入槽時(shí)，通過計(jì)算好的吊點(diǎn)使吊起的鋼筋籠呈自然垂直狀態(tài)，吊點(diǎn)中心對(duì)準(zhǔn)槽段中心進(jìn)行下放。鋼筋籠入槽過程宜輕緩，避免鋼筋籠產(chǎn)生橫向擺動(dòng)沖撞槽壁，引發(fā)槽壁坍塌。

3.8 控制混凝土澆筑質(zhì)量

3.8.1 澆筑導(dǎo)管的使用和控制

1）控制導(dǎo)管埋深 混凝土澆筑時(shí)，導(dǎo)管插入混凝土的埋深為2～6m，否則處于混凝土上升面的浮漿會(huì)被卷入混凝土內(nèi)。

2）控制導(dǎo)管提升 隨混凝土澆筑，導(dǎo)管應(yīng)緩慢提升，不能猛拔。

3）控制導(dǎo)管攤鋪面積 控制2根導(dǎo)管之間的水平距離在1.5～3.0m，槽壁與導(dǎo)管的水平間距在1.5m以內(nèi)。避免部分位置澆筑不到導(dǎo)被泥漿填充。

4）控制接頭氣密性 澆筑導(dǎo)管接頭處采用粗絲扣，并設(shè)橡膠圈密封，避免泥漿滲入導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч苈{。

3.8.2 混凝土澆筑技術(shù)要求

1）控制首批灌入混凝土量 確保首批混凝土灌入量充足，使其下料產(chǎn)生的沖擊力能把導(dǎo)管中的泥漿擠出，避免造成墻幅窩泥。

2）控制澆筑速度 確保槽內(nèi)混凝土澆筑上速度在2.0～3.0m/h，避免因混凝土澆筑速度過快在上升面形成鋸齒狀裂縫，從而導(dǎo)致墻幅窩泥。

3）控制澆筑間隔時(shí)間 確保混凝土澆筑快速連續(xù)進(jìn)行，中途間隔時(shí)間不超過混凝土初凝時(shí)間。

4）控制澆筑時(shí)槽壁局部塌孔和泥皮崩落 混凝土澆筑時(shí)若槽壁塌孔和泥皮脫落，可將掉落的泥渣和泥皮吸出，繼續(xù)澆筑混凝土。

5）控制成槽后混凝土澆筑間隔時(shí)間 成槽后及時(shí)清底、刷壁、一次清底、放置鋼筋籠、二次清底、灌注混凝土，減少成槽后混凝土澆筑間隔時(shí)間。

4 結(jié)語

本文結(jié)合工程實(shí)例，分析了可能導(dǎo)致地下連續(xù)墻墻幅窩泥和墻縫夾泥滲漏的成因。墻幅窩泥主要有4個(gè)方面的原因：①清底不徹底；②泥漿比重大；③導(dǎo)管使用不合格；④混凝土澆筑不合格。墻縫夾泥主要有4個(gè)方面的原因：①清底不徹底；②接縫清理不干凈；③成槽后混凝土澆筑間隔時(shí)間過長；④混凝土澆筑時(shí)翻漿。

在地下連續(xù)墻施工時(shí)，通過控制成槽垂直度、工字鋼外側(cè)增設(shè)防繞流裝置、控制接頭刷壁質(zhì)量、地基預(yù)處理、加強(qiáng)泥漿質(zhì)量控制、合理選擇清底方式、控制鋼筋籠的下放、控制混凝土澆筑質(zhì)量，能夠最大限度防止地下連續(xù)墻夾泥、窩泥，以免給將來滲漏水埋下隱患。