低凈空地下連續(xù)墻施工缺陷治理方案研究

高 翔

（中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津）

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城軌交通建設(shè)項(xiàng)目所處的周邊環(huán)境日趨復(fù)雜。某些帶配線車站考慮經(jīng)濟(jì)性等因素往往采用類矩形盾構(gòu)+盾構(gòu)工作井方案。受制于車站站位及配線長(zhǎng)度等因素，盾構(gòu)工作井位置不可避免地設(shè)于高壓線下致使盾構(gòu)工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)等構(gòu)件施工難度大，基坑工程風(fēng)險(xiǎn)高。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)電力架空線下地連墻施工技術(shù)的研究也取得一定進(jìn)展。羅文藝[1]等研究了低凈空受限條件下地連墻長(zhǎng)深鋼筋籠的分節(jié)制作與吊裝；茍長(zhǎng)飛[2]將地下連續(xù)墻劃分為4個(gè)質(zhì)量等級(jí)，并針對(duì)不同的質(zhì)量等級(jí)分析了墻體存在結(jié)構(gòu)損傷的處理措施；顧海榮[3]等研究了蘇州地鐵基坑多處地下連續(xù)墻露筋事故原因分析及處理方法。但高壓線下低凈空施工的地連墻出現(xiàn)缺陷等情況時(shí)采取何種措施進(jìn)行修補(bǔ)，保證基坑開挖的安全性研究較少。本文以軟土地區(qū)高壓線下某車站盾構(gòu)工作井低凈空工藝施作圍護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)地連墻缺陷為背景，根據(jù)缺陷嚴(yán)重程度提供了不同整治措施并通過數(shù)值模擬，驗(yàn)證了腰梁的有效作用，具有較強(qiáng)的借鑒與推廣意義。

1 工程概況

某地鐵車站盾構(gòu)工作井長(zhǎng)約78 m，寬約10 m，基坑開挖深度為18～19 m，為地下兩層結(jié)構(gòu)。工作井圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用800 mm 厚地下連續(xù)墻，墻深約49 m?；臃秶貙又饕獮?-2 黏土、1-3b 淤泥質(zhì)黏土、2-2b 淤泥質(zhì)黏土及2-2c 淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，坑底以下為3-1b 粉砂層，層厚達(dá)9 m。該工作井大里程端上方存在長(zhǎng)灣、灣團(tuán)變110 kV 架空電力線，電力線距地面懸高僅15 m。受高壓線影響，地連墻采用低凈空成槽機(jī)成槽，分節(jié)吊裝形成封閉圍護(hù)結(jié)構(gòu)。圖1 所示為工作井與110 kV 架空電力線相對(duì)位置關(guān)系。

圖1 工作井與電力線相對(duì)位置關(guān)系

受低凈空電力架空線影響，常規(guī)成槽機(jī)械無(wú)法滿足高壓線下施工凈空要求。故現(xiàn)場(chǎng)采用低凈空液壓抓斗成槽機(jī)。同時(shí)考慮到地連墻分節(jié)吊裝拼接周期長(zhǎng)，為保證槽壁穩(wěn)定，對(duì)地連墻兩側(cè)土體進(jìn)行加固[4]。常規(guī)槽壁加固采用三軸攪拌樁，其機(jī)械設(shè)備高度達(dá)30 m，無(wú)法滿足施工凈空要求。故采用旋噴樁+MJS 加固對(duì)基坑開挖范圍土體及3-1b 粉砂層進(jìn)行加固。為確定槽段泥漿比重、黏度和pH 值等參數(shù)，選取鄰近高壓線范圍下一幅地墻作為試驗(yàn)幅。通過鉆機(jī)平臺(tái)標(biāo)高及鉆桿長(zhǎng)度確定鉆孔深度，當(dāng)鉆進(jìn)達(dá)到鉆孔深度后對(duì)槽壁進(jìn)行修復(fù)平整，隨后通過超聲波檢測(cè)儀確定槽孔質(zhì)量。

2 地墻缺陷分布及原因分析

2.1 地連墻大面積空洞

基坑開挖過程中發(fā)現(xiàn)冠梁至第一道混凝土支撐間試驗(yàn)幅地墻存有大塊混凝土缺失，迎土側(cè)鋼筋裸露，空洞處基坑側(cè)主筋斷開等問題，冠梁底下3.5 m內(nèi)出現(xiàn)大面積露筋現(xiàn)象，露筋面積約15 m2；同時(shí)發(fā)現(xiàn)3 處砼空洞，砼空洞面積在1～1.3 m2。地墻空洞現(xiàn)場(chǎng)照片如圖2 所示。澆筑過程中受施工凈空限制，成槽機(jī)完成一幅槽段至少需36 h，成槽時(shí)間遠(yuǎn)超常規(guī)地墻，泥漿比重大，導(dǎo)致地墻上部砼難以澆筑密實(shí)；同時(shí)導(dǎo)管插入砼深度不足，澆筑過程中導(dǎo)管露出砼面，導(dǎo)致泥漿被包裹在混凝土內(nèi)，從而形成空洞。

圖2 地墻空洞現(xiàn)場(chǎng)照片

2.2 地連墻厚度不足

隨著基坑開挖至第二道支撐位置處，試驗(yàn)幅地墻表現(xiàn)出混凝土厚度不足，基坑側(cè)主筋裸露等缺陷，第二道支撐至第三道支撐間局部混凝土厚度僅55 cm。地墻厚度缺陷如圖3 所示。結(jié)合超聲波成（孔）槽檢測(cè)結(jié)果，坑底以上范圍地墻槽壁存在向基坑外偏斜趨勢(shì)，坑底以下范圍地墻槽壁存在向坑內(nèi)偏斜趨勢(shì)?；右陨戏秶貕ο蛲鈧?cè)偏斜，而鋼筋籠位置不變，導(dǎo)致基坑內(nèi)側(cè)混凝土厚度不足。地墻超聲波成孔檢測(cè)如圖4 所示。

圖3 地墻厚度缺陷

3 地連墻缺陷整治措施

3.1 缺陷一治理措施

針對(duì)大面積露筋、夾泥和空洞等情況，首先采用人工清理，將夾泥有缺陷混凝土空洞處進(jìn)行清理，采用高壓水沖洗后自然干燥，架設(shè)模板錨固模板預(yù)留灌漿孔，采用C40 微膨脹混凝土封堵空洞，壓力不超過0.4 MPa，待上部灌漿孔出漿后，結(jié)束下部灌漿孔的灌注，再改為上部灌漿孔灌注，按此順序完成修補(bǔ)作業(yè)。

3.2 缺陷二治理措施

針對(duì)地連墻厚度不足情況先清除表面雜物并用高壓水清洗，待自然干燥后在基坑內(nèi)側(cè)立模，采用C60水泥基無(wú)收縮灌漿料自低處向高處進(jìn)行充填至地墻厚度達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。施工階段，混凝土在澆筑前保證其具有良好的和易性與流動(dòng)性[5]。C60 水泥基無(wú)收縮灌漿料材料性能如表1 所示。

表1 C60 水泥基無(wú)收縮灌漿料材料性能

4 缺陷墻幅增設(shè)腰梁

地墻缺失段支撐設(shè)置情況如表2 所示。初始地墻圍護(hù)設(shè)計(jì)共設(shè)置四道支撐，首道為混凝土支撐，其余三道為鋼支撐，且三道鋼支撐采用的腰梁均為鋼圍檁。地墻修復(fù)后為保證地墻受力，在第二道鋼支撐和第三道鋼支撐位置處增設(shè)混凝土腰梁，采用Midas gen 對(duì)增設(shè)混凝土腰梁前后地墻受力進(jìn)行了對(duì)比分析，未設(shè)置混凝土腰梁地墻彎矩如圖5 所示，設(shè)置混凝土腰梁地墻彎矩如圖6 所示。

表2 地墻缺失段支撐設(shè)置

圖5 未設(shè)置腰梁地墻彎矩

圖6 設(shè)置腰梁地墻彎矩

經(jīng)計(jì)算，未設(shè)置混凝土腰梁前，地連墻最大正彎矩為768 kN·m，最大負(fù)彎矩為-585 kN·m；設(shè)置混凝土腰梁后地墻最大正彎矩為458 kN·m，最大負(fù)彎矩為-597 kN·m；通過增設(shè)腰梁后支撐位置處地墻正彎矩彎矩減小約40%。地連墻接頭位置處負(fù)彎矩未變化。由此可見，當(dāng)?shù)剡B墻在施工過程中出現(xiàn)混凝土缺失現(xiàn)象，進(jìn)行地墻修補(bǔ)后增設(shè)混凝土腰梁可有效降低支撐處地墻彎矩，減小鋼支撐軸力。

5 結(jié)論

（1） 針對(duì)地墻出現(xiàn)混凝土局部夾泥、蜂窩和空洞等現(xiàn)象時(shí)，雜物清除后使用高壓水槍深度清洗，待地墻干燥后注滿C40 微膨脹混凝土。

（2） 針對(duì)地連墻厚度不足，可在清洗干凈后采用C60 水泥基無(wú)收縮灌漿料自低處向高處進(jìn)行充填至地墻厚度達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

（3） 若地墻存在缺陷，修補(bǔ)后可通過設(shè)置混凝土腰梁有效降低支撐位置處地墻彎矩。