陳慧芳

（上海市政工程建設(shè)發(fā)展有限公司，上海市 200025）

0 前言

20世紀(jì)是橋的時代，21世紀(jì)是隧道的時代。上海不斷延伸擴展的地下城，印證了這句話。從無到有，短短4年半的時間，上海已擁有7條直徑14 m以上的超大直徑隧道（其中5條建成使用，2條在建）。但在快速發(fā)展越江隧道、緩解交通的同時，因為上海的飽和含水軟土地層，如何確保地下圍護結(jié)構(gòu)的質(zhì)量安全是橫亙在建設(shè)者面前的一道難題。本文主要介紹一大型越江隧道工程地下連續(xù)墻墻身質(zhì)量修復(fù)過程，并提出了相應(yīng)的防治措施與經(jīng)驗。

1 工程概述

上海虹梅南路越江隧道工程位于閔行和奉賢兩區(qū)，為雙管單層隧道全長約5260 m。其中工程主線采用直徑14.93 m超大泥水加壓平衡盾構(gòu)推進，東、西兩條隧道各3.4 km的掘進任務(wù)。建成后的通道將極大增強上海南部區(qū)域與中心城區(qū)的聯(lián)系，同時緩解S4、奉浦大橋、莘莊立交及滬閔高架的交通壓力。

根據(jù)地理位置和施工工藝的不同，以奉賢工作井、閔行工作井為界點將工程分為四個區(qū)段，分別為奉賢段（包括奉賢工作井及南結(jié)構(gòu)段）、閔行段（包括閔行工作井及北結(jié)構(gòu)段）、江中段圓隧道和管理中心。其中奉賢段圍護施工第一階段包括盾構(gòu)工作井和設(shè)備段（FX1～FX4）。該段圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，厚度在1.0～1.2 m之間，深度34～50 m。其中1.2 m厚地墻采用十字鋼板接頭，其余均采用鎖口管接頭。

本工程地下土層以相對較穩(wěn)定的塑性粘土為主，而盾構(gòu)工作井內(nèi)地下墻深度達(dá)50 m，需穿越近20 m以上的⑦號土層，其中穿越N值較大的⑦2號粉砂土層達(dá)16 m，對成槽開挖有較大影響。⑦號土層又為含承壓水層，在地下墻施工及基坑開挖過程中易發(fā)生坍方、接縫滲漏、管涌等不利影響。

2 施工情況說明

發(fā)生質(zhì)量問題的W4槽段位于奉賢結(jié)構(gòu)段西側(cè)FX1節(jié)段內(nèi)。在奉賢工作井基坑開挖至地下10 m左右時，發(fā)現(xiàn)W4槽段南側(cè)的1/3處有露筋現(xiàn)象，露筋范圍2 m×2 m見方，露筋范圍為劣質(zhì)混凝土，只見混凝土粗骨料，膠凝材料缺失嚴(yán)重?，F(xiàn)場掏挖至墻體深處50 cm左右尚不見正?；炷?，為確?；影踩⒓从肅40微膨脹混凝土進行了填充加固處理。

W4露筋范圍延伸至開挖面（第三道鋼筋混凝土圈梁底）呈向下發(fā)展趨勢，為確保基坑開挖安全，須了解W4幅地下連續(xù)墻下層墻身質(zhì)量情況，于是對該幅地下墻采取豎向取芯的措施。根據(jù)取芯情況，初步判斷W4槽段地下墻從地面以下約9～15 m左右范圍沒取到明顯的混凝土，以純骨料為主，取出芯樣未見明顯夾泥和土樣，15～16 m為好的混凝土，但16 m以下因孔壁碎石不斷塌落，導(dǎo)致無法繼續(xù)向下取芯，后采取注漿等多項措施都無效，最后終止取芯作業(yè)。

3 W4墻身質(zhì)量問題原因分析

3.1 地下連續(xù)墻施工過程回顧

W4槽段地下連續(xù)墻槽幅寬為4.75 m，于2010年10月25日開始成槽，10月26日吊放鋼筋籠和反力箱，隨后在反力箱背側(cè)空隙內(nèi)回填石子和粘土，在回填土體快結(jié)束時，鋼筋籠南側(cè)吊筋下臨時挑住鋼筋籠的鋼扁擔(dān)發(fā)生斷裂，導(dǎo)致鋼筋籠南側(cè)發(fā)生傾斜并落入槽段內(nèi)2 m左右，由于鋼筋籠在墜落后發(fā)生了嚴(yán)重變形，不能繼續(xù)使用，只能用吊車和成槽機先后將已經(jīng)散落在槽內(nèi)的鋼筋籠取出，槽內(nèi)鋼筋全部清除后，經(jīng)超聲波檢測，處理鋼筋籠過程中槽段發(fā)生了局部塌方，為避免塌方擴大和確保后續(xù)施工安全，現(xiàn)場立刻用摻有7%水泥土回填槽內(nèi)。

為避免重新成槽時槽孔內(nèi)塌方區(qū)回填土和擾動土發(fā)生坍塌，采取在W4槽段兩側(cè)各施工一排Φ850三軸攪拌樁，坑內(nèi)加固深度25 m，坑外加固23 m，養(yǎng)護2周后，重新施工W4槽段，后續(xù)施工一切正常，并于12月4日最后完成，理論混凝土澆注276 m3，實際澆注281 m3，充盈系數(shù)1.02。另外，后續(xù)又對W4槽段兩條接縫進行了3根Φ1200的旋噴樁加固，以增加地下墻接縫止水性能，加固范圍從底板開挖面以下5 m到地面以下3 m。

3.2 原因分析

由于W4槽段施工中出現(xiàn)過上述問題，所以特別對槽段回填并妥善加固后才重新施工的，但還是出現(xiàn)了墻體部分區(qū)域缺陷的問題。經(jīng)過對原始資料分析和施工過程控制回憶，造成這一問題主要原因有以下兩點：

（1）在下放鋼筋籠后攪拌樁和地下墻之間土體發(fā)生坍塌，塌方土體落入鋼筋籠內(nèi)造成墻體部分區(qū)域沒有混凝土。

（2）在澆灌混凝土過程中，導(dǎo)管埋管深度不夠，導(dǎo)致墻體質(zhì)量出現(xiàn)問題。

4 地下連續(xù)墻墻身修補方案

地下連續(xù)墻作為工作井圍護結(jié)構(gòu)，W4墻身質(zhì)量問題可能導(dǎo)致該處圍護結(jié)構(gòu)在強度、剛度和止水三方面功能性缺失。為確保基坑安全，同時保證隧道主體結(jié)構(gòu)完整，從以下三方面擬定措施：

（1）坑外支護：在W4幅地下連續(xù)墻西側(cè)（坑外）施工一排柱列式灌注樁，覆蓋W4幅地下連續(xù)墻迎土面，彌補地下連續(xù)墻強度、剛度的不足。在灌注樁內(nèi)外兩側(cè)各施工一排旋噴樁，采用MJS高壓噴射注漿工藝實施土體加固，加強止水效果。

（2）基坑開挖：工作井每層土方開挖時，以1 m高度分若干薄層實施基坑開挖，優(yōu)先開挖W4附近土體，如墻身質(zhì)量較差則采用人工掏挖至40 cm后立模補澆混凝土，主要起到三個作用：改善圈梁受力、加強圍護止水、傳遞圍護水平分力。

（3）內(nèi)部結(jié)構(gòu)：底板澆筑完成并達(dá)到設(shè)計強度后，由下往上順筑工作井內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在內(nèi)部結(jié)構(gòu)特別是內(nèi)襯墻施工的同時，鑿除開挖階段補澆的混凝土，分層向外掏挖W4劣質(zhì)混凝土至迎土面豎向主筋，與內(nèi)襯墻一起澆筑混凝土，完成W4地下連續(xù)墻墻身修復(fù)工作，見圖1。

4.1 柱列式灌注樁

工作井W4幅地下連續(xù)墻外側(cè)施工一排深50 m、Φ1500 mm鉆孔灌注樁，樁距1800 mm。為避免受前期施工的三軸攪拌樁影響，灌注樁施工前須確認(rèn)前期三軸攪拌樁位置。

待MJS加固完成后放坡開挖至工作井頂圈梁底，鑿除灌注樁樁頂，暴露出主筋，制作柱列式灌注樁頂圈梁1800 mm×1200 mm，頂圈梁成[形與W4幅地下連續(xù)墻頂圈梁緊貼。圈梁施工時，需對新舊頂圈梁連接處進行鑿毛，暴露出舊圈梁側(cè)向主筋，將新、舊圈梁主筋進行焊接。

4.2 MJS加固

待柱列式灌注樁施工完成并養(yǎng)護達(dá)到一定強度后，在灌注樁東西兩側(cè)土體進行加固，土體加固采用MJS高壓噴射注漿工藝。加固范圍灌注樁東西兩側(cè)各一排，內(nèi)排加固深度為地面以下22～50 m，外排為地面以下8～24 m。

5 后續(xù)基坑開挖方案

工作井土體分層繼續(xù)以工作井設(shè)計支撐結(jié)構(gòu)底面為界進行劃分。但每層土體開挖再細(xì)分2個步驟進行。每層土體開挖前，先對工作井W4幅地下連續(xù)墻附近范圍內(nèi)的土體進行試探性開挖，以1 m深度為單位分層，逐層放坡開挖。試探性開挖后須向工作井東側(cè)臨時放坡，放坡坡度不超過1:1.5。根據(jù)開挖暴露后W4幅地下連續(xù)墻墻身情況分以下幾種處理方式：

（1）若 W4幅地下連續(xù)墻墻身質(zhì)量無異常

不采取相關(guān)措施，繼續(xù)工作井本層剩余土方開挖，按照原基坑施工方案進行施工。

（2）若W4幅地下連續(xù)墻墻身質(zhì)量較差

若此種情況，但未見明顯滲漏和涌泥涌砂險情，基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)無明顯異常，則對該幅地下連續(xù)墻進行人工掏挖40 cm，然后在地下連續(xù)墻墻身上立模板向掏挖處澆筑商品混凝土，標(biāo)號為C40，抗?jié)B等級為P10。施工過程中如見險情，則立即停止人工掏挖，采取回填土方等措施確?；影踩€(wěn)定后，再討論后續(xù)施工措施。待墻身補澆混凝土同條件試塊養(yǎng)護達(dá)到設(shè)計后方進行該層剩余土方開挖，然后進行鋼筋混凝土圈梁。

為方便主體結(jié)構(gòu)施工階段的W4墻身修復(fù)工作，在墻身補澆混凝土中預(yù)留鋼筋混凝土圈梁下層墻身修復(fù)澆混凝土的澆搗孔。

圖1 地下連續(xù)墻修復(fù)示意圖

開挖施工流程：局部開挖→墻身立?！鷫ι硌a混凝土→土方開挖→圈梁制作→圈梁養(yǎng)護，重復(fù)該流程直至底板澆筑完成。

圈梁施工時需預(yù)留下一層內(nèi)襯墻的澆搗孔和振搗孔，預(yù)留孔位置應(yīng)在本層內(nèi)襯墻澆筑范圍外，在圈梁中斜深入下一道內(nèi)襯墻澆筑范圍。

（3）內(nèi)襯墻施工

工作井內(nèi)襯墻在底板施工完成后，由下至上順筑施工，分層澆筑。內(nèi)襯墻施工與W4墻身修復(fù)補混凝土工作相結(jié)合，同步進行。

澆筑內(nèi)襯墻前，須鑿除基坑開挖過程中向W4墻身補澆的混凝土，然后對地下連續(xù)墻繼續(xù)實施人工掏挖，直至地下連續(xù)墻迎土面豎向主筋或遇到墻身的正常混凝土后方可停止。

內(nèi)襯墻施工以鋼筋混凝土圈梁底為界分層進行，W4墻身修復(fù)工作以鋼筋混凝土圈梁豎向中心為界分層進行。

施工流程：鑿除W4補澆混凝土→W4人工掏挖→內(nèi)襯墻鋼筋綁扎→內(nèi)襯墻鋼筋立?！鶺4和內(nèi)襯澆混凝土。

模板工程中采用地下連續(xù)墻主筋焊接三角鐵板再與對拉螺桿焊接，螺栓擰緊水平外楞，輔助頂板滿堂支架的對撐作用固定內(nèi)襯墻側(cè)模。

6 后續(xù)基坑開挖情況分析

6.1 開挖情況

工作井第四層土方開挖自2011年6月20日開始，坑內(nèi)設(shè)置2臺液壓挖掘機，坑邊布置2臺履帶抓斗配合出土，優(yōu)先開挖工作井的西半邊土體。受間斷性降雨影響，基坑開挖較緩慢，至2011年6月22日才完成W4幅地下連續(xù)墻處土方開挖，累計完成土方開挖約3000方，至此約5 m高的墻身（標(biāo)高-5.5～-10.32 m范圍）全部暴露。

2011年6月22日下午，施工人員對W4地下連續(xù)墻處繼續(xù)向下開挖約2 m（標(biāo)高約為-10.32～-12.32 m），暴露墻身后，對墻身進行插筋測試，然后立即實施土方回填。

位于標(biāo)高-5.5～-10.32 m范圍的劣質(zhì)墻身分布范圍由上之下趨向縮小，成倒梯形，主要分布于W4南半墻身。實施表層混凝土人工掏挖，15 c m深度內(nèi)混凝土結(jié)構(gòu)較松散，強度低；15 cm深度以外混凝土結(jié)構(gòu)趨向緊密，強度明顯升高，致使人工掏挖難度增大，必須采用風(fēng)鎬方能繼續(xù)。

位于標(biāo)高-10.32～-12.32 m的墻身仍有劣質(zhì)混凝土分布。項經(jīng)部對墻身進行簡單的插筋試驗，測試墻身混凝土密實度和強度，據(jù)估計15 cm深度范圍內(nèi)的墻身混凝土結(jié)構(gòu)松散，強度較低。

工作井第四、第五層開挖，深度15～24 m，考慮到墻身混凝土質(zhì)量情況較好，為防止墻身滲漏，決定在掏挖15 cm深度后采取水泥速凝膠填堵表面。

6.2 原因分析

（1）因為W4地下墻修補時攪拌樁施工長度也到了24 m，W4上部6～10 m露筋深度大，淺層本容易塌方。塌方量多，造成地下墻夾泥多。所以W4攪拌樁和隔離墻之間的土體塌方是造成墻身質(zhì)量問題的主要原因。

（2）由于發(fā)生了塌方，反力箱背側(cè)回填的石子容易從塌方區(qū)域繞到槽段內(nèi)，造成墻體內(nèi)大量塞滿石子，沒有混凝土?；炷翝补嗲€也反映6～10 m處少澆。從實際開挖看，在6～10 m塌方區(qū)（原塌方區(qū)加固攪拌樁）靠近反力箱位置夾泥最嚴(yán)重。

（3）不排除混凝土導(dǎo)管局部脫管。

6.3 開挖結(jié)果

本工程土質(zhì)較好，開挖面以上以粘土為主，所以雖然有夾泥但未發(fā)生嚴(yán)重滲漏水，工程順利開挖完畢。

局部有些墻體輕微滲水的地方，多是因為接頭沒有處理干凈或者地下墻施工時沉渣較厚引起的，需要及時改進。

7 經(jīng)驗與教訓(xùn)

（1）嚴(yán)格按照施工組織設(shè)計要求布置鋼筋籠的吊點、擱置鋼板等施工用筋，反力箱背側(cè)回填土和石子均要求和混凝土同步回填，堅決避免類似事故再次發(fā)生。

（2）確保泥漿質(zhì)量，尤其是粘度指標(biāo)控制，加強清孔控制，100%清孔換漿，降低泥漿中含砂量。

（3）加強現(xiàn)場監(jiān)管，尤其是混凝土澆灌過程中埋管深度控制一定要嚴(yán)格按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。這是保證墻體質(zhì)量的最后一道防線。

（4）如果遇到大量塌方，重新回填再加固的工程，攪拌樁加固體邊線距離地下墻不能大于15 cm，養(yǎng)護時間不能少于2周。

（5）對地下墻接頭處理要徹底，這是避免接頭滲漏水的關(guān)鍵。