劉振華

(中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京101100)

LIU Zhenhua

(China Railway Sixteen Bureau Group Beijing Rail Transit Engineering Construction Co.,Ltd.,Beijing 101100)

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地下連續(xù)墻施工中降低混凝土繞流率的方法

劉振華

(中鐵十六局集團(tuán)北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京101100)

對(duì)地下連續(xù)墻施工中的混凝土繞流問(wèn)題進(jìn)行了原因分析，發(fā)現(xiàn)粉土、粉砂地層和防繞流鋼板對(duì)地層的不適應(yīng)是引起混凝土繞流的主要因素。針對(duì)這2個(gè)主要因素，采用性能匹配的泥漿，勻速抓土成槽，使用防繞流鐵皮，解決了混凝土繞流的問(wèn)題，避免了因混凝土繞流導(dǎo)致的修槽，節(jié)約了時(shí)間，保證了工期，同時(shí)大大降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)的滲漏風(fēng)險(xiǎn)。

地下連續(xù)墻；混凝土繞流；防繞流鋼板；防繞流鐵皮

LIU Zhenhua

(China Railway Sixteen Bureau Group Beijing Rail Transit Engineering Construction Co.,Ltd.,Beijing 101100)

0　引言

隨著城市地下空間的開(kāi)發(fā)，越來(lái)越多的城市在建設(shè)地鐵[1-5]，地下連續(xù)墻是地鐵車(chē)站基坑常用的圍護(hù)方式，然而地下連續(xù)墻施工時(shí)會(huì)遇到混凝土繞流問(wèn)題。常州地鐵1號(hào)線03標(biāo)的科教城北站、延政大道站有13幅地下連續(xù)墻在施工中發(fā)生混凝土繞流，本文對(duì)此進(jìn)行分析，找出發(fā)生混凝土繞流的原因，并提出解決混凝土繞流問(wèn)題的方法。

1　混凝土繞流的工程背景

常州地區(qū)地質(zhì)屬于長(zhǎng)三角軟土地層，其整體土層特性介于上海地區(qū)土質(zhì)與蘇州地區(qū)土質(zhì)之間，以黏土、黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂、粉質(zhì)黏土為主，粉砂、粉土為不飽和狀態(tài)，成槽過(guò)程中極易發(fā)生混凝土大面積繞流。開(kāi)工初期施工的50幅地下連續(xù)墻發(fā)生較嚴(yán)重混凝土繞流的有13幅，占26%，發(fā)生率高，因此必須采取措施，降低繞流發(fā)生率，保證地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量，提高基坑開(kāi)挖安全系數(shù)。

混凝土繞流影響相鄰地下連續(xù)墻成槽。為了減少混凝土繞流的影響，在本幅地下連續(xù)墻混凝土初凝后，采取了相鄰幅段提前采用抓斗抓土的措施，但工字鋼腹板外側(cè)繞流混凝土無(wú)法清除干凈，附著在腹板上的混凝土使刷壁器無(wú)法將混凝土上下一定區(qū)域的泥皮清理干凈，導(dǎo)致墻縫夾泥，給基坑開(kāi)挖埋下安全隱患。

混凝土繞流將影響地下連續(xù)墻鋼筋籠下放，使相鄰2幅鋼筋籠不能有效連接。封口筋與H型鋼腹板間距太大，導(dǎo)致2幅鋼筋籠間出現(xiàn)“整體剛度”的空白區(qū)。澆筑混凝土后，這條夾縫區(qū)成為素混凝土區(qū)，使地下連續(xù)墻不能整體受力，是圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力的薄弱環(huán)節(jié)。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，由于地下連續(xù)墻深層位移變化，2幅墻體間的素混凝土區(qū)極易開(kāi)裂，出現(xiàn)滲漏水。

因此，降低地下連續(xù)墻混凝土繞流率，對(duì)提高基坑開(kāi)挖安全性具有重要意義。

2　混凝土繞流的原因分析

表1列出了引起13幅墻混凝土繞流的5種原因的頻次和頻率。可見(jiàn)，導(dǎo)致地下連續(xù)墻混凝土繞流的主要原因是槽壁坍塌和防繞流措施不到位。

表1問(wèn)題統(tǒng)計(jì)表

問(wèn)題頻次頻率/% 槽壁坍塌753.8 防繞流措施不到位323.1 接頭箱起拔17.7 工字鋼漏洞17.7 槽段垂直度偏差17.7

結(jié)合已施工的50幅地下連續(xù)墻實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)用因果分析方法對(duì)可能導(dǎo)致地下連續(xù)墻施工混凝土繞流問(wèn)題的因素進(jìn)行分析，找出末端影響因素，繪制關(guān)聯(lián)圖，如圖1所示。

圖1　地下連續(xù)墻混凝土施工繞流關(guān)聯(lián)圖

從圖1可以看出，槽壁坍塌和防繞流措施不到位是引起混凝土繞流的直接原因。引起槽壁坍塌的原因有地質(zhì)原因和工藝原因，地質(zhì)原因是粉土、粉砂容易坍塌，工藝原因是護(hù)壁泥漿指標(biāo)不合格、成槽機(jī)抓斗沖刷槽壁。防繞流措施不到位包括接頭箱下放不合格、接頭箱回填不合格、起拔接頭箱不符合要求和技術(shù)措施原因。其中：接頭箱下放不合格是指接頭箱與槽壁未密貼；接頭箱回填不合格是指回填材料不符合要求或回填后未采取壓實(shí)措施；起拔接頭箱不符合要求是指起拔過(guò)早或起拔速度過(guò)快；技術(shù)措施原因是指防繞流鋼板不適應(yīng)本地層。

表2列出了可能引起地下連續(xù)墻出現(xiàn)繞流問(wèn)題的9個(gè)主要末端因素。

表2引起繞流問(wèn)題的主要末端因素

序號(hào)末 端 因 素 1接頭箱與槽壁未密貼2護(hù)壁泥漿指標(biāo)不合格3成槽機(jī)抓斗沖刷槽壁4存在粉土、粉砂地層5防繞流鋼板不適應(yīng)本地層6接頭箱起拔過(guò)早7接頭箱起拔速度過(guò)快8回填材料不符合要求9回填材料未壓實(shí)

下面分別對(duì)這9個(gè)因素進(jìn)行分析。

對(duì)于第1個(gè)末端因素，盡管接頭箱寬度為790 mm，與槽段寬度800 mm存在10 mm間隙，但從現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生繞流的13幅地下連續(xù)墻來(lái)看，混凝土繞流與接頭箱寬度關(guān)系不大。

對(duì)于第2個(gè)末端因素，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)及查閱地下連續(xù)墻的施工記錄，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)挖槽用護(hù)壁泥漿的指標(biāo)穩(wěn)定，符合要求。

對(duì)于第3個(gè)末端因素，觀察成槽機(jī)司機(jī)對(duì)抓斗入、出槽的速度控制，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)成槽機(jī)操作人員對(duì)成槽過(guò)程中的注意事項(xiàng)都已經(jīng)掌握，在實(shí)際操作中也能夠自覺(jué)遵循。

對(duì)于第4個(gè)末端因素，統(tǒng)計(jì)發(fā)生繞流的13幅地下連續(xù)墻的成槽記錄，其中有7幅地下連續(xù)墻槽段在開(kāi)挖過(guò)程中遇到粉細(xì)砂土層，且其埋深與后續(xù)槽段開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的繞流混凝土埋深較為吻合(表3)。

表3粉細(xì)砂地層與混凝土繞流深度對(duì)比表

幅號(hào)粉細(xì)砂層/m繞流位置/mEQ31414.5WQ121516EQ71615.4WQ414.815.3WQ341515.5EQ3614.415WQ3713.614

對(duì)于第5個(gè)末端因素，地質(zhì)條件類(lèi)似的地下連續(xù)墻施工中，采用防繞流鐵皮在粉細(xì)砂層處繞流率很小。

對(duì)于第6個(gè)末端因素，現(xiàn)場(chǎng)地下連續(xù)墻采用的混凝土，初凝時(shí)間為5～6 h，混凝土運(yùn)輸時(shí)間為40 min，澆筑完成時(shí)間在3 h左右，因此接頭箱的起拔時(shí)間應(yīng)在混凝土澆筑完畢2 h后。檢查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作人員一般是在混凝土澆筑完成2 h后開(kāi)始頂拔，起拔時(shí)間符合要求。

對(duì)于第7個(gè)末端因素，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，接頭箱起拔速度在25～35 cm/min，符合小于50 cm/min的要求。

對(duì)于第8個(gè)末端因素，為保證接頭箱背后回填物的強(qiáng)度和重量，采用袋裝碎石進(jìn)行回填，以保證能夠?yàn)榻宇^箱提供足夠的反力。在統(tǒng)計(jì)的50幅地下連續(xù)墻中，有1幅因現(xiàn)場(chǎng)碎石不夠，采用了袋裝土進(jìn)行回填，且這1幅地下連續(xù)墻未發(fā)生繞流，回填材料不合格所占比例為2%。

對(duì)于第9個(gè)末端因素，為保證接頭箱背后回填物密實(shí)，采用吊車(chē)吊重錘對(duì)其進(jìn)行壓實(shí)。在統(tǒng)計(jì)的50幅地下連續(xù)墻中，有2幅因吊車(chē)協(xié)調(diào)問(wèn)題，未進(jìn)行壓實(shí)處理，其中有1幅地下連續(xù)墻發(fā)生繞流。因回填后未壓實(shí)而導(dǎo)致混凝土繞流的比例很低。

從以上分析可知，粉土、粉砂地層和防繞流鋼板對(duì)地層的不適應(yīng)是發(fā)生混凝土繞流問(wèn)題的主要因素。

3　混凝土繞流問(wèn)題的解決方法

針對(duì)粉土、粉砂地層和防繞流鋼板對(duì)地層的不適應(yīng)這2個(gè)引起混凝土繞流問(wèn)題的主要因素，提出解決混凝土繞流問(wèn)題的方法。

3.1存在粉土、粉砂地層

根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，在科教城北站及延政大道站均存在砂質(zhì)粉土地層。該層砂質(zhì)粉土靈敏度高、強(qiáng)度低，呈流塑狀，極易發(fā)生蠕動(dòng)和擾動(dòng)，土層特性差。為此，加大泥漿比重，提高黏度，重視泥漿制作管理，將新漿黏度調(diào)至28 s，比重調(diào)至1.15；循環(huán)漿黏度調(diào)至25 s，比重調(diào)至1.2。

在采用性能匹配的泥漿的同時(shí)，要求成槽機(jī)操作人員在成槽過(guò)程中做到勻速抓土，減小對(duì)槽壁的擾動(dòng)。

3.2防繞流鋼板不適應(yīng)本地層

在工字鋼兩側(cè)、鋼筋籠外側(cè)由焊接38 mm的防繞流鋼板改為焊接600 mm寬防繞流鐵皮，在混凝土澆注過(guò)程中，混凝土壓迫鐵皮，使其張開(kāi)后填充滿工字鋼和槽壁間的空隙。同時(shí)，注意現(xiàn)場(chǎng)下放鋼筋籠時(shí)對(duì)防繞流鐵皮的保護(hù)(圖2)。

(a)防繞流鋼板

(b)防繞流鐵皮圖2　防繞流鋼板改為防繞流鐵皮

4　混凝土繞流問(wèn)題的解決效果

通過(guò)嚴(yán)格的施工控制，后續(xù)施工的195幅地下連續(xù)墻中，因混凝土繞流而導(dǎo)致鋼筋籠下放困難或不能密貼工字鋼腹板的共有5幅，占完成數(shù)量的2.6%，實(shí)現(xiàn)了地下連續(xù)墻混凝土繞流率控制在3%的目標(biāo)(表4)。

表4控制混凝土繞流前后對(duì)比表

工況施工總數(shù)/幅繞流數(shù)/幅繞流率/%控制前501326控制后19552.6

解決地下連續(xù)墻施工中的混凝土繞流問(wèn)題，避免了因混凝土繞流導(dǎo)致的修槽，節(jié)約了時(shí)間，保證了工期。同時(shí)，大大降低了圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏風(fēng)險(xiǎn)，確保了基坑及周邊建筑物穩(wěn)定，節(jié)約了基坑開(kāi)挖過(guò)程中的堵漏費(fèi)用。

5　結(jié)論

降低地下連續(xù)墻混凝土繞流率控制要點(diǎn)主要包括：

1)泥漿比重。新漿黏度28 s，比重1.15，pH值在8.0～8.5；循環(huán)漿黏度25 s，比重1.2，pH值在8.0～9.0，含砂率≤5%。

2)工字鋼接頭泥皮處理。使用定制的鏟板固定在成槽機(jī)斗架體上刷壁5遍，使用箱型刷壁器刷壁15遍。

3)防繞流鐵皮安裝。焊接防繞流鐵皮，鐵皮搭接需500 mm以上，現(xiàn)場(chǎng)下放鋼筋籠時(shí)注意對(duì)防繞流鐵皮的保護(hù)。

4)清底和換漿。先用液壓抓斗清除沉積在槽底部的淤泥、土渣，再氣舉反循環(huán)，用空氣壓縮器輸送壓縮空氣，以泥漿反循環(huán)法吸除淤泥、土渣，并置換槽內(nèi)比重、黏度或含砂量過(guò)大的泥漿，使全槽泥漿都符合清底后的泥漿性能指標(biāo)。

通過(guò)嚴(yán)格的施工控制，將混凝土繞流率從26%降至2.6%，說(shuō)明采用性能匹配的泥漿，勻速抓土成槽，使用防繞流鐵皮，可以有效降低混凝土繞流率。

[1]魏綱.盾構(gòu)隧道施工引起的土體損失率取值及分布研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2010,32(9):1354-1360.

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[4]王洪新.土壓平衡盾構(gòu)刀盤(pán)擠土效應(yīng)及刀盤(pán)開(kāi)口率對(duì)盾構(gòu)正面接觸壓力影響研究[J].土木工程學(xué)報(bào),2009,42(7):113-118.

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責(zé)任編輯：唐海燕

Methods of Reducing Concrete Flowing Around in Underground Diaphragm Wall Construction

The causes of concrete flowing around in underground diaphragm wall construction were analyzed.It was found that the main factors causing concrete flowing around were the silt or the sandy stratum and the maladjustment of the steel plate used for preventing flowing around.The methods adopted accordingly were using stickier slurry,grasping the soil with uniform velocity and using iron sheet to prevent flowing around.These solutions could avoid repairing grooves,save construction time and help meet deadlines of each project,while the leakage risk of the building envelope was greatly reduced.

underground diaphragm wall;flowing around of concrete;steel plate preventing flowing around;iron sheet preventing flowing around

10.3969/j.issn.1671-0436.2016.04.003

2016- 05- 05

劉振華(1983—)，男，工程師。

U213.3;TU753

A

1671- 0436(2016)04- 0012- 04