李結(jié)元

武漢地區(qū)地下連續(xù)墻穿越富水砂層H型鋼接頭施工技術(shù)

李結(jié)元

隨著我國(guó)地下工程建設(shè)的快速發(fā)展，在地鐵、房地產(chǎn)等大型深基坑工程中越來(lái)越多地采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)。而隨著基坑開(kāi)挖深度越來(lái)越深，基坑周邊環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，地下連續(xù)墻施工質(zhì)量的好壞將對(duì)工程安全產(chǎn)生重大影響。地下連續(xù)墻接頭作為地下連續(xù)墻的薄弱環(huán)節(jié)，其處理的好壞直接影響整個(gè)地下連續(xù)墻防滲漏效果，進(jìn)而影響整個(gè)基坑的安全。因此必須認(rèn)真做好地下連續(xù)墻接頭施工。

隨著地下連續(xù)墻施工技術(shù)的發(fā)展，地下連續(xù)墻接頭形式也呈現(xiàn)出多樣化趨勢(shì)。地下連續(xù)墻H型鋼接頭技術(shù)作為一種隔板式剛性接頭，具有受力好等優(yōu)點(diǎn)，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。本文以武漢市軌道交通七號(hào)線一期工程第十八標(biāo)段地連墻施工為例，對(duì)地連墻H型鋼接頭穿越富水砂層防擾流及防水技術(shù)措施做簡(jiǎn)要分析，為武漢地區(qū)類似工程提供參考。

一、工程概況

武漢市軌道交通七號(hào)線一期工程第十八標(biāo)段土建工程，為三陽(yáng)路越江隧道武昌岸E公路匝道。匝道主體結(jié)構(gòu)里程范圍EK0+065～EK0+571.217，匝道基坑里程范圍為EK0+060～EK0+562.246。E匝道采用明挖順做法施工，基坑安全等級(jí)為一級(jí)，基坑深度約22.5m~0m，其中基坑深度為11.7m～22.5m段采用800/1000mm厚地連墻+內(nèi)支撐的支護(hù)形式，地連墻深度分為28m、30.04m、32m、36m、55m。基坑開(kāi)挖自上而下依次為土層（0～11.8m），砂層（11.8～53m）。施工場(chǎng)地位于長(zhǎng)江一級(jí)階地，地下水豐富，枯水期承壓水位一般為11.6～15.0m，豐水期承壓水位一般為20.4～22.8m。地下連續(xù)墻接頭采用H型鋼接頭。地連墻H型鋼接頭大樣圖見(jiàn)圖1。

圖1　H型鋼接頭大樣圖

二、地下連續(xù)墻H型鋼接頭施工方案

地下連續(xù)墻接頭位置作為地下連續(xù)墻防水的薄弱環(huán)節(jié)，其質(zhì)量好壞將直接影響地連墻的防水效果，而接頭滲漏水問(wèn)題主要是因?yàn)榈叵逻B續(xù)墻施工過(guò)程中接頭混凝土繞流導(dǎo)致的。因此，地下連續(xù)墻施工過(guò)程須嚴(yán)格做好接頭防擾流措施。

1.地下連續(xù)墻接頭繞流原因及危害

（1）地下連續(xù)墻H型鋼接頭繞流的原因主要有如下幾個(gè)方面：

①地下連續(xù)墻鋼筋籠保護(hù)層厚度為70mm，在鋼筋籠入槽之后，保護(hù)層成為混凝土繞流的空隙，尤其是鋼筋籠位置發(fā)生偏移后，混凝土繞流會(huì)更容易發(fā)生。

②武漢地鐵七號(hào)線十八標(biāo)施工場(chǎng)地位于長(zhǎng)江一級(jí)階地，地連墻穿越地層多為砂層，開(kāi)挖過(guò)程中穩(wěn)定性較差，再加之地下連續(xù)墻深度大，抓槽時(shí)間長(zhǎng)，容易造成較大塌孔。

③鋼筋籠入槽后，在H型鋼壁后回填砂袋不夠密實(shí)，留有的空隙為繞流混凝土提供空間，混凝土凝固后形成大的硬塊，為后續(xù)槽段施工增加難度。

（2）地下連續(xù)墻H型鋼接頭繞流的危害主要體現(xiàn)在以下幾方面：

①凸出的混凝土塊如若不能處理干凈，將影響到二期地下連續(xù)墻鋼筋籠的入槽，使得鋼筋籠的封口鋼筋不能靠近已澆筑地下連續(xù)墻H型鋼的腹板，影響接頭的有效搭接寬度，且凸出的混凝土塊下方會(huì)存在刷壁死角，死角位置會(huì)附著泥皮，導(dǎo)致兩幅墻體澆筑后，中間存在貫通墻體的泥縫，在基坑開(kāi)挖后，形成漏水孔，給基坑開(kāi)挖埋下安全隱患。正常接頭和繞流接頭示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 正常接頭與繞流接頭示意圖

②繞流混凝土使相鄰兩幅鋼筋籠不能有效搭接。繞流混凝土使得封口筋與H型鋼腹板間距太大，造成兩幅鋼筋籠間出現(xiàn)鋼材的空白區(qū)，澆筑混凝土之后，這條夾縫區(qū)則成為素混凝土區(qū)，造成地下連續(xù)墻不能整體受力，成為圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力的薄弱環(huán)節(jié)。當(dāng)基坑開(kāi)挖后，由于水土壓力，兩幅墻體間的素混凝土區(qū)極易開(kāi)裂，出現(xiàn)漏水，為基坑安全開(kāi)挖埋下隱患。

③混凝土繞流不僅會(huì)造成資源浪費(fèi)，而且處理繞流混凝土過(guò)程中沖擊鉆產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)槽壁穩(wěn)定性不利，另外處理繞流需要耗費(fèi)一定時(shí)間，增加槽壁暴露時(shí)間，這些都容易導(dǎo)致塌孔。

2.地下連續(xù)墻接頭防繞流處理方案

地下連續(xù)墻接頭防繞流處理主要采用 “以防為主”的方式。在綜合考慮武漢地鐵七號(hào)線十八標(biāo)段實(shí)際情況及借鑒相鄰標(biāo)段先進(jìn)施工經(jīng)驗(yàn)后，采取在H型鋼翼板焊接止?jié){鐵皮和等邊角鋼、在H型鋼腹板綁扎泡沫板、以及回填砂袋等組合措施預(yù)防混凝土繞流。最后根據(jù)設(shè)計(jì)要求在接頭位置迎土側(cè)增加3根高壓旋噴樁，加強(qiáng)接頭位置止水效果。地下連續(xù)墻型鋼接頭防擾流措施示意圖見(jiàn)圖3。

圖3　地下連續(xù)墻H型鋼接頭防繞流措施示意圖

三、地下連續(xù)墻H型鋼接頭施工工藝及質(zhì)量保證措施

結(jié)合武漢地鐵七號(hào)線十八標(biāo)段實(shí)際情況，綜合考量各種施工因素，采取以下幾種措施相結(jié)合的方式預(yù)防地下連續(xù)墻H型鋼接頭混凝土繞流，保證接頭位置的止水效果，為后期基坑安全開(kāi)挖提供有力保證。

1.止?jié){鐵皮措施

在地下連續(xù)墻H型鋼翼板外側(cè)焊接止?jié){鐵皮。在加工地下連續(xù)墻鋼筋籠時(shí)，在H型鋼翼板上焊接0.3mm厚鍍鋅鐵皮，沿H型鋼兩翼板外側(cè)通長(zhǎng)布置，寬度為1m，鍍鋅鐵皮與鋼筋籠面平行。因鍍鋅鐵皮厚度較薄，直接與H型鋼焊接難度較大，采用Φ16鋼筋進(jìn)行輔助焊接，焊點(diǎn)間距200mm，止?jié){鍍鋅鐵皮另一側(cè)采用扎絲按500mm間距與鋼筋籠進(jìn)行固定。地下連續(xù)墻進(jìn)行水下混凝土澆筑時(shí)，隨著混凝土面不斷升高，側(cè)壓力不斷增大，將綁扎在鋼筋籠一側(cè)止?jié){鐵皮撐開(kāi)，直至貼在槽壁上，起到阻止繞流的作用。為保證止?jié){鐵皮的防擾流效果，須嚴(yán)格控制焊接過(guò)程，避免因焊接導(dǎo)致鐵皮破壞；另外，砼澆筑過(guò)程嚴(yán)格控制混凝土面上升速度，避免因混凝土澆筑速度過(guò)快，導(dǎo)致止?jié){鐵皮與H型鋼翼板脫焊進(jìn)而失效。

2.止?jié){角鋼措施

在地下連續(xù)墻H型鋼翼板外側(cè)焊接50mm×50mm等邊角鋼。地下連續(xù)墻鋼筋籠加工時(shí)，將等邊角鋼焊接在止?jié){鐵皮的邊緣，等邊角鋼沿H型鋼通長(zhǎng)布置。一方面，等邊角鋼能減小H型鋼與槽壁間的縫隙，輔助止?jié){鐵皮防止混凝土繞流；另一方面，焊接等邊角鋼能夠防止因混凝土面上升過(guò)快導(dǎo)致止?jié){鐵皮脫焊。為保證等邊角鋼能夠充分發(fā)揮其作用，其須與H型鋼通長(zhǎng)焊接，焊縫質(zhì)量嚴(yán)格按相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

3.綁扎泡沫板措施

在H型鋼后側(cè)空腔內(nèi)綁扎泡沫板。將泡沫板綁扎在H型鋼后側(cè)空腔內(nèi)，泡沫板寬度等于H型鋼腹板寬度、厚度等于250mm，沿H型鋼通長(zhǎng)布置。泡沫板采用鋼帶與H型鋼綁扎牢固，并每隔1m采用竹條對(duì)泡沫板進(jìn)行加固。泡沫板能避免繞流過(guò)來(lái)的混凝土粘接在H型鋼上，降低后期刷壁難度。為防止鋼筋籠入槽過(guò)程中泡沫板因浮力過(guò)大崩開(kāi)鋼帶上浮而失效，必須嚴(yán)格把控泡沫板綁扎過(guò)程，保證其綁扎質(zhì)量。

4.沖實(shí)填充砂袋措施

沖實(shí)填充砂袋。在回填H型鋼接頭位置超挖部分的砂袋時(shí)，采用重力夯（重力夯尺寸為9m×0.55m×0.3m）將砂袋分段砸壓密實(shí)。為保證砂袋回填質(zhì)量，砂袋采用小型化砂袋，夯實(shí)過(guò)程按照底部16m夯一次，然后每填5m夯一次，如此循環(huán)，直至砂袋填充到澆筑面以上為止。

5.超前開(kāi)挖二期槽段措施

超前開(kāi)挖二期槽段。等地下連續(xù)墻混凝土初凝之后，即可開(kāi)始開(kāi)挖地下連續(xù)墻二期槽段的土方，此時(shí)繞流混凝土與H型鋼腹板黏結(jié)強(qiáng)度還未達(dá)到最大，很容易處理掉。超前開(kāi)挖是對(duì)前述防繞流措施出現(xiàn)意外的彌補(bǔ)措施，是最后一道防線，也是很關(guān)鍵的一道防線。

6.接頭高壓旋噴樁加強(qiáng)止水措施

在地下連續(xù)墻施工結(jié)束后，為進(jìn)一步加強(qiáng)地下連續(xù)墻接頭位置的止水效果，根據(jù)設(shè)計(jì)要求在接頭位置外側(cè)增加3根高壓旋噴樁，加固深度同地連墻。墻外止水高壓旋噴樁施工應(yīng)在地下連續(xù)墻混凝土強(qiáng)度達(dá)到80%后、基坑土體開(kāi)挖施工兩周前進(jìn)行，以保證其施工過(guò)程不對(duì)地下連續(xù)墻產(chǎn)生擾動(dòng)損壞，并為高壓旋噴樁保留適當(dāng)?shù)酿B(yǎng)護(hù)時(shí)間，從而達(dá)到最佳的止水效果。高壓旋噴樁作為地下連續(xù)墻接頭位置補(bǔ)充止水措施，施工時(shí)必須保證其位置準(zhǔn)確性。施工前，先人工找出接頭位置H型鋼并做好標(biāo)記，樁位放樣誤差小于50mm。注漿時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照試樁參數(shù)進(jìn)行施工。高壓旋噴樁施工過(guò)程中將產(chǎn)生大量廢棄泥漿，因此高壓旋噴樁施工前，在施工位置處開(kāi)挖泥漿儲(chǔ)存溝槽，對(duì)施工過(guò)程中返出的廢漿進(jìn)行收集并及時(shí)清出場(chǎng)外，以保持施工場(chǎng)地的整潔。地下連續(xù)墻接頭位置高壓旋噴樁布置圖見(jiàn)圖4。

圖4　地下連續(xù)墻接頭位置止水高壓旋噴樁布置圖

四、結(jié)語(yǔ)

武漢市軌道交通七號(hào)線一期工程第十八標(biāo)段地處長(zhǎng)江一級(jí)階地，工程地質(zhì)條件復(fù)雜，地下連續(xù)墻最深達(dá)55m，穿越富水砂層約40m，接頭止水及防擾流技術(shù)難度大。施工中在嚴(yán)格落實(shí)上述技術(shù)措施后，后續(xù)深基坑開(kāi)挖施工表明，地下連續(xù)墻接頭止水及繞流情況得到了有效控制，滿足施工要求。在后期基坑開(kāi)挖過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)繞流、漏水、涌水涌砂現(xiàn)象，整個(gè)開(kāi)挖過(guò)程處于安全可控狀態(tài)。此案例為地下連續(xù)墻H型鋼接頭防擾流及防水施工積累了一定施工經(jīng)驗(yàn)，希望能為其他工程在處理類似問(wèn)題時(shí)提供參考。

（作者單位：武漢地鐵集團(tuán)有限公司）