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        某深基坑地下連續(xù)墻安全評(píng)估與分析研究

        2019-07-16 11:52:52王成輝李曉旭楊昊沅
        工程質(zhì)量 2019年5期
        關(guān)鍵詞:壁柱墻體寬度

        王成輝,張 晟,李曉旭,楊昊沅

        (中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司,北京 100013)

        0 引 言

        地下連續(xù)墻是區(qū)別于傳統(tǒng)施工方法的一種較為先進(jìn)的地下工程結(jié)構(gòu)形式和施工工藝[1]。具有三大突出優(yōu)點(diǎn):①對(duì)鄰近建筑物和地下管線的影響較??;②施工時(shí)無噪聲、無振動(dòng),屬于低公害的施工方法;③既可以做基坑的支護(hù),必要時(shí)又可以做地下室的外墻。在我國(guó)沿海地區(qū),地下連續(xù)墻作為一種有效的深基坑支護(hù)方式得到廣泛使用。

        地下連續(xù)墻一般采用泥漿護(hù)壁施工工藝,但沿海地區(qū)土層多由海陸相交互沉積土互層組成[2],且在成槽范圍內(nèi)的土質(zhì)情況多為上軟下硬,潛水和微承壓水存在互相滲透補(bǔ)給的現(xiàn)象,使地下連續(xù)墻施工難度加大。如果施工控制措施不足,如地下連續(xù)墻需分幅先后施工,對(duì)先澆槽段接觸面的清刷工作的松懈,泥漿護(hù)壁效果不理想,清刷和下籠過程中不慎觸碰側(cè)壁的土體,鋼筋籠傾斜、基坑開挖過快和支撐架設(shè)延誤等,容易造成墻體滲水、露筋、混凝土疏松、槽段接頭處夾泥和透水、鋼筋變形等現(xiàn)象,會(huì)導(dǎo)致較大經(jīng)濟(jì)損失[3]。

        基坑施工過程中對(duì)地下連續(xù)墻槽段間接頭位置發(fā)生滲漏部位,可根據(jù)具體情況采取坑內(nèi)或坑外臨時(shí)封堵的措施給予解決,而作為“兩墻合一”的連續(xù)墻永久使用構(gòu)件,有必要采取針對(duì)性的措施改善或避免墻體的防滲止漏問題。因此需要對(duì)基坑地下連續(xù)墻現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè)評(píng)估與分析。

        1 工程概況

        某基坑工程采用順作法施工,豎向設(shè)置四道鋼筋混凝土內(nèi)支撐?;又苓呏ёo(hù)結(jié)構(gòu)采用 1 000 mm 厚“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為基坑支護(hù)體,地下連續(xù)墻既作為基坑開挖階段的擋土止水支護(hù)體,也作為地下室結(jié)構(gòu)外墻。為提高地下連續(xù)墻槽段間接頭處的止水和防滲性能,本工程地下連續(xù)墻槽段間施工接頭采用十字鋼板剛性接頭,地下連續(xù)墻槽段間接頭處迎土面設(shè)置高壓旋噴樁。地下連續(xù)墻通過預(yù)留插筋、鋼筋接駁器剪力槽等措施與結(jié)構(gòu)剪力墻、結(jié)構(gòu)環(huán)梁及基礎(chǔ)底板等連接[4]。

        2 存在的主要問題

        在對(duì)地下連續(xù)墻墻檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)鋼筋保護(hù)層較厚且墻體的鋼筋間距較小,因此進(jìn)行強(qiáng)度及鋼筋配置檢測(cè)時(shí),對(duì)儀器的探測(cè)深度及精度有較高的要求。本工程結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,采用探測(cè)深度較大的儀器進(jìn)行透視成像檢測(cè)(見圖1),選取適合的檢測(cè)位置后,采用探測(cè)深度較淺的儀器進(jìn)行精確定位及檢測(cè),取得了良好的效果。

        通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),墻體厚度、混凝土抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能、鋼筋配置等主要參數(shù)符合設(shè)計(jì)要求[5],但地下連續(xù)墻的外觀質(zhì)量存在較多缺陷,主要為墻體槽段間接頭處存在透水、夾泥現(xiàn)象,墻體存在露筋、水平鋼筋變形、混凝土疏松、凸肋及滲水現(xiàn)象等[6]。通過現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè),透水、夾泥、水平鋼筋變形、滲水主要存在于墻體的下部,露筋、混凝土疏松主要存在于墻體的上部,外觀缺陷分布與墻體的施工工藝存在一定的關(guān)系。為了解墻體內(nèi)部質(zhì)量,現(xiàn)場(chǎng)在地下連續(xù)墻槽段間施工接頭處鉆取 5 個(gè) 1 m 深芯樣,其中 1 處存在夾泥現(xiàn)象(見圖2)。為防止墻體外側(cè)地下水滲漏或淤泥涌入,需及時(shí)對(duì)取芯部位進(jìn)行封堵處理。

        圖2 1m深芯樣夾泥照片

        地下連續(xù)墻部分外觀缺陷如露筋、混凝土疏松、滲水、鋼筋變形等可以結(jié)合后期施工進(jìn)行處理,而地下連續(xù)墻槽段間接頭處存在透水、夾渣及內(nèi)部存在夾泥現(xiàn)象等對(duì)墻體每一幅的截面存在一定減弱,而每幅墻體所承受的作用是不變的。因此,有必要考慮因地下連續(xù)墻槽段間施工接頭存在缺陷而造成墻體截面削弱的現(xiàn)狀對(duì)墻體進(jìn)行安全評(píng)估。

        3 安全評(píng)估

        3.1 技術(shù)參數(shù)

        基坑的基本參數(shù)為:±0.00=4.900 m,室外地面標(biāo)高 -1.10 m,相當(dāng)于大沽高程 3.800 m。地下水位-3.50 m,相當(dāng)于大沽高程 1.400 m。開挖深度為 22.60 m,采用四道內(nèi)支撐,安全等級(jí)為一級(jí)。

        地連墻的設(shè)計(jì)參數(shù)為:地連墻厚度為 1 000 mm,保護(hù)層厚度為 70 mm,幅寬主要為 5 800 mm,混凝土等級(jí)為 C 40。

        表1 計(jì)算參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

        本工程地面超載 15 kPa,地下連續(xù)墻豎向荷載較小,主要承擔(dān)側(cè)向土壓力。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果,某幅墻體接縫處夾渣最大寬度為 400 mm,根據(jù)地連墻的缺陷位置及對(duì)應(yīng)的幅段,地下連續(xù)墻寬度按照減去 400 mm進(jìn)行計(jì)算。

        現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)已出正負(fù)零,地連墻作為臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)階段已經(jīng)結(jié)束進(jìn)入正常使用階段,本次安全評(píng)估為正常使用階段的抗彎承載力驗(yàn)算與裂縫驗(yàn)算[7]。

        3.2 抗彎承載力計(jì)算

        拆除支撐 1 后彎矩計(jì)算最大值為 1 654.1 kNg m,永久荷載分項(xiàng)系數(shù)為 1.35,因此設(shè)計(jì)值應(yīng)為 2 233.0 kNg m。如地下連續(xù)墻所受的外力全部由除有缺陷以外的完好部分承擔(dān),則完好部分承擔(dān)的彎矩將增大1.07(5.8/5.4)倍,即調(diào)整后彎矩設(shè)計(jì)值為 2 398.4 kNg m。地連墻實(shí)際配筋情況為每延米 10 根 HRB 400 的 Φ32 鋼筋,根據(jù)實(shí)際配筋情況,驗(yàn)算每延米墻體的抗彎承載力,相關(guān)參數(shù)統(tǒng)計(jì)如表1所示。

        由計(jì)算可知,每延米 10 根 HRB400 的Φ32 鋼筋可提供最大抗彎承載力設(shè)計(jì)值為 2 430.0 kNg m,大于彎矩設(shè)計(jì)值 2 398.4 kNg m,承載力滿足要求。

        3.3 裂縫計(jì)算

        正常使用階段迎土面裂縫最大寬度計(jì)算值為0.173 mm,裂縫增大比例為 1.07(5.8/5.4),實(shí)際裂縫寬度為 0.185 mm,小于規(guī)范 0.20 mm的要求,因此裂縫寬度符合規(guī)范要求。

        4 處理方案

        地下連續(xù)墻槽段接頭處夾泥和透水,不但會(huì)影響結(jié)構(gòu)的整體性和剛度,還會(huì)引起鋼筋的銹蝕、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲勞、抗?jié)B能力。因此,必須對(duì)接頭處夾泥進(jìn)行處理。從前面分析計(jì)算可知,地下連續(xù)墻的抗彎承載力在接縫處最大夾泥寬度 400 m 時(shí),也能滿足規(guī)范要求。因此,采用一般法處理地下連續(xù)墻槽段接頭處的滲漏即可。

        地下連續(xù)墻滲漏的修復(fù),可采用前堵法,也可采用后阻法,或者聯(lián)合使用。前堵法有高壓旋噴樁、三重管雙高壓大直徑旋噴樁(RJP 工法)、袖閥管注漿等方法,后阻法有表面涂抹法、表面涂刷加玻璃絲布法、充填法、灌漿法、設(shè)置扶壁柱等方法。

        本工程在地下連續(xù)墻槽段接頭處迎土面設(shè)計(jì)有高壓旋噴樁進(jìn)行封堵止漏及增強(qiáng)剛度,但實(shí)施效果不佳,仍然有很多滲漏點(diǎn),且長(zhǎng)期可靠性、耐久性存在問題。因此,在前堵法實(shí)施后,還需要在地下連續(xù)墻迎坑面表面涂抹環(huán)氧樹脂類、氰凝、聚氨酯類等。本工程結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及為了增加墻體承載力,采用設(shè)置扶壁柱的方法。扶壁柱不僅解決滲漏問題,還能恢復(fù)地下連續(xù)墻槽段接頭處部分功能。

        地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)時(shí),為使房屋具有較好的使用功能,往往會(huì)在墻體內(nèi)側(cè)設(shè)置內(nèi)襯墻,內(nèi)襯墻與地下連續(xù)墻之間設(shè)置導(dǎo)流溝,作為排水通道。因此,扶壁柱的截面高度不宜超過地下連續(xù)墻外皮至內(nèi)襯墻的距離,否則會(huì)阻斷排水通道的空間。因此建議扶壁柱可向地下連續(xù)墻內(nèi)鑿 20~35 cm,向外突出墻體 20~25 cm,給排水通道留有空間。扶壁柱的寬度,應(yīng)根據(jù)地下連續(xù)墻接縫處夾泥寬度確定。應(yīng)比夾泥寬度至少寬出 20 cm,且扶壁柱最小寬度不宜<50 cm。

        5 結(jié) 語

        “兩墻合一”的地下連續(xù)墻作為深基坑開挖后的支護(hù)結(jié)構(gòu),對(duì)整個(gè)工程非常關(guān)鍵,且施工過程比較復(fù)雜,因此檢測(cè)其施工質(zhì)量非常重要。本文通過檢測(cè)地下連續(xù)墻的抗壓強(qiáng)度、抗?jié)B性能、外觀質(zhì)量普查與芯樣驗(yàn)證結(jié)合,并結(jié)合相關(guān)缺陷進(jìn)行安全評(píng)定,對(duì)墻體的質(zhì)量進(jìn)行有效的把控。

        對(duì)于墻體普遍存在的缺陷,應(yīng)以預(yù)防為主,做到防患于未然。設(shè)計(jì)應(yīng)結(jié)合地方情況,做好充分預(yù)案,設(shè)計(jì)多層防護(hù)措施。施工單位應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,在地下連續(xù)墻施工全過程中嚴(yán)密把控,一旦現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)處理。

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