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        富水軟土地質(zhì)超深地下連續(xù)墻窩泥、夾泥滲漏防控

        2022-09-02 14:39:08李志明伊容冰位英超
        城市建筑空間 2022年8期
        關(guān)鍵詞:混凝土

        李志明,伊容冰,王 飛,位英超,張 超

        (中國建筑第八工程局有限公司,天津 300450)

        0 引言

        隨著我國城市建設(shè)發(fā)展突飛猛進(jìn),地鐵工程不斷增加,地下連續(xù)墻在深基坑施工中得到廣泛應(yīng)用。在富水軟土地質(zhì)條件下,超深地下連續(xù)墻的防滲漏至關(guān)重要。其中墻幅窩泥、墻縫夾泥在基坑內(nèi)外高水頭差作用下很容易產(chǎn)生質(zhì)量缺陷,是造成基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲漏的主要原因,并引起行業(yè)重視。

        1 工程概況

        天津市濱海新區(qū)軌道交通Z4線11標(biāo)大沽船廠站為地下3層雙柱三跨島式站臺結(jié)構(gòu),總長213.3m,采用明挖順作法施工,基坑開挖深度24.99~26.79m。

        1.1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工概況

        車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系,地下連續(xù)墻共計(jì)84幅,地下連續(xù)墻頂標(biāo)高為2.700m,深度為44.2~48.2m,厚1.0m,標(biāo)準(zhǔn)幅寬6.0m。

        地下連續(xù)墻采用德國寶峨GB50成槽機(jī)成槽,復(fù)合鈉基膨潤土泥漿護(hù)壁,導(dǎo)管法灌注混凝土,工字鋼作為接頭。

        1.2 工程地質(zhì)及水文

        根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告顯示,本工程地下連續(xù)墻施工區(qū)域的主要軟土地層包括:黏土、粉質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)黏土、黏質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂,其中⑥2及⑥21淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層厚度達(dá)16.5m。本次詳細(xì)勘察期間,上部潛水水位埋深0.50~3.00m(高程 -0.340~2.170m),水頭較高。潛水接受大氣降水和地表水入滲補(bǔ)給,地下水具有明顯的豐枯水期變化,豐水期水位上升,枯水期水位下降。第1層微承壓水主要賦存在第Ⅱ陸相層中的⑧2黏質(zhì)粉土、第Ⅲ陸相層⑨2黏質(zhì)粉土、⑨24粉砂、⑨25細(xì)砂及第Ⅱ海相層的⑩2黏質(zhì)粉土、⑩24粉砂及⑩25細(xì)砂中,高程-42.570~-18.670m,基本呈層狀分布;第2層微承壓水主要賦存在第Ⅳ陸相層中的?2、?42黏質(zhì)粉土及?24、?4粉砂中,高程 -55.910~-43.440m,基本呈層狀分布,局部與第1層微承壓水連通。

        2 地下連續(xù)墻夾泥原因分析

        2.1 墻幅窩泥

        2.1.1 清底不徹底

        地下連續(xù)墻墻幅窩泥的主要來源為槽底沉渣?;炷翝仓r,下料沖擊力大,處于導(dǎo)管下方的沉渣被沖起,一部分沉渣懸浮于泥漿中,另一部分與混凝土摻混。隨著混凝土澆筑時間延長,懸浮于導(dǎo)管附近的泥渣又沉落在混凝土表面上,槽內(nèi)混凝土呈覆蓋狀流動時,混凝土表面的沉渣易被夾在混凝土中。轉(zhuǎn)角處地下連續(xù)墻混凝土澆筑時流線呈弧形,造成轉(zhuǎn)角處泥渣不能全部擠升,導(dǎo)致轉(zhuǎn)角處混凝土有泥渣堆積。2根導(dǎo)管澆筑時,導(dǎo)管附近的沉渣被相向推擠至導(dǎo)管間混凝土分界面,導(dǎo)致分界面處存在泥渣。

        2.1.2 泥漿比重過大

        泥漿比重過大造成混凝土流動性變差,導(dǎo)致槽端部分位置未被混凝土填充及導(dǎo)管間混凝土交界面存在泥漿。

        2.1.3 導(dǎo)管使用不合格

        1)導(dǎo)管埋深小 混凝土澆筑時,導(dǎo)管埋深過小,導(dǎo)致導(dǎo)管易拔空或混凝土表面的浮漿卷入混凝土內(nèi),造成墻幅窩泥。

        2)導(dǎo)管提升過猛 過猛提升導(dǎo)管導(dǎo)致導(dǎo)管底口易拔出原混凝土面,當(dāng)導(dǎo)管重新插入已澆混凝土內(nèi)時,導(dǎo)管內(nèi)的泥漿涌入,導(dǎo)致混凝土夾泥。如果導(dǎo)管重新插入時未插入至混凝土內(nèi)而進(jìn)行澆筑,則會在新老混凝土面上形成一條水平縫,縫內(nèi)存在泥漿。

        3)導(dǎo)管攤鋪面積不夠 若混凝土的有效流動半徑小于導(dǎo)管與導(dǎo)管的間距,則導(dǎo)致部分位置澆筑不到被泥漿填充。

        4)導(dǎo)管接頭不嚴(yán)密 導(dǎo)管接頭氣密性差,泥漿滲入導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч苈{造成墻幅窩泥。

        2.1.4 混凝土澆筑作業(yè)不合理

        1)首批灌入混凝土量不足,造成下料沖擊力不能將導(dǎo)管底部的泥漿沖開,導(dǎo)致混凝土和泥漿不能完全隔開,形成墻幅窩泥。

        2)澆筑速度太快會在混凝土上升面形成鋸齒狀裂縫,泥漿被卷入混凝土鋸齒狀裂縫造成墻幅窩泥。

        3)澆筑間隔時間過長造成混凝土初凝流動性變差,繼續(xù)澆筑的混凝土?xí)斊圃炷另攲由仙?,?dǎo)致墻幅窩泥。

        4)澆筑混凝土?xí)r,若槽壁坍塌或泥皮脫落,則混凝土內(nèi)會存在掉落的泥渣和泥皮,導(dǎo)致墻幅窩泥。

        2.2 墻縫夾泥

        2.2.1 清底不徹底

        槽底存在泥渣,混凝土澆筑時產(chǎn)生的沖擊力將導(dǎo)管附近的泥渣推擠至接縫處,導(dǎo)致墻縫夾泥。

        2.2.2 接縫清理不到位

        1)先行幅接縫處成槽垂直度差 超深地下連續(xù)墻使用常規(guī)液壓抓斗抓土?xí)r存在嚴(yán)重的抓斗上浮現(xiàn)象,導(dǎo)致成槽垂直度較差。先行幅接縫處成槽垂直度差,極易導(dǎo)致后行幅成槽時接縫刷壁不到位,泥土泥皮不干凈,造成墻縫夾泥。

        2)工字鋼接頭與槽壁之間存在空隙 接頭與槽壁之間存在空隙,一般為7cm左右,混凝土易產(chǎn)生繞流,繞流混凝土一旦與工字鋼板粘連,難以清除,導(dǎo)致抓斗設(shè)備在施工后行幅槽段時無法進(jìn)入繞流部位,清理不干凈。

        3)槽壁坍塌 如果槽壁坍塌,則會擴(kuò)大工字鋼接頭與槽壁之間的空隙,造成混凝土繞流,導(dǎo)致接縫處清理不干凈。槽壁坍塌的主要原因?yàn)椋孩俨蹆?nèi)護(hù)壁泥漿比重過小造成支護(hù)應(yīng)力不足,導(dǎo)致槽壁坍塌、擴(kuò)孔;②粗暴下放鋼筋籠導(dǎo)致槽壁坍塌、擴(kuò)孔。

        4)刷壁不徹底 后行幅地下連續(xù)墻成槽后,對接縫處的泥皮、泥渣清理不干凈,刷壁不徹底,導(dǎo)致墻縫夾泥。

        2.2.3 成槽后混凝土澆筑間隔時間過長

        若成槽后未及時澆筑混凝土,間隔時間過長,泥漿會嚴(yán)重沉淀,在接縫處形成較厚的泥皮,造成墻縫夾泥。

        2.2.4 混凝土澆筑時翻漿

        澆筑混凝土?xí)r,翻漿混凝土使泥漿落在接縫處,造成墻縫夾泥。

        3 地下連續(xù)墻窩泥、夾泥的預(yù)防措施

        3.1 控制成槽垂直度

        本工程采用德國寶峨GB50成槽機(jī)成槽,成槽機(jī)配備有垂直度顯示儀表和自動糾偏裝置,成槽過程檢測抓斗垂直度,時時糾偏。采用超聲波檢測成槽垂直度,確保垂直度≤1/300。

        3.2 工字鋼外側(cè)增設(shè)防繞流裝置

        本工程采用工字鋼接頭止水,在工字鋼翼緣鋼板外側(cè)通長焊接鍍鋅鐵皮,如圖1所示,混凝土澆筑時,在混凝土的流動作用下鐵皮張開,可防止混凝土繞流。在鐵皮外側(cè)還可焊接鋼筋,減少槽壁與接頭的空隙,對混凝土繞流起輔助作用。

        圖1 工字鋼接頭大樣

        3.3 控制接頭刷壁質(zhì)量

        本車站刷壁方法主要采用自制強(qiáng)制式刷壁機(jī),固定于成槽機(jī)抓斗上,利用鋼抓斗張開力使刷壁器在刷壁過程中能緊貼接頭處,反復(fù)幾次,直到刷壁機(jī)上沒有泥皮、泥渣,并采用超聲波檢測地下刷壁質(zhì)量,確保刷壁效果。

        在混凝土強(qiáng)度不高時要及時清理繞流混凝土,若繞流混凝土到達(dá)一定強(qiáng)度,可采用沖擊鉆機(jī)破除清理繞流混凝土,確保刷壁質(zhì)量。

        3.4 地基預(yù)處理

        3.4.1 水泥土攪拌樁加固

        為防止軟土地層槽壁坍塌,尤其是在地質(zhì)條件較差的情況下,可在槽壁兩側(cè)采用1 000mm@400mm水泥土攪拌樁進(jìn)行地基加固,加固至軟土地層底以下≥0.5m。嚴(yán)格控制樁體位置、樁徑、咬合量和垂直度,確保地基加固質(zhì)量。

        3.4.2 高壓旋噴樁嵌縫

        圖2 接頭處高壓旋噴樁布置

        3.4.3 預(yù)埋注漿袖閥管

        袖閥管適用于砂層、淤泥及淤泥質(zhì)土,注漿深度≤50m。地下連續(xù)墻施工時,在接縫工字鋼接頭處預(yù)埋注漿袖閥管,如圖3所示,地下連續(xù)墻施工完成后進(jìn)行超細(xì)水泥注漿封堵。

        圖3 袖閥管加固

        3.5 加強(qiáng)泥漿質(zhì)量控制

        1)泥漿液面 控制泥漿液面位于地下水位0.5m以上,液面如下降應(yīng)及時補(bǔ)漿,以防槽壁坍塌。

        2)控制泥漿比重 本工程上部存在較厚的淤泥質(zhì)土層,成槽中容易坍塌,下部存在較厚的粉砂、細(xì)砂層,在抓斗擾動的作用下易導(dǎo)致槽壁坍塌。因此本工程在泥漿指標(biāo)控制上要提高泥漿比重,以增加泥漿護(hù)壁能力,但泥漿比重提高要適當(dāng),不能提高過大,否則易造成混凝土流動不暢,導(dǎo)致部分位置無混凝土填充。針對粉細(xì)砂及淤泥層地質(zhì),通常要求泥漿比重為1.03左右。

        3.6 合理選擇清底方式

        本工程采用二次清底工藝減少沉渣厚度。第1次清底換漿在成槽后鋼筋籠吊放前,采用抓斗直接挖除槽底淤積物;第2次清底換漿在鋼筋籠吊放后混凝土澆筑前,因本工程地質(zhì)條件較差,為防止清底時造成槽壁坍塌,采用正循環(huán)法清除槽底淤積物。

        3.7 控制鋼筋籠下放

        在吊裝鋼筋籠下放入槽時,通過計(jì)算好的吊點(diǎn)使吊起的鋼筋籠呈自然垂直狀態(tài),吊點(diǎn)中心對準(zhǔn)槽段中心進(jìn)行下放。鋼筋籠入槽過程宜輕緩,避免鋼筋籠產(chǎn)生橫向擺動沖撞槽壁,引發(fā)槽壁坍塌。

        3.8 控制混凝土澆筑質(zhì)量

        3.8.1 澆筑導(dǎo)管的使用和控制

        1)控制導(dǎo)管埋深 混凝土澆筑時,導(dǎo)管插入混凝土的埋深為2~6m,否則處于混凝土上升面的浮漿會被卷入混凝土內(nèi)。

        2)控制導(dǎo)管提升 隨混凝土澆筑,導(dǎo)管應(yīng)緩慢提升,不能猛拔。

        3)控制導(dǎo)管攤鋪面積 控制2根導(dǎo)管之間的水平距離在1.5~3.0m,槽壁與導(dǎo)管的水平間距在1.5m以內(nèi)。避免部分位置澆筑不到導(dǎo)被泥漿填充。

        4)控制接頭氣密性 澆筑導(dǎo)管接頭處采用粗絲扣,并設(shè)橡膠圈密封,避免泥漿滲入導(dǎo)管內(nèi)或?qū)Ч苈{。

        3.8.2 混凝土澆筑技術(shù)要求

        1)控制首批灌入混凝土量 確保首批混凝土灌入量充足,使其下料產(chǎn)生的沖擊力能把導(dǎo)管中的泥漿擠出,避免造成墻幅窩泥。

        2)控制澆筑速度 確保槽內(nèi)混凝土澆筑上速度在2.0~3.0m/h,避免因混凝土澆筑速度過快在上升面形成鋸齒狀裂縫,從而導(dǎo)致墻幅窩泥。

        3)控制澆筑間隔時間 確?;炷翝仓焖龠B續(xù)進(jìn)行,中途間隔時間不超過混凝土初凝時間。

        4)控制澆筑時槽壁局部塌孔和泥皮崩落 混凝土澆筑時若槽壁塌孔和泥皮脫落,可將掉落的泥渣和泥皮吸出,繼續(xù)澆筑混凝土。

        5)控制成槽后混凝土澆筑間隔時間 成槽后及時清底、刷壁、一次清底、放置鋼筋籠、二次清底、灌注混凝土,減少成槽后混凝土澆筑間隔時間。

        4 結(jié)語

        本文結(jié)合工程實(shí)例,分析了可能導(dǎo)致地下連續(xù)墻墻幅窩泥和墻縫夾泥滲漏的成因。墻幅窩泥主要有4個方面的原因:①清底不徹底;②泥漿比重大;③導(dǎo)管使用不合格;④混凝土澆筑不合格。墻縫夾泥主要有4個方面的原因:①清底不徹底;②接縫清理不干凈;③成槽后混凝土澆筑間隔時間過長;④混凝土澆筑時翻漿。

        在地下連續(xù)墻施工時,通過控制成槽垂直度、工字鋼外側(cè)增設(shè)防繞流裝置、控制接頭刷壁質(zhì)量、地基預(yù)處理、加強(qiáng)泥漿質(zhì)量控制、合理選擇清底方式、控制鋼筋籠的下放、控制混凝土澆筑質(zhì)量,能夠最大限度防止地下連續(xù)墻夾泥、窩泥,以免給將來滲漏水埋下隱患。

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