【摘要】文中結(jié)合某地鐵車站地下連續(xù)墻（簡稱地連墻）墻縫堵漏施工實例，根據(jù)直流電和瞬變電磁傳播理論，于鉆孔或地面電極（可移動激發(fā)）激發(fā)直流和瞬變電磁場，在水面、地面及井中采用電極陣列接收響應(yīng)波形，每次激發(fā)實現(xiàn)8次信號測量。通過軟件，處理分離有用和無用信號，對有用信號進(jìn)一步解析，綜合電、聲測井結(jié)果確定滲漏發(fā)生情況和精確定位滲漏發(fā)生的位置。

【關(guān)鍵詞】地連墻；直流電場；瞬變電磁；墻縫滲漏

【中圖分類號】TU201.2 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號】1673-6028（2024）11-0066-03

0 引言

地鐵較發(fā)達(dá)城市在既有線的前提下開展施工，致使基坑開挖深度越來越深，深基坑工程對基坑初期支護(hù)、降排水的要求也越來越高，同時對施工工期和施工安全的把控提出了更高要求。基坑降水對圍護(hù)結(jié)構(gòu)、止水措施的施工質(zhì)量要求較高，其施工質(zhì)量對施工工期及現(xiàn)場施工人員的安全保障影響極大。

目前對止水帷幕范圍的漏水點監(jiān)測無法具體到某個點位，無法指導(dǎo)現(xiàn)場對漏水點進(jìn)行有效處理。開挖時對基坑開挖進(jìn)度、開挖產(chǎn)生的額外費用及施工安全產(chǎn)生不良影響，給施工現(xiàn)場造成巨大安全隱患。因此應(yīng)研究出一種便于迅速準(zhǔn)確找到漏水點的方法，能夠幫助施工現(xiàn)場快速、便捷地尋找漏水點的大致位置，指導(dǎo)現(xiàn)場及時對漏水點位置進(jìn)行處理，保證現(xiàn)場有序施工。

本文研究基礎(chǔ)為瞬變電磁技術(shù)和直流電場滲漏水檢測技術(shù)[1]。研究一種方便現(xiàn)場施工的滲漏水檢測方法，以更好地服務(wù)現(xiàn)場施工。

1 工程概況

某市地鐵6號線工程一工區(qū)現(xiàn)狀場地為蘆葦?shù)睾屠召徴尽＼囌疚鱾?cè)為住宅小區(qū)、東側(cè)為待開發(fā)地塊。車站周邊環(huán)境較空曠，鄰近道路交通狀況良好。車站長531.5 m，采用明挖法施工，標(biāo)準(zhǔn)段長21 m，西側(cè)北段距住宅小區(qū)圍墻20 m，北端為交通道路，其他環(huán)境較簡單，基坑開挖深度為17.04 m（標(biāo)準(zhǔn)段），兩端盾構(gòu)井深18.641～19.704 m，支護(hù)形式為地連墻+4道鋼支撐及1道換撐。第一道為鋼筋混凝土支撐，地連墻隔斷第一承壓水層，采用高壓旋噴樁分倉降水。地連墻墻厚0.8 m，墻長（自地面）標(biāo)準(zhǔn)段31.5～33 m，盾構(gòu)井段35 m，插入比0.82～0.88，隔斷第一承壓水層⑧2粉砂、⑧22黏質(zhì)粉土，未隔斷第二承壓水層⑩2?2粉砂。開挖期間地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，承擔(dān)全部的水壓力、土壓力以及施工荷載。

2 地下連續(xù)墻施工工藝

2.1 地連墻施工工藝流程

結(jié)合工程實際情況及地下連續(xù)墻施工隊伍的施工經(jīng)驗，地下連續(xù)墻擬采用液壓導(dǎo)桿式抓斗成槽機(jī)施工，采用順開施工方式連續(xù)施工，連續(xù)墻接頭采用鎖口管接頭方式施工。

2.2 護(hù)壁泥漿的制備與使用

1）泥漿的組成。地下連續(xù)墻工程采用膨潤土配制護(hù)壁泥漿，主要配制材料有：①膨潤土：商品膨潤土；②水：自來水；③分散劑：純堿（Na2CO3）；④增黏劑：CMC（高黏度、粉末狀）。

2）泥漿的循環(huán)使用。①護(hù)壁泥漿應(yīng)進(jìn)行循環(huán)利用，需定期監(jiān)測其性能參數(shù)；②回收后的泥漿如未能滿足規(guī)定的性能參數(shù)，可通過振動篩與旋流器進(jìn)行處理，隨后輸送至沉淀池進(jìn)行沉淀處理。沉淀后需再次檢測其性能參數(shù)。如有必要可補(bǔ)充摻入材料進(jìn)行再生處理，再生后的泥漿將被存放于儲漿池中以備后用。

3）泥漿系統(tǒng)的布置。在現(xiàn)場安裝一臺3 m3立式高速泥漿攪拌機(jī)，并配置四臺泵將新鮮泥漿輸送至施工槽孔，輸漿管道應(yīng)沿導(dǎo)墻附近布置?，F(xiàn)場應(yīng)設(shè)置儲漿池以儲備泥漿，其位置應(yīng)位于場地一側(cè)，容積至少為設(shè)計混凝土方量的1.5倍。槽段排出的泥漿需經(jīng)過除砂凈化或沉淀處理后，返回儲漿池中儲存。泥漿池最大槽段6 m，單幅泥漿池容量槽段體積為185.472 m3。

4）泥漿的拌制。采用泥漿拌漿機(jī)進(jìn)行拌制，配料嚴(yán)格按照配合比，準(zhǔn)確計量并按投料順序進(jìn)行投料。

5）泥漿的使用與管理。①泥漿拌制好后，在貯漿池內(nèi)靜置不小于24 h，以使膨潤土充分水化、膨脹，確保泥漿質(zhì)量。②泥漿密度應(yīng)維持在1.03～1.10范圍內(nèi)，循環(huán)系統(tǒng)中的泥漿密度控制在1.05～1.25，松散地層可適當(dāng)增大密度。在混凝土灌注前，泥漿密度需保持在1.05～1.1之間。③在施工過程中，必須加強(qiáng)泥漿的管理，定期檢測泥漿的性能并調(diào)整配合比。新配制的泥漿需對除砂率外的所有指標(biāo)進(jìn)行測試。④成槽作業(yè)期間，每推進(jìn)2～3 m或每3 h應(yīng)測定一次泥漿的密度和黏度。在清槽前后，各測一次密度、黏度及含砂率并在混凝土灌注前再次測量密度。⑤取樣點應(yīng)位于槽段的底部、中部及頂部。失水量、泥皮厚度及pH值應(yīng)在每個槽段的中部和底部各測一次。如發(fā)現(xiàn)指標(biāo)不符合要求，應(yīng)及時進(jìn)行調(diào)整。

3 明挖基坑滲漏水情況及分析

工程開挖后，多個地連墻接縫發(fā)生滲漏，部分位置滲漏嚴(yán)重。根據(jù)超聲波圖、現(xiàn)場施工情況及原始施工記錄地連墻墻縫滲漏水原因進(jìn)行分析，得到以下分析結(jié)果。

1）地連墻連接幅施工前未對先行幅接縫徹底清刷，使其接縫位置夾泥現(xiàn)象嚴(yán)重，澆筑混凝土不密實。

2）抓槽完成后槽底部清理不徹底，致使比重較大、黏度高的泥漿在槽底堆積嚴(yán)重。在進(jìn)行水下混凝土澆筑時，混凝土大漏斗雖將大量泥漿翻帶至頂部，但因底部泥漿沉積較多導(dǎo)致接縫位置存在夾泥現(xiàn)象。

3）地連墻接縫處成槽垂直度無法保證，連接幅施工時不能將接茬處的泥土完全清除致使接茬處夾泥。

4）泥漿性能較差，抓槽完成后至混凝土澆筑過程較長甚至有可能隔夜，致使泥漿沉積嚴(yán)重，產(chǎn)生較多泥漿在接縫處沉淀，混凝土無法澆筑密實，內(nèi)部夾帶泥土。

5）基坑開挖過程中，開挖深度較大，鋼支撐架設(shè)不及時，致使地連墻結(jié)構(gòu)變形，產(chǎn)生裂縫。

6）各盤混凝土初凝時間不同，鎖口管拔出時間不盡相同，開拔時間過早，會使混凝土流向下一個連接幅，導(dǎo)致施工縫混凝土不密實。

7）成槽后進(jìn)行水下混凝土澆筑時，未按照水下混凝土澆筑時要求的導(dǎo)管埋深進(jìn)行控制，出現(xiàn)導(dǎo)管拔除混凝土面或埋深較淺，導(dǎo)致連續(xù)墻夾泥。

8）鎖口管背后回填不密實導(dǎo)致混凝土繞流，使施工縫處混凝土澆筑不密實。

9）水下混凝土澆筑過程中，混凝土供應(yīng)不及時導(dǎo)致現(xiàn)場未能連續(xù)澆筑，使連續(xù)墻出現(xiàn)冷縫，導(dǎo)致滲漏[2-3]。

4 技術(shù)原理

根據(jù)直流電和瞬變電磁傳播理論，于鉆孔或地面用電極（可移動激發(fā)）激發(fā)直流和瞬變電磁場，在水面、地面及井中采用電極陣列接收響應(yīng)波形。每次激發(fā)實現(xiàn)8次信號測量，通過軟件分離有用和無用信號，對有用信號進(jìn)一步解析，綜合電、聲測井結(jié)果確定滲漏發(fā)生情況和精確定位滲漏發(fā)生位置。

使用不接地回線或接地電流源向地下發(fā)射一次脈沖，稱為一次場。一次場由閉合穩(wěn)定電流產(chǎn)生，若在固定的時間點中斷電流，脈沖也相應(yīng)消失。根據(jù)電磁學(xué)原理，地下的導(dǎo)電介質(zhì)將產(chǎn)生一個大小相等、方向相反的渦流場以阻止一次場的消失，這個渦流場叫二次場[4]。

二次場渦流內(nèi)容涵蓋了地下結(jié)構(gòu)有效的信息，在第一次脈沖磁場間歇時，現(xiàn)場操作可使用接地電極和線圈觀察二次場。通過對收集到的信息進(jìn)行篩選和分析，以達(dá)到探知下方地質(zhì)的結(jié)果。這個過程所研究的時間和場效應(yīng)稱之為時間域電磁法[5]。因為二次場和一次場都是瞬態(tài)場，所以該方法也可稱為瞬變電磁法[6-8]。

瞬變電磁法主要工作內(nèi)容是探測地下地質(zhì)體電阻率的分布，針對不同的位置，分析電阻率非正常數(shù)據(jù)。瞬變電磁工作內(nèi)容由發(fā)射、電磁感應(yīng)以及接收信號三個部分組成，其檢測裝置由發(fā)射以及接收回線組成。

5 瞬變電磁法檢測特點

瞬變電磁法探測速度較快，抗干擾能力強(qiáng)且探測深度大，針對地鐵施工深基坑能有效進(jìn)行全面的探測且簡單易操作，適合對地下滲漏結(jié)構(gòu)的探測。

當(dāng)檢測位置附近有較大的金屬結(jié)構(gòu)時，會對檢測數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響，此時瞬變電磁法檢測數(shù)據(jù)不能作為施工的依據(jù)，需要選擇其他物探方式。瞬變電磁法對淺層的垂向分層能力不強(qiáng)，雖然采用小邊長同點裝置可以達(dá)到很高的橫向分辨率，但由于采樣時間不能提前太早，因此對淺層的垂向分層能力受到限制。

6 施工過程及步驟簡述

6.1 施工過程

1）測量28口觀察井超聲數(shù)據(jù)，確定井深、套管深度、實際井深和聲波速度特征。測量W75―W74―W73地連墻縫的自然電位、人工直流電位和瞬變電磁分布特征。

2）選定測量位置和發(fā)射井，主要應(yīng)用SG-18井、QG-18井構(gòu)建發(fā)射井和接收井，W75―W74―W73接縫作為滲漏檢測目標(biāo)。

3）布設(shè)接收電極陣列、回路電極、參考電極并接線。接收電極4排-15個，間隔1 m，中心位置在W74―W73接縫位置左側(cè)0.5 m，最近電極排距墻2 m，回路電極5個，距墻16 m，參考電極距回路電極1 m，在QG-18井中布設(shè)水中接收電極。

4）電極布設(shè)完畢，開始在SG-18井中布設(shè)發(fā)射電極開始測量。確定SG-18井作為發(fā)射井，QG-18旁水泥管井作為接收井，地面電極作為接收陣列連續(xù)測量。SG-18井發(fā)射電極下入深度23.5 m，每隔30 s上提發(fā)射電極0.5 m直到出水。發(fā)射電壓16 V，發(fā)射電流4.8 A。構(gòu)建QG-18井為發(fā)射井，QG-18旁水泥管井作為接收井，地面電極作為接收陣列連續(xù)測量。QG-18井深13.5 m，每隔0.5 m采樣1次，電壓16 V、電流3.5 A，直至出水，QG-18井作為發(fā)射井采集完畢。

5）QG-18井作為發(fā)射井，采集瞬變數(shù)據(jù)，每隔2 m采樣1次，過程為正向?qū)ā蜿P(guān)斷→反向?qū)ā聪蜿P(guān)斷。QG-18井瞬變電磁數(shù)據(jù)采集完畢。SG-18井作為發(fā)射井測量瞬變電磁場分布特征，每隔10 m采樣1次，過程為正向?qū)ā蜿P(guān)斷→反向?qū)ā聪蜿P(guān)斷，共計2次測量完成。

6.2 施工步驟簡述

以QG-18、SG-18為例，瞬變電磁與直流電場滲漏檢測技術(shù)檢測墻縫漏水施工步驟：①分別在QG-18井、SG-18井內(nèi)下入電極供電，分別測量基坑內(nèi)電位分布；②井內(nèi)供電，兩排一組的坑內(nèi)電極同時測量自然電位、人工電位，反向加電壓測量；③井內(nèi)供電、臨井電極測量和坑內(nèi)地面測量（一組）；④井內(nèi)供電、移動供電電極，坑內(nèi)兩排電極同時測量；⑤井內(nèi)移動供電電極，坑內(nèi)兩組同時測量；⑥井內(nèi)移動供電電極，臨井和坑內(nèi)同時測量；⑦每移動0.5 m測量一次；⑧連續(xù)測量記錄，等時移動發(fā)射電極，每次移動0.5 m；⑨更換發(fā)射井在臨井和地面同時測量；⑩每移動一個2 m深度，測量一次。如圖1所示。

7 結(jié)語

靠近地連墻邊存在2 m×2 m×1.5 m的大坑，是造成右側(cè)電極自然電位和人工電位異常的主要原因。W74―W75下面滲漏，W73―W74下面不滲漏。

1）金屬套管的存在對直流電位測量具有很大影響。發(fā)射電極在金屬套管中移動時，地面和臨井測量到的電位變化很小。

2）水泥管中電流能夠流動到外面。發(fā)射電極移動時，坑內(nèi)和臨井測量到的電位均有比較大的變化。

3）W75―W74地連墻縫。測量的人工電位具有明顯異常，該縫地下部分連接較差，具有滲漏特征。

4）W74―W73地連墻縫。測量的人工電位沒有明顯異常，該縫地下部分連接較好，沒有發(fā)生滲漏。

5）金屬套管對直流電屏蔽明顯，建議今后滲漏檢測時，在地連墻外新鉆鉆孔以構(gòu)建發(fā)射井。

6）瞬變電磁法操作簡單，對地鐵深基坑施工具有非常高的效率，能有效指導(dǎo)現(xiàn)場施工，但不能取代其他勘探手段。當(dāng)?shù)叵碌刭|(zhì)體以及探測空間范圍內(nèi)遇到金屬結(jié)構(gòu)時，其所收集分析的數(shù)據(jù)無法使用，此時應(yīng)采用其他勘探方法如直流電法。

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