某深基坑地下連續(xù)墻安全評(píng)估與分析研究

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小；②施工時(shí)無(wú)噪聲、無(wú)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(guò)程中不慎觸碰側(cè)壁的土體，鋼筋籠傾斜、基坑開挖過(guò)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(guò)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(wèn)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。基坑周邊支護(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(guò)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(wèn)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(wèn)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(wèn)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(guò)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(yǔ)

“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(guò)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(guò)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(guò)程中嚴(yán)密把控，一旦現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理。