武漢深基坑地下連續墻質量缺陷處理分析

李 彥, 王 芳

(湖北地礦建設工程承包集團有限公司,湖北 武漢 430050)

隨著城市現代化進程加速,加之土地資源緊張,城市地下空間開發越來越受到重視,超深基坑工程也越來越多,且多數在密集建筑中施工,對周邊環境影響復雜[1]。地下連續墻以墻體剛度大、防滲性能好、占地少、可緊貼原有建筑物施工等優點,在城市深基坑工程中有廣泛應用[2]。武漢地區長江一級階地上部地層以軟土、砂性地層為主,富水、承壓水頭高,地上和地下各種構筑物復雜,施工場地狹小,因此近年深基坑的圍護結構大多采用地下連續墻型式,即基坑采用坑內降水措施,靠近地鐵或者房屋危險系數較大區域采用落底式地下連續墻[3]。

作為圍護結構,地下連續墻具有承重、擋土、截水、防滲等功能。因施工工藝不當、水文地質環境復雜等,會導致地下連續墻出現施工質量問題,如表面“流汗”或滲水、墻體酥軟、夾泥等,裂縫漏水或嚴重的漏水涌砂等現象[4-6]。因此,地下連續墻的防滲漏影響整個施工階段基坑的穩定和安全甚至最終工程質量[7-8]。現結合多個地下連續墻項目的施工和開挖情況,分析深基坑地下連續墻質量缺陷原因、預防及處理措施,并結合典型實例介紹深基坑地下連續墻質量缺陷的處理措施。

1 地下連續墻質量缺陷的主要形式及形成原因

通過分析多個項目地下連續墻墻體開挖質量,地下連續墻質量缺陷主要為以下3類[9]。

1.1 墻體夾泥

墻體夾泥表現在地下連續墻墻體存在局部或大面積的夾泥、夾砂、夾袋,如圖1-a所示。原因如下:

(1) 混凝土澆筑時,導管埋深過少,導致在砼澆筑過程中導管拔出混凝土面，造成混凝土夾泥。

(2) 槽段過長或泥漿比重較大,造成混凝土流動困難,導致部分位置無混凝土填充。

(3) 首斗灌注量少,導致無足夠的沖擊力將導管底部泥漿和沉渣沖開,造成混凝土未完全和泥漿隔開,形成夾泥。

(4) 混凝土澆筑間隔時間過長,導致表面混凝土失去和易性,在提升導管后澆筑混凝土,新舊混凝土接觸面出現泥漿,形成夾泥。

(5) 混凝土澆筑時,槽壁出現坍塌,泥土掉入槽內混凝土,形成夾泥。

1.2 墻體混凝土成型質量差

墻體混凝土成型質量差主要表現在墻體酥軟,強度低,用鐵鍬等可以挖動,墻面出現“流汗”等現象,如圖1-b所示。其主要原因為:

(1) 地下連續墻所用混凝土是抗滲混凝土(抗滲性是混凝土物理力學性能中的重要一項)。墻壁滲漏,俗稱“流汗”,混凝土級配不符合要求,含泥量大,雜質多,和易性差等導致墻體混凝土的強度不滿足要求,引起墻身裂縫,裂縫發展,最終導致滲漏。混凝土離析、粗骨料架空等因素影響墻體密實度和抗滲性能。

(2) 灌注混凝土時,操作不當,夾入大量泥漿,或砂石分離。

(3) 地下水比較豐富,混凝土澆筑后,槽壁水流沖刷新澆筑墻體,導致墻體缺陷。

1.3 地下連續墻滲漏

圖1 地下連續墻缺陷的主要形式Fig.1 The main form of underground diaphragm wall defect

地下連續墻滲漏主要部位是墻縫處,如圖1-c所示。墻縫滲漏主要原因是墻縫夾泥。墻體中的夾泥或淤積物在水頭壓力作用下失穩,并在墻體內或邊界上形成集中滲漏通道[10]。而墻縫夾泥主要形成原因如下:

(1) 刷壁施工時,接頭內側的夾泥和繞流混凝土未清理干凈。

(2) 混凝土澆筑時,混凝土將部分沉渣推擠到槽段兩端或兩根導管之間。泥漿比重大,混凝土的流動阻力大、流動不暢,兩根導管澆筑的混凝土互相穿插將泥漿卷入混凝土內,導致交界面夾泥。

(3) 澆筑時導管埋深太小,易將混凝土表面的浮漿及淤積物卷入混凝土內。導管接頭不嚴密,氣密性差,泥漿滲入導管內造成夾泥。

(4) 澆筑速度過快,混凝土表面形成鋸齒狀裂縫,泥漿或淤積物進入裂縫而造成夾泥。另外當澆筑速度過快時,混凝土向上流動速度快,對相鄰混凝土造成較大拉力,將其拉裂成水平或斜向的裂縫。導管提升過猛,或探測錯誤,導管底口超出原混凝土面,涌入泥漿。

(5) 施工事故造成混凝土夾泥。導管發生堵塞,拔出后重新下管澆筑,當導管插入已澆筑混凝土時,導管內的泥漿被帶入,夾在混凝土內。若重新下入的導管未插入混凝土內而繼續澆筑,則新老混凝土面形成一條水平縫,縫內夾泥。混凝土澆筑時局部塌孔也會造成夾泥[11]。

(6) 混凝土澆筑過程中,在接頭外側需回填碎石、沙袋等反壓物,防止混凝土澆筑過程中擠壓接頭,但相鄰槽段施工時,未及時將沙袋或碎石清理干凈,遺留在槽段內,夾雜在混凝土中,造成混凝土夾層。

(7) 地下連續墻施工后,在墻縫位置施工高噴樁或攪拌樁進行加固止水,但高噴樁施工時噴漿壓力、噴漿流量等參數或者成樁垂直度不能滿足要求,出現薄弱點,造成封堵失敗。

(8) 澆筑一期槽段時,發生繞流,混凝土繞流至二期槽段,抓斗設備在施工二期槽段時,無法進入繞流部位施工,形成夾泥或夾砂。

2 地下連續墻質量缺陷預防及處理措施

2.1 質量缺陷預防

根據開挖暴露出來的問題,在施工過程中應注意以下方面[12],以保證地下連續墻施工質量。

2.1.1混凝土質量

(1) 施工前混凝土應按照設計要求進行配合比試驗,滿足圖紙和規范要求。

(2) 施工階段,混凝土在澆筑前保證其具有良好的和易性與流動性。根據規范要求,水下混凝土施工標號比設計標號提高一個等級。粗骨料一般采用不大于導管直徑的1/6和鋼筋間距的1/4。

2.1.2預防夾泥措施

(1) 刷壁時,需采用特制的鋼絲刷,使用旋挖或者吊車對接頭進行反復涮洗,直至接頭上不帶泥屑為止。

(2) 二次清孔時,需使用新鮮泥漿對槽內泥漿進行置換,使槽內沉渣減少到最少,保證槽內泥漿參數滿足灌注要求,在澆筑時不夾泥。

(3) 鋼筋網片在下置過程中要平穩輕緩,不碰擦槽壁,避免掉落大塊泥土導致夾泥。在下置中碰到障礙物,造成下置困難,施工人員必須掌握實際情況,清除障礙后再下置鋼筋網片。

(4) 澆筑過程中,應嚴格控制導管位置。根據幅寬調整導管間距,導管能均勻進料,混凝土面高差≤0.5 m,導管埋深控制在2～6 m,≥2 m。當超過3根導管時,先灌注中間導管,待旁邊導管埋深超過1 m后,再進行澆筑,防止中間夾泥。

(5) 混凝土澆筑過程中,要嚴格控制混凝土澆筑速度,以4～5 m/h為宜,既不能過快,也不能過慢。

(6) 混凝土澆筑到預埋件部位時,要加快導管上下活動的頻率,避免該部位混凝土出現薄弱環節。

2.1.3其他預防措施

(1) 基坑施工階段,土方開挖要按照方案組織施工,分層開挖,開挖一層支撐一層,不得超挖,防止地下連續墻位移過大,引起滲漏。

(2) 基坑施工過程中,降水應按需降水,不得盲目降水,防止內外水頭差過大,造成地下連續墻滲漏。

2.2 質量缺陷處理措施

(1) 地下連續墻出現夾泥或者墻體強度低,如不漏水,則將夾泥或者低標號的混凝土剔除,剔除過程中應小心輕緩,不得引發滲漏,可用模板支撐,使用細石混凝土填充修補,如圖2-a所示。

(2) 如出現小面積漏水,可注聚氨脂封堵,或對地下連續墻墻面進行剔鑿清理,再用堵漏靈或雙快水泥進行封堵。如封堵效果好,可采用針管高壓注漿機進行墻內注漿處理。針孔高壓注漿照片如圖2-b所示。

(3) 若發生大面積漏水現象,采取如下措施:采用有韌性的塞填物填充,并設置導流管;用袋裝水泥封堵在漏水部位;墻外降水同時在墻外采取高壓旋噴樁或壓密注漿(雙液)止水。

(4) 發生大量流沙立即在流沙處回填土并夯實,并在墻外用水泥及水玻璃注漿使墻外土體止水。若結構施工時發生上述險情需用有韌性的塞填物(如棉絮)填充,最大限度的降低水的流速和流量,再采取外部注漿的方法進行止水,為防止在注漿過程中由于壓力造成其它部位穿孔漏水,可在漏水點兩側加孔注漿,以達到穩固作用。

圖2 地下連續墻缺陷的主要處理方式Fig.2 The main treatment method of underground diaphragm wall defects

(5) 基坑開挖過程中,如果地下連續墻縫(洞)出現嚴重管涌,可采用以下圖2-c所示方法處理。

①如地下連續墻面有較明顯突出不平現象,簡單剔鑿處理。②將預先加工好的封堵鋼板貼置于地下連續墻面上,漏水點與導流鋼管正對,水流通暢。③打入膨脹螺栓,使封堵鋼板固定牢固。④用棉沙拌合油脂材料(粘狀油脂)封邊,用扁狀鋼釬沿封堵鋼板四周縫隙打入,使封堵鋼板與地下連續墻之間縫隙填充密實,再用堵漏靈或快硬水泥封堵鋼板周邊。⑤關閉閥門。⑥在地下連續墻外側注漿處理或者進行旋噴樁止水加固。

3 地下連續墻質量缺陷處理實例

武漢某商業及住宅項目土方施工單位在未進行B2板(-12.6 m)澆筑時,直接開挖DLQ128槽段(陽角)周邊土體至-17～-19 m(如圖3),3 d后發現DLQ128槽段接縫處出現滲漏險情。

圖3 地下連續墻槽段接縫處示意圖Fig.3 Schematic diagram of joints at groove section of underground diaphragm wall

經現場勘察,DLQ128和DLQ127接縫處在B2板(-12.6 m)下約3 m處發現滲漏(約-15.6 m),DLQ128與DLQ129接縫處在B2板(-12.6 m)下5 m發現滲漏(約-17.6 m),其中DLQ128和DLQ127接縫處漏水中含沙,漏水處混凝土有明顯裂縫,B2板以上部分混凝土無裂隙。當天下午巡視人員發現B2板以上部分DLQ128與DLQ127接縫處突然出現細微裂縫,險情加大(如圖4所示)。

經現場討論,結合武漢類似項目地下連續墻質量缺陷處理經驗,項目部立即采取以下措施(如圖5):

(1) 將超挖部分立即回填反壓,回填至B2板位置(圖5-a);

圖4 武漢某項目地下連續墻質量缺陷實際情況Fig.4 The actual situation of quality defect of underground diaphragm wall in a project in Wuhan

(2) 在地下連續墻外側雙液注漿處理(圖 5-a);

(3) 在128槽段兩側緊靠墻壁各澆筑一個長約3 m,寬2.5 m的混凝土臺,防止墻壁繼續向內側位移(圖5-b)。

圖5 現場處置方案Fig.5 On-site disposal plan

經上述處理后,最終開挖效果如圖6所示,地下連續墻質量完好。

圖6 缺陷處理后的現場開挖圖Fig.6 Site excavation drawing after defect treatment

4 結論

(1) 地下連續墻缺陷主要有墻體夾泥、墻體混凝土質量差和地下連續墻滲流,其形成原因主要有材料不符合要求、施工工藝不佳、工序銜接不到位等。

(2) 地下連續墻質量缺陷預防及處理應根據現場實際情況,采取提高混凝土質量、細石混凝土填補、注漿、導流封堵等手段。

(3) 針對武漢某商業及住宅項目地下連續墻出現的問題,結合現場實際情況及施工經驗,采取及時回填、注漿、反壓等措施,最終開挖結果表明該措施科學有效,對類似工程有一定的參考價值。

(4) 隨著武漢城市建設的發展,基坑開挖深度較大,地下連續墻的應用越來越廣泛,其施工質量對整個地下工程影響重大。作為一個成熟的施工企業,應能及時處理施工中出現的各類問題,將事故消滅在萌芽狀態,汲取經驗教訓,加強總結,建立有針對性的質量保證措施,才能不斷提高施工水平,呈現更優良的建筑作品。