超深基坑圍護結(jié)構(gòu)地連墻接縫變形控制方案

邢楊 王蒙 孫鵬清 孫青敏 張澤鑫

中國建筑第六工程局有限公司軌道交通天津分公司 天津 230009

引言

隨著城市地下空間工程的快速發(fā)展，特別是在大型城市修建的地下交通綜合體系，地鐵多線換乘網(wǎng)絡(luò)建設(shè)得到了很大的突破。目前，車站圍護結(jié)構(gòu)大多使用地下連續(xù)墻，由于自身剛度大、防滲性能良好的特點，成為軟土地區(qū)深基坑圍護結(jié)構(gòu)的首選。

依據(jù)各地方工程實際施工經(jīng)驗，地連墻施工過程中的墻身質(zhì)量（露筋、夾泥、冷縫、偏移、孔洞）和接縫質(zhì)量（剛性接頭變形、接縫繞流）是基坑開挖階段滲漏、坍塌的關(guān)鍵原因。根據(jù)天津多項深基坑工程實際案例，在基坑開挖過程中基坑滲漏多數(shù)發(fā)生在墻體接縫處[1]。

本文以天塔站圍護結(jié)構(gòu)地連墻施工為工程案例，通過與已完工地質(zhì)條件類似的工程實體進行對比分析，進行了139幅實際工程地連墻接縫控制研究，歸納總結(jié)地連墻接縫變形類型及其成因，研究地連墻接縫變形控制方法。

1 工程背景

天津地鐵7號線天塔站為鄰近既有線地鐵盾構(gòu)區(qū)間的深基坑項目為地下三層兩柱三跨框架結(jié)構(gòu)。開挖深度為27.9～29.8m，車站主體左線長308.535m，右線長247.259m。圍護結(jié)構(gòu)地連墻共計139幅，厚度1.2m，地連墻成槽平均深度為56.5m。

本站基坑開挖深度最大為29.8m，地下連續(xù)墻深度56.5m。

如圖1所示，地連墻采用工字鋼鋼板接頭，鋼板厚度為12mm，深度同地連墻深度一致，各鋼板接頭處由現(xiàn)場施工人員焊接加工。

圖1 地連墻鋼筋籠及工字鋼板接頭示意（單位:mm）

如圖2所示，為避免地連墻施工出現(xiàn)偏折，混凝土澆筑與外側(cè)回填砂石同步施工[2]。

圖2 混凝土澆筑及回填砂石示意圖（單位:m）

2 地連墻工字接頭鋼板變形分析

根據(jù)既有工程施工資料，結(jié)合地質(zhì)報告，我們對50幅地連墻的超聲波圖像進行整理分析，約有40%地連墻接頭產(chǎn)生了不同程度的變形。如圖3所示，變形主要體現(xiàn)為以下四種類型：①鋼筋籠底部工字鋼接頭縱向焊縫處偏折。②工字鋼接頭整體傾斜。③工字鋼中間段突然開始偏折。④在混凝土澆筑過程中，由于回填沙袋和澆筑施工等多重因素導致鋼板接頭變形。

圖3 地連墻澆筑回填施工示意

經(jīng)總結(jié)分析，造成地連墻工字鋼板接頭變形的主要原因有：

第一，鋼板采取現(xiàn)場焊接方式，由于施工原因基底回填砂石不足造成的工字鋼板接頭變形。

第二，斷裂基本出現(xiàn)在基底5m處砂層位置，剛度不足，內(nèi)外壓差大，導致接頭變形、偏折、斷裂。

第三，鋼筋籠下方過程中，下放沖擊力導致基底工字鋼板偏折。

第四，現(xiàn)場采用編織袋裝土進行回填，由于回填不規(guī)則，且編織袋之間空隙很大，導致接頭外側(cè)側(cè)向力不均勻，向外側(cè)變形。

第五，在混凝土澆筑前，為防止土層坍塌，導致接縫出現(xiàn)夾泥現(xiàn)象，現(xiàn)場采用先回填接頭外側(cè)土袋，在這過程中，由于鋼筋籠和接頭鋼板焊接不到位，可能會出現(xiàn)大的偏折。

第六，在混凝土澆筑過程中，混凝土采用商品混凝土，運輸距離遠，且受早晚交通高峰的影響大，同時混凝土澆筑速率受場地條件、工人操作水平、機械保養(yǎng)等因素影響。所有到場的混凝土初凝時間差別較大。混凝土澆筑過程中控制不合理，外側(cè)回填不足導致向外側(cè)變形[3]。

3 變形控制方法

通過現(xiàn)場多次試驗，結(jié)合超聲波成孔影像分析，通過下述措施，地連墻接頭工字鋼板邊線得到了有效控制。

優(yōu)化工字鋼板接頭外側(cè)回填材料，從編織土袋改為回填小粒徑碎石，碎石的空隙率小于土袋，且碎石強度大，抗擠壓變形能力強，可以抑制混凝土澆筑向外側(cè)變形，布置如圖4所示。

圖4 工字鋼板縱向焊縫加強示意

在工字鋼板縱向焊縫處增設(shè)水平筋，加強鋼板接縫處抗彎能力。

結(jié)合商混站運輸時間、運輸路線，統(tǒng)籌安排地連墻成槽、吊裝進度，控制混凝土運輸時間錯開早晚交通高峰，保證混凝澆筑連續(xù)，且初凝時間在可控范圍內(nèi)。

通過上述方法，地連墻接頭鋼板變形得到了有效控制，超聲波檢測結(jié)果如圖5所示。

圖5 超聲波成孔檢測

4 結(jié)束語

通過對超深基坑地連墻接頭鋼板變形控制方法試驗研究和分析，可以獲得下列結(jié)論：

第一，本項目地下連續(xù)墻開挖深度為56.5m，成槽深度大，鋼板由于內(nèi)側(cè)混凝土澆筑與外側(cè)回填土袋產(chǎn)生的側(cè)壓力大，接頭鋼板易變形。

第二，現(xiàn)場加工鋼板接頭需對縱向焊縫補強，本項目采用加焊措施，有效抑制工字鋼板變形。

第三，混凝土初凝對控制對地連墻完整性、抑制變形非常重要，施工中做好試驗，根據(jù)結(jié)果確定外側(cè)回填速度。

第四，通過將工字鋼和鋼筋籠補強，在同條件施工工況下沒有明顯的偏折破壞，具有良好的強度，可以在其他超深基坑圍護結(jié)構(gòu)地連墻鋼筋設(shè)計和施工具有參考價值。