低凈空地下連續墻施工缺陷治理方案研究

高 翔

（中國鐵路設計集團有限公司，天津）

隨著我國城市化進程的推進，城軌交通建設項目所處的周邊環境日趨復雜。某些帶配線車站考慮經濟性等因素往往采用類矩形盾構+盾構工作井方案。受制于車站站位及配線長度等因素，盾構工作井位置不可避免地設于高壓線下致使盾構工作井圍護結構等構件施工難度大，基坑工程風險高。國內學者對電力架空線下地連墻施工技術的研究也取得一定進展。羅文藝[1]等研究了低凈空受限條件下地連墻長深鋼筋籠的分節制作與吊裝；茍長飛[2]將地下連續墻劃分為4個質量等級，并針對不同的質量等級分析了墻體存在結構損傷的處理措施；顧海榮[3]等研究了蘇州地鐵基坑多處地下連續墻露筋事故原因分析及處理方法。但高壓線下低凈空施工的地連墻出現缺陷等情況時采取何種措施進行修補，保證基坑開挖的安全性研究較少。本文以軟土地區高壓線下某車站盾構工作井低凈空工藝施作圍護結構出現地連墻缺陷為背景，根據缺陷嚴重程度提供了不同整治措施并通過數值模擬，驗證了腰梁的有效作用，具有較強的借鑒與推廣意義。

1 工程概況

某地鐵車站盾構工作井長約78 m，寬約10 m，基坑開挖深度為18～19 m，為地下兩層結構。工作井圍護結構采用800 mm 厚地下連續墻，墻深約49 m。基坑范圍地層主要為1-2 黏土、1-3b 淤泥質黏土、2-2b 淤泥質黏土及2-2c 淤泥質粉質黏土，坑底以下為3-1b 粉砂層，層厚達9 m。該工作井大里程端上方存在長灣、灣團變110 kV 架空電力線，電力線距地面懸高僅15 m。受高壓線影響，地連墻采用低凈空成槽機成槽，分節吊裝形成封閉圍護結構。圖1 所示為工作井與110 kV 架空電力線相對位置關系。

圖1 工作井與電力線相對位置關系

受低凈空電力架空線影響，常規成槽機械無法滿足高壓線下施工凈空要求。故現場采用低凈空液壓抓斗成槽機。同時考慮到地連墻分節吊裝拼接周期長，為保證槽壁穩定，對地連墻兩側土體進行加固[4]。常規槽壁加固采用三軸攪拌樁，其機械設備高度達30 m，無法滿足施工凈空要求。故采用旋噴樁+MJS 加固對基坑開挖范圍土體及3-1b 粉砂層進行加固。為確定槽段泥漿比重、黏度和pH 值等參數，選取鄰近高壓線范圍下一幅地墻作為試驗幅。通過鉆機平臺標高及鉆桿長度確定鉆孔深度，當鉆進達到鉆孔深度后對槽壁進行修復平整，隨后通過超聲波檢測儀確定槽孔質量。

2 地墻缺陷分布及原因分析

2.1 地連墻大面積空洞

基坑開挖過程中發現冠梁至第一道混凝土支撐間試驗幅地墻存有大塊混凝土缺失，迎土側鋼筋裸露，空洞處基坑側主筋斷開等問題，冠梁底下3.5 m內出現大面積露筋現象，露筋面積約15 m2；同時發現3 處砼空洞，砼空洞面積在1～1.3 m2。地墻空洞現場照片如圖2 所示。澆筑過程中受施工凈空限制，成槽機完成一幅槽段至少需36 h，成槽時間遠超常規地墻，泥漿比重大，導致地墻上部砼難以澆筑密實；同時導管插入砼深度不足，澆筑過程中導管露出砼面，導致泥漿被包裹在混凝土內，從而形成空洞。

圖2 地墻空洞現場照片

2.2 地連墻厚度不足

隨著基坑開挖至第二道支撐位置處，試驗幅地墻表現出混凝土厚度不足，基坑側主筋裸露等缺陷，第二道支撐至第三道支撐間局部混凝土厚度僅55 cm。地墻厚度缺陷如圖3 所示。結合超聲波成（孔）槽檢測結果，坑底以上范圍地墻槽壁存在向基坑外偏斜趨勢，坑底以下范圍地墻槽壁存在向坑內偏斜趨勢。基坑以上范圍地墻向外側偏斜，而鋼筋籠位置不變，導致基坑內側混凝土厚度不足。地墻超聲波成孔檢測如圖4 所示。

圖3 地墻厚度缺陷

3 地連墻缺陷整治措施

3.1 缺陷一治理措施

針對大面積露筋、夾泥和空洞等情況，首先采用人工清理，將夾泥有缺陷混凝土空洞處進行清理，采用高壓水沖洗后自然干燥，架設模板錨固模板預留灌漿孔，采用C40 微膨脹混凝土封堵空洞，壓力不超過0.4 MPa，待上部灌漿孔出漿后，結束下部灌漿孔的灌注，再改為上部灌漿孔灌注，按此順序完成修補作業。

3.2 缺陷二治理措施

針對地連墻厚度不足情況先清除表面雜物并用高壓水清洗，待自然干燥后在基坑內側立模，采用C60水泥基無收縮灌漿料自低處向高處進行充填至地墻厚度達到設計厚度。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[5]。C60 水泥基無收縮灌漿料材料性能如表1 所示。

表1 C60 水泥基無收縮灌漿料材料性能

4 缺陷墻幅增設腰梁

地墻缺失段支撐設置情況如表2 所示。初始地墻圍護設計共設置四道支撐，首道為混凝土支撐，其余三道為鋼支撐，且三道鋼支撐采用的腰梁均為鋼圍檁。地墻修復后為保證地墻受力，在第二道鋼支撐和第三道鋼支撐位置處增設混凝土腰梁，采用Midas gen 對增設混凝土腰梁前后地墻受力進行了對比分析，未設置混凝土腰梁地墻彎矩如圖5 所示，設置混凝土腰梁地墻彎矩如圖6 所示。

表2 地墻缺失段支撐設置

圖5 未設置腰梁地墻彎矩

圖6 設置腰梁地墻彎矩

經計算，未設置混凝土腰梁前，地連墻最大正彎矩為768 kN·m，最大負彎矩為-585 kN·m；設置混凝土腰梁后地墻最大正彎矩為458 kN·m，最大負彎矩為-597 kN·m；通過增設腰梁后支撐位置處地墻正彎矩彎矩減小約40%。地連墻接頭位置處負彎矩未變化。由此可見，當地連墻在施工過程中出現混凝土缺失現象，進行地墻修補后增設混凝土腰梁可有效降低支撐處地墻彎矩，減小鋼支撐軸力。

5 結論

（1） 針對地墻出現混凝土局部夾泥、蜂窩和空洞等現象時，雜物清除后使用高壓水槍深度清洗，待地墻干燥后注滿C40 微膨脹混凝土。

（2） 針對地連墻厚度不足，可在清洗干凈后采用C60 水泥基無收縮灌漿料自低處向高處進行充填至地墻厚度達到設計厚度。

（3） 若地墻存在缺陷，修補后可通過設置混凝土腰梁有效降低支撐位置處地墻彎矩。