地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)施工方法研究

葛紅帥

（中鐵第五勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 102600）

地下連續(xù)墻泛指導(dǎo)管法澆筑水下混凝土施工場(chǎng)景中的單元槽段混凝土墻體，其接頭是具備止水和連接作用的節(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu)，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況比選接頭檢測(cè)施工方案。

1 地下連續(xù)墻常見接頭施工形式

1.1 預(yù)制樁接頭

地下連續(xù)墻常通過接頭達(dá)到有效止水與密切連接的目的。預(yù)制樁接頭形式如圖1 所示，按照槽段特征預(yù)制接頭，接頭寬度與槽寬一致，深度一般較槽段深200mm。此種接頭形式要求現(xiàn)場(chǎng)配制鋼混材料進(jìn)行接頭施工作業(yè)。接頭制成后，采用吊車等吊運(yùn)設(shè)備，將其置于連接節(jié)點(diǎn)處進(jìn)行安裝。例如，在30m 深度以上或者厚度1m 以上的地下連續(xù)墻接頭施工中，當(dāng)接頭施工難度較大時(shí)，優(yōu)選預(yù)制樁接頭，可體現(xiàn)出其易于施工的實(shí)踐價(jià)值。

圖1 預(yù)制樁接頭施工示意圖

1.2 十字鋼板接頭

十字鋼板接頭是采用現(xiàn)場(chǎng)制作的方式，根據(jù)地下連續(xù)墻規(guī)格，將鋼板材料切割成厚度在8mm或10mm 的接頭，聯(lián)合焊接工藝將其連接于節(jié)點(diǎn)處，如圖2 所示。該接頭多適用于深厚地下連續(xù)墻施工場(chǎng)景中，其整體抗剪性能優(yōu)良，具有易于操作、占地空間小、止水作用顯著等優(yōu)勢(shì)。

圖2 十字鋼板接頭施工示意圖

1.3 鎖口管接頭

鎖口管接頭主要以抽拔形式制作接頭，自端口處內(nèi)插，待混凝土灌注后2h 左右進(jìn)行上拔，形成凹槽模具，即通過安裝鎖口管完成連接操作，如圖3 所示。鎖口管接頭與十字鋼板接頭具有明顯差異，前者為剛性施工，后者為柔性施工。該接頭易于清洗且十分經(jīng)濟(jì)，但不適用于對(duì)接頭抗?jié)B性要求較高的地下連續(xù)墻。因此，需要針對(duì)不同槽段選用差異化接頭形式。例如，天津市地鐵四號(hào)線南段工程盾構(gòu)井段埋深22.098～22.14m、厚1 000mm 的地下連續(xù)墻，采用工字鋼接頭形式，標(biāo)準(zhǔn)段地連墻厚800mm，接頭采用鎖口管形式。

圖3 鎖口管接頭施工示意圖

2 地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)常用施工方法

2.1 跨孔雷達(dá)檢測(cè)法

地下連續(xù)墻接頭施工階段，在確定好接頭施工形式后，為保證接頭止水與連接效果，應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)。跨孔雷達(dá)檢測(cè)法不僅能夠檢測(cè)接頭質(zhì)量，還能全面檢測(cè)地下連續(xù)墻整體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。在具體施工中，可借助電磁波反饋規(guī)律評(píng)估接頭質(zhì)量。對(duì)于鎖口管接頭施工，推薦此法，至于十字鋼板接頭，因其不利于電磁波穿透，所以，應(yīng)采用其他檢測(cè)方法獲取檢測(cè)結(jié)果。所謂跨孔雷達(dá)檢測(cè)法是利用電磁波傳播路徑進(jìn)行探測(cè)的方法，具體參照下列公式：

當(dāng)電磁波穿透接頭后，可根據(jù)反射與折射原理知曉接頭異常表現(xiàn)。公式如下：

2.2 聲吶滲流檢測(cè)法

在地下連續(xù)墻接頭施工檢測(cè)過程中運(yùn)用聲吶滲流檢測(cè)法，側(cè)重于對(duì)連接作用的有效檢測(cè)，能有效判定地下連續(xù)墻連接的完整性，從而確定接頭是否達(dá)到密切連接墻體的目的。具體可以借助聲吶滲流測(cè)量?jī)x，按照檢測(cè)原理開展檢測(cè)工作。公式如下：

式中，Uh、Uv為滲流場(chǎng)水流質(zhì)點(diǎn)通過傳感器聲道的水平流速平均值和數(shù)值流速平均值；L、Y、X 為聲波于傳感器傳播期間傳播長(zhǎng)度與該傳播路徑上豎直、水平方向分量；tB1、t1B為傳感器B 至傳感器1 之間的傳播時(shí)間和傳感器1 到傳感器B的傳播時(shí)間。隨后圍繞聲波滲透情況檢測(cè)接頭施工問題。值得注意的是，應(yīng)用此法檢測(cè)接頭施工質(zhì)量時(shí)，需要按照先預(yù)熱（3min）→放入探頭→由上到下有序測(cè)量（1m 間隔長(zhǎng)度，1min/點(diǎn)測(cè)量時(shí)間）的步驟完成接頭病害檢測(cè)。例如，大梅沙車站基坑工程采用此法對(duì)地下連續(xù)墻滲透情況進(jìn)行細(xì)致檢測(cè)，效果良好。同時(shí)，此法可用于外部噪音環(huán)境不大的工程中，以避免加大誤差，降低檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

2.3 分布式光纖溫度感測(cè)法

分布式光纖溫度感測(cè)法主要是借助激光器釋放激光脈沖，在光纖探測(cè)中針對(duì)拉曼散射信號(hào)變化規(guī)律檢測(cè)接頭病害。方法原理如下：

式中，Ias、Is、、h、c、、k、T 分別表示反斯托克斯光強(qiáng)度、斯托克斯光強(qiáng)度、光波長(zhǎng)、普朗克常數(shù)、真空光速、拉曼頻移波數(shù)差、波爾茲曼常數(shù)和熱力學(xué)溫度。

式中，L、△t、n 為定位光纖發(fā)生散射點(diǎn)位距離、激光器發(fā)射激光脈沖到微弱信號(hào)獲取背向散射信號(hào)所需的時(shí)間、光纖線芯折射率。此法在昆明市軌道交通4號(hào)線土建工程中應(yīng)用效果良好。該工程設(shè)有厚度為1 500mm 的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)，其接頭以工字鋼接頭為主，因其所處地段地質(zhì)條件較為惡劣，所以，在接頭處設(shè)置了加熱感測(cè)光纜，隨著加壓獲取接頭溫升數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，加壓期間，溫升到達(dá)某特定值后，未出現(xiàn)明顯波動(dòng)，證明該工程測(cè)點(diǎn)處地下連續(xù)墻接頭未見不良缺陷。一般加壓功率未至3W/m，則存在大波動(dòng)光纜溫升表現(xiàn)，加壓至3W/m 后，方趨于穩(wěn)定，且溫升穩(wěn)定值與含泥量基本成正相關(guān)，可根據(jù)此規(guī)律判定接頭檢測(cè)施工狀況。

3 地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)問題及改進(jìn)策略

3.1 接頭檢測(cè)施工問題

3.1.1 混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

分析現(xiàn)有地下連續(xù)墻接頭檢測(cè)施工結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接頭混凝土施工質(zhì)量常存在不足，尤其是采用鎖口管接頭形式，若接頭處混凝土質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，可能在接頭施工后形成斷裂，嚴(yán)重時(shí)將誘發(fā)墻體坍塌，因此，必須加強(qiáng)接頭混凝土質(zhì)量的有效評(píng)估。

3.1.2 缺乏接頭的可靠處理

地下連續(xù)墻接頭是體現(xiàn)墻體防水價(jià)值的重要部分，若未兼顧接頭材質(zhì)進(jìn)行妥善處理，可能在不配套施工技術(shù)下，降低接頭止水和連接效果。一方面，未強(qiáng)調(diào)其防水性能；另一方面，未結(jié)合相關(guān)技術(shù)對(duì)接頭進(jìn)行加固。

3.1.3 刷壁器應(yīng)用的局限性

在檢測(cè)地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量時(shí)，無論選擇上文提到的哪一種接頭形式，都需要及時(shí)進(jìn)行刷洗。傳統(tǒng)的刷壁器刷洗法具有一定的局限性，需借助刷壁器在重力作用下沿著基坑護(hù)壁自上而下有序清洗。然而，刷壁器僅適用于淺槽施工場(chǎng)景，若面對(duì)大深度地下連續(xù)墻，可能導(dǎo)致相關(guān)人員無法高效刷洗操作，也會(huì)在刷洗作業(yè)中增加接頭滲漏、夾泥等病害的可能性。

3.2 接頭檢測(cè)改進(jìn)策略

3.2.1 嚴(yán)控接頭材料質(zhì)量

要想地下連續(xù)墻接頭發(fā)揮顯著的止水與連接作用，施工人員務(wù)必要嚴(yán)格控制接頭混凝土質(zhì)量。一般要求接頭灌注混凝土強(qiáng)度至少比設(shè)計(jì)值高出5N/mm3。同時(shí)，應(yīng)優(yōu)選帶有防水作用的混凝土材料，以有效控制混凝土凝結(jié)速度，為施工人員提供充足的接頭施工時(shí)間。

3.2.2 優(yōu)選配套防水接頭

連續(xù)墻槽段接頭位置最容易產(chǎn)生滲水、漏水問題，因此，在選擇防水接頭時(shí)，應(yīng)合理選擇配套防水接頭。地下連續(xù)墻接頭主要分剛性接頭和柔性接頭，其中，剛性接頭主要是在墻間安放鋼板止水帶，施工時(shí)做好清孔換漿操作，再用高壓水沖刷背側(cè)墻板與止水帶，應(yīng)用小直徑無塞潛水泥漿泵，將其放在接頭周圍，以保證接頭質(zhì)量。使用柔性接頭時(shí)，要求保證混凝土結(jié)合面干凈，避免新舊混凝土間出現(xiàn)“夾泥”的滲漏情況，確保鋼刷和槽壁充分接觸，且刷壁次數(shù)在10 次以上。使用防水接頭時(shí)，要注重接頭管的作用，保持相鄰兩槽嵌接完好，防止連續(xù)墻周圍再次發(fā)生滲水問題，以保證連續(xù)墻鋼筋籠穩(wěn)定，有效控制混凝土的流動(dòng)性。

3.2.3 規(guī)范接頭沖洗步驟

為改進(jìn)接頭施工質(zhì)量，應(yīng)規(guī)范接頭沖洗步驟，以標(biāo)準(zhǔn)化流程沖洗方法，確保接頭與墻體形成完整的結(jié)構(gòu)。接頭沖洗步驟如下：放置成槽設(shè)備→銑進(jìn)結(jié)束后，上提刀架→斜下方連接高壓沖洗設(shè)備→開啟沖洗設(shè)備，連接高壓泵→開啟高壓泵后，收放刀架→觀察槽段接頭沖洗情況→關(guān)閉沖洗設(shè)備。通過試驗(yàn)段，確定沖洗作業(yè)最佳參數(shù)區(qū)間。例如，某基坑地下連續(xù)墻施工，高壓沖洗泵壓力范圍控制在0.8～1MPa，流量值為75L/min。施工人員應(yīng)把控好施工細(xì)節(jié)，以達(dá)到接頭施工的預(yù)期效果。

4 結(jié)語

地下連續(xù)墻接頭具備止水與連接作用，常包含預(yù)制樁接頭、十字鋼板接頭、鎖口管接頭施工形式。為獲取可靠的檢測(cè)數(shù)據(jù)，可參照工況標(biāo)準(zhǔn)，選擇跨孔雷達(dá)檢測(cè)、聲吶滲流檢測(cè)、分布式光纖溫度感測(cè)等檢測(cè)施工方法，檢測(cè)接頭病害情況，從接頭材料質(zhì)量、配套防水接頭、接頭沖洗等方面著手，保證接頭質(zhì)量，以及地下連續(xù)墻接頭處的止水效果和結(jié)構(gòu)性能。