复杂地质条件下地下连续墙施工问题及对策

翟育林

0 引言

连续墙施工工艺是利用抓斗、冲桩机、钻机等各种成槽机械,借助泥浆的护壁作用,在地下挖出窄而深的沟槽,并下放钢筋笼且在其内浇筑混凝土而形成一道具有防渗、挡土和承重功能的连续的地下墙体,称为地下连续墙。地下连续墙可以适用于各种地质条件,开挖深度。对防渗要求高、地质条件差、开挖深度大、周边环境复杂的深基坑,地下连续墙应用较广。笔者根据工程实例对复杂地质条件下连续墙施工常见的问题及处理对策提出一点意见。

1 工程概况及特点

深圳地铁2号线东延线工程中连续墙施工部分约600 m(双线里程)经过地块均为填海区,双向连续墙间隔距离为12 m,为主要施工便道,且施工区域全部为填海区,每幅连续墙的长度为6.0 m,共199幅。连续墙厚度为800 mm,采用C30 P6水下混凝土,接头采用工字钢接头,工字钢用钢板厚度为8 mm。其地质复杂,场内无既有道路,施工区域主要为填海地段,填土中含有大量的高强度花岗岩孤石,给围护结构、成槽、成孔施工带来很大的难度,且填方段压实度不够,对大型机械设备行走造成很大困难。

2 常见问题及施工对策

2.1 导墙施工

1)导墙变形导致钢筋笼不能顺利下放。

主要原因:导墙施工完毕后没有加纵向支撑,导墙侧向稳定不足发生导墙变形。

解决办法:导墙拆模后,沿导墙纵向每隔1 m设两道素混凝土支撑,将两片导墙支撑起来,导墙混凝土没有达到设计强度以前,禁止重型机械在导墙侧面行驶,防止导墙受压变形。

2)导墙的内墙面与地下连续墙的轴线不平行。

主要原因:由于导墙本身的不垂直,造成整幅墙的垂直度不理想。导墙的内墙面与地下连续墙的轴线不平行会造成建好的地下连续墙不符合设计要求。

解决措施:导墙中心线与地下连续墙轴应重合,内外导墙面的净距应等于地下连续墙的设计宽度加50 mm,净距误差小于5 mm,导墙内外墙面垂直。以此偏差进行控制,可以确保偏差符合设计要求。

3)导墙开挖深度范围内均为回填土,塌方后造成导墙背侧空洞,混凝土方量增多。

解决办法:首先是用小型挖机开挖导墙,使回填的土方量减少,其次是导墙背后填一些素土而不用杂填土。

2.2 泥浆处理

主要原因:本工程地质主要由砂层和淤泥组成,并含一定深度的岩石层,桩基成槽过程中自行造泥浆能力差,粘度达不到要求,清孔过程中难以清理孔下的沉渣和砂,且对孔壁的护壁能力有限,很容易引起塌方和沉渣现象,严重影响连续墙施工中深槽槽壁的稳定。

解决措施:采用膨润土、纯碱等原料,按一定比例配制而成,并引进大量的好的黄土在成槽工程中加入自行造浆。在地下连续墙成槽中,依靠槽壁内充满触变泥浆,并使泥浆液面保持高出地下水位0.5 m～1.0 m。

2.3 成槽

1)泥浆液面控制。成槽的施工工序中,泥浆液面控制是非常重要的一环。只有保证泥浆液面的高度高于地下水位的高度,并且不低于导墙以下50 cm时才能够保证槽壁不塌方。泥浆液面控制包括两个方面:首先是成槽工程中的液面控制,其次是成槽结束后到浇筑混凝土之前的这段时间的液面控制。泥浆液面的控制是全过程的,在浇筑混凝土之前都是必须保证合乎要求的,只要有一小段时间不合要求就会功亏一篑。

2)清底。沉渣过多会造成地下连续墙的承载能力降低,墙体沉降加大沉渣影响墙体底部的截水防渗能力,成为管涌的隐患;降低混凝土的强度,严重影响接头部位的抗渗性;造成钢筋笼的上浮;沉渣过多,影响钢筋笼沉放不到位;加速泥浆变质。

3)刷壁次数的问题。地下连续墙一般都是顺序施工,在已施工的地下连续墙的侧面往往有许多泥土粘在上面,所以刷壁就成了必不可少的工作。刷壁要求在铁刷上没有泥才可停止,一般需要刷20次,确保接头面的新老混凝土接合紧密,如果刷壁次数不够可能造成两幅墙之间夹有泥土,首先会产生严重的渗漏,其次对地下连续墙的整体性有很大影响。在以后的堵漏工作中就要浪费许多人力物力,经济损失不可弥补。

2.4 接头形式

本工程地下连续墙槽段间接头采用“工字钢”接头形式,这种接头具有加强槽段间整体性及传递剪力、减小渗漏、施工简单的特点。为保证钢筋笼定位准确及便于二期槽段准确对位,工字钢需伸至导墙内。工字钢接头是根据设计钢筋网的外尺寸作为工字钢接头的净宽,以腹板为界线,两侧长度均为20 cm。工字钢采用8 mm厚钢板,场外加工,场内与Ⅰ期槽段钢筋网拼接而成,其平面示意图见图1。

由于工字钢与端孔间有一定的空隙,为避免浇筑混凝土时,混凝土绕过空隙充填Ⅱ期槽段空位,造成Ⅱ期槽段施工困难。因此,在接头处采用接头钢套箱止浆。接头钢套箱长度为25 m,由两节组成,上面一节长度为12 m,下面一节长度为13 m,下面一节的下面5 m范围圆弧度收窄。接头钢套箱主要采用5 mm钢板焊接而成(见图2),两节接头钢套箱采用插销连接,吊点外采用钢板加强,内每隔2 m设置一道支撑。

3 其他施工技术措施

1)混凝土导管内进浆。

混凝土导管内进浆的产生原因是:首批入槽混凝土数量不足;开塞时导管底口距槽底间距过大;提拔导管过度,导致泥浆挤入导管内。

预防措施:保证足够的首批入槽混凝土量;导管底端离孔底的距离保持不小于300 mm;测定混凝土上升面,确定高度后再据此提拔导管。保持埋管深度不小于2 m。

2)遇到填石层或冲积粗砂层。

导墙施工前根据地质报告,本标段填石层埋深较浅,大部分地段是2 m～3 m,厚度也只有2 m～3 m,在导墙沟槽开挖后,用挖掘机将填石层的块石全部用黄土换填,以避免块石掉入下槽段导致卡锤和卡抓斗,换填深度约为地面下5 m,换填后的黄土需要压实。当遇到冲积粗砂层时,加大泥浆的比重和粘度,勤清渣即可解决。

3)钢筋笼难以吊放入槽。

原因可能是槽壁凹凸不平或弯曲;钢筋笼尺寸不准;纵向接头处弯曲;钢筋笼刚度不够,吊放时产生变形;定位块过于凸出。

相应措施:成孔要保持槽壁面平整;严格控制钢筋笼外型尺寸,其长宽应比槽孔小11 cm～12 cm;如因槽壁弯曲钢筋笼不能放入,应修整后再放钢筋笼。

4)钢筋笼上浮。

主要原因:导管埋深过大,或混凝土供应不及时,导致钢筋笼被托上浮。

相应措施:可在导墙上设置锚固点固定钢筋笼,清槽后及时进行混凝土浇灌,控制导管的最大埋深不要超过4 m。

4 结语

连续墙施工是一个严格按照工序施工的工艺,必须严格控制各个环节,以上只对地下连续墙施工中常出现的一些问题进行了分析,对其钢筋笼起吊、拔钢接头箱、浇筑等工序未做详细阐述,该工程在后期土方开挖后防漏效果很理想,墙体稳固,墙面光滑平整,在采用工字钢接头形式并经过以上技术处理施工后,效果很理想,得到了很好的应用。

[1]SJG 05-96,深圳地区建筑深基坑支护技术规范[S].

[2]GJB 02-98,广州地区建筑基坑支护技术规定[S].

[3]黄 青.地下连续墙技术探讨[J].山西建筑,2009,35(26):88-90.