地铁基坑地下连续墙露筋事故原因分析及处理方法

顾海荣 侯新宇

(1.江苏省送变电公司，江苏 南京 211102; 2.江苏开放大学，江苏 南京 210036)

·岩土工程·地基基础·

地铁基坑地下连续墙露筋事故原因分析及处理方法

顾海荣1侯新宇2*

(1.江苏省送变电公司，江苏 南京 211102; 2.江苏开放大学，江苏 南京 210036)

通过对苏州地铁6座车站481幅地下连续墙露筋情况进行调查统计，分析得出地下连续墙露筋事故发生的原因，并针对不同露筋程度，采用相应施工措施对其进行后期修补处理，对类似工程具有借鉴和指导意义。

地铁基坑，地下连续墙，露筋事故，施工泥浆

0 引言

地铁基坑工程往往处于地面交通复杂、周边建筑林立、地下市政管线众多的复杂城市环境中，由于基坑开挖深度大、地下结构复杂多变[1]，在特定的工程地质环境条件下，设计、施工都受到诸多不确定性因素的影响[2]。地下连续墙支护结构由于其侧向刚度大、整体性好、能够有效止水等优点，成为控制基坑及环境变形的首选支护方式[3]，但由于其施工流程复杂、质量影响因素多等特点，施工工艺控制不当往往导致相应墙体质量事故[4]，墙面露筋就是典型的质量事故之一[5]，使局部墙体有效厚度减小，严重影响到基坑自身和周边建筑物的安全，影响地下结构的使用效果[6-8]。本文对苏州典型地质条件下的6座车站481幅地下连续墙进行调查统计，深入分析诱发地下连续墙露筋事故的多种复杂因素，研究影响露筋的主要矛盾并对事故处理措施进行评价。

1 车站基坑工程概况

研究车站所在场地按地质成因、岩土性质和工程特性等，可分为14个工程地质层，①层～⑧层对地铁工程产生影响，其工程地质特性如表1所示。地铁车站开挖深度约达地面下20 m，基坑深度范围内主要穿过④层土，该层土性质复杂，厚度变化大(局部超过10 m)，主要由粉质粘土、粉土、粉砂等构成，具有中等压缩性、强度偏低等显著特点，其工程特性对基坑支护结构变形影响较大。

场地大环境处于水系发达的太湖流域软土地区，且部分土层含沙量较大，地下水情况复杂，对基坑工程实施影响较大。地下水埋藏特征明显，主要由浅层潜水、微承压水、承压水构成。第一层微承压水主要由赋水性、透水性较好，含水量较丰富的④-1，④-2层组成。第二层承压水的含水层由⑦层粉土夹粉砂及⑧层淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土组成，厚度较大。水头埋深在地面下2.32 m，补给来源为相邻含水层越流补给。该承压水的水头较高，基坑开挖深度较大，会对稳定性产生不利影响。

2 地下连续墙露筋事故调查统计

对苏州地铁1号线的6座车站481幅地下连续墙进行调查统计，共有4座车站107幅地下连续墙存在不同程度的墙面露筋现象。各车站墙面露筋位置主要分布在④-1，④-2层，只有少部分向上延伸至③-2层。其中，养育巷站(YYX)露筋高度平均达到10.1 m，其他三座车站均不到3.5 m。由图1可知，广济路站(GJ Rd)露筋墙幅占总墙幅的80.70%，养育巷站(YYX)也达到42.86%；由图2可知，养育巷站(YYX)平均单幅露筋面积最大，达到51.46 m2，其他车站均未达到20%。从露筋处的内侵深度来看，养育巷站(YYX)、广济路站(GJ Rd)、桐泾路站(TJ Rd)都超过5.00 cm。因此，按照露筋严重程度可知：养育巷站(YYX)和广济路站(GJ Rd) 露筋严重，桐泾路站(TJ Rd)和人民路站(RM Rd) 露筋不严重，临顿路站(LD Rd)和仓街站(CJ)不露筋。

表1 土层计算参数

3 地下连续墙露筋事故原因分析

导致以上地下连续墙墙面露筋事故的原因较为复杂，总体可以分为地质条件原因、场地环境原因、施工技术原因等。收集所研究车站现场的各项施工相关数据，包括泥浆参数(配合比、物理性质)、混凝土参数(配合比、充盈系数)、成槽机械设备、成槽施工速度、导墙参数、监测数据对比等，研究各种因素对地下连续墙露筋事故产生的影响。

3.1 地下连续墙成槽泥浆性质对露筋的影响

1)施工泥浆物理性质指标的影响。对施工泥浆物理性质指标进行分析，包括泥浆比重、粘度、含砂率、pH值等的平均值。由图3a),图3b)可知，各车站泥浆比重、粘度与露筋严重程度并无明显相关性；在图3c)中，露筋严重的养育巷站(YYX)和广济路站(GJ Rd)所使用施工泥浆的含砂率分别达到3.10%和3.42%，远远高于其他车站，露筋不严重的桐泾路站(TJ Rd)和人民路站(RM Rd)施工泥浆含砂率为0.40%和1.20%，不露筋临顿路站(LD Rd)和仓街站(CJ)分别为1.55%和0.91%；在图3d)中，露筋严重的养育巷站(YYX)和广济路站(GJ Rd)所使用施工泥浆的pH值高达8.47和8.65，而其他车站均未超过8.15。由此分析可知，施工泥浆的含砂率和pH值与露筋程度直接相关。

2)施工泥浆配合比的影响。施工泥浆的配合比对槽壁的稳定性有至关重要的影响，所调查车站均采用钠型膨润土泥浆，还添加了CMC(羧甲基纤维素钠)作为增粘剂，重质纯碱作为分散剂。由图4a)，图4b)可知：露筋严重的养育巷站(YYX)和广济路站(GJ Rd)泥浆配比中膨润土用量仅为80 kg/m3，比不露筋临顿路站(LD Rd)和仓街站(CJ)少1/3，同时露筋严重车站泥浆中水的用量比不露筋车站多，而露筋不严重的桐泾路站(TJ Rd)和人民路站(RM Rd)泥浆中膨润土及水的用量却有显著差异。由图4c)可知，露筋严重的广济路站(GJ Rd)和露筋不严重的桐泾路站(TJ Rd)的泥浆中未添加中粘CMC，会影响泥浆的粘度及泥皮的形成，图3b)中显示粘度偏低；露筋严重的养育巷站(YYX)泥浆配比中，重质纯碱的用量仅为1 kg/m3，远远少于其他车站(≥4 kg/m3)，图4d)泥浆配合比从根本上决定着其施工过程的物理性质，进而影响地下连续墙的施工质量。

3.2 地下连续墙混凝土性质对露筋的影响

由图5a)可知：露筋严重的养育巷站(YYX)、广济路站(GJ Rd)的施工混凝土中水泥含量均未超过300 kg/m3，远远低于其他车站，而不露筋的临顿路站(LD Rd)和仓街站(CJ)的混凝土配合比中砂子含量仅为690 kg/m3，均低于其他露筋车站，如图5b)所示。露筋严重的养育巷站(YYX)混凝土配合比中石子用量最低，仅为1 027 kg/m3。各车站混凝土外加剂用量对车站露筋程度的相关性不明显，如图5d)所示。

由图6a)可知：露筋严重的养育巷站(YYX)的混凝土水灰比最大，达到0.68，导致其混凝土强度相对较低，仅为40.03 MPa。各车站混凝土强度均达到设计值，不露筋的临顿路站(LD Rd)和仓街站(CJ)的混凝土强度要高于其他露筋车站(见图6)。由此可见，混凝土配合比从根本上决定着混凝土强度，直接影响地下连续墙的施工质量。

3.3 地下连续墙混凝土充盈系数的影响

工程中充盈系数小于1认为桩体存在缺陷。已有数据的各车站混凝土充盈系数平均值均大于1，不露筋墙幅混凝土充盈系数平均值1.05，露筋墙幅混凝土充盈系数平均值1.04，且不露筋的临顿路站(LD Rd)和仓街站(CJ)混凝土充盈系数偏高。从充盈系数来看，各车站露筋墙幅与不露筋墙幅相差不大，只有部分露筋严重的幅段出现充盈系数小于1的现象(特别是养育巷站(YYX))，分析可能为地下连续墙槽孔内沉淀了较多的粉细砂土。充盈系数对墙幅露筋影响程度较小，但若小于1则墙体存在质量问题。

3.4 其他因素对地下连续墙露筋的影响

各调查车站地连墙导墙尺寸变化不大，高度、垂直度都能够满足规范的要求。但个别成槽垂直度的局部偏差，容易导致钢筋笼在局部位置偏斜，甚至密贴槽壁，灌注混凝土后，易形成露筋现象。

成槽的速度对槽壁的稳定有一定影响，液压抓斗在槽内振荡不平稳，常常把土壁的泥皮撕脱，同时抓斗快速上下也易形成涡流，冲刷泥皮。若下放钢筋笼后至混凝土浇筑时间间隔相对较长，会致使泥浆及砂粒沉淀，也会影响混凝土浇筑。

4 监测数据分析与处理措施

对同等条件下露筋墙幅和不露筋墙幅的监测数据分析得出：露筋严重墙幅的墙体侧向变形总体比不露筋墙幅要大。虽然墙体侧向变形影响因素较为复杂，但依然说明，不管是因为墙体局部垂直度偏差原因，还是泥浆及混凝土性能不良等原因导致的墙面露筋，都最终增加了地下连续墙侧向变形。地下连续墙露筋对支护结构及环境会带来一定程度的负面影响。

文中所统计的露筋墙幅大部分出露主筋，对于内侵深度在10 cm以内的，清理干净墙体混凝土表面粉土、粉砂等泥皮，用细石混凝土抹面或喷射C35速凝混凝土进行墙面的修补处理；对于内侵深度超过10 cm的墙幅，在处理完表面泥皮后，则采用支模板浇筑混凝土的方法进行墙体加固。处理过后的地下连续墙在后续工程中均能满足设计和使用要求。

5 结语

对苏州典型粉土、粉砂，承压水控制的复杂地质条件下地下连续墙露筋事故的主要原因：成槽泥浆质量是导致墙面露筋事故发生的根本原因。含砂率高、膨润土用量、用水量偏多、CMC用量少、重质纯碱用量少均会导致露筋事故产生。另外，混凝土水泥用量偏少、砂子用量偏高、石子用量偏低，导致水灰比过大在含水量较高的砂层容易形成露筋。充盈系数偏小也是很多露筋墙幅的一个特征，个别露筋墙幅出现小于1的情况；承压水控制的砂性土层中，成槽机械选择也会影响墙体质量；导墙质量、成槽速度、成槽垂直度等都需要严格控制。

[1] N Morgenstern, I Amir-Tahmasseb. The stability of a slurry trench in cohesionless soils[J].Geotechnique,1965，15(4):387-395.

[2] 俞建霖，龚晓南.基坑工程变形性状研究[J].土木工程学报，2002,35(4):86-90.

[3] Hajnal I., Marton J., Regele Z.. Construction of diaphragm walls[M].John Wiley & Sons, Inc., New York，1984.

[4] Greg C. Y. Wong. Stability analysis of slurry trenches[J]. J. Geotech. Engrg,1984(110):1577-1590.

[5] Joshi, K. Long-term performance and in-situ assessment of cement-bentonite cut-off wall[D]. Ph.D. thesis, Univ. of Cambridge，2009.

[6] 中华人民共和国建设部.地铁及地下工程建设风险管理指南[M].北京:中国建筑工业出版社，2007.

[7] 刘建航，侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1997.

[8] 《地基基础手册》编写委员会.地基处理手册[M].第2版.北京:中国建筑工业出版社，2000.

Analysis and processing methods of continuous underground wall exposed reinforcement accident causes of subway foundation

Gu Hairong1Hou Xinyu2*

(1.JiangsuElectricPowerTransmission&TransformationCorporation,Nanjing211102,China; 2.JiangsuOpeningUniversity,Nanjing210036,China)

Through investigating and counting continuous underground wall exposed reinforcement conditions of Suzhou subway 6-seat station at No.481, the paper finds out continuous underground wall exposed reinforcement accident causes, and applies corresponding construction measures for post maintenance in light of various exposed reinforcement, which has certain guiding meaning for similar engineering.

subway foundation, continuous underground wall, exposed reinforcement, construction slurry

1009-6825(2015)30-0052-03

2015-08-19

顾海荣(1975- )，男，硕士，高级工程师，注册一级建造师

侯新宇(1975- )，男，副教授

TU463

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