地下连续墙施工中降低混凝土绕流率的方法

刘振华

(中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京101100)

LIU Zhenhua

(China Railway Sixteen Bureau Group Beijing Rail Transit Engineering Construction Co.,Ltd.,Beijing 101100)



地下连续墙施工中降低混凝土绕流率的方法

刘振华

(中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京101100)

对地下连续墙施工中的混凝土绕流问题进行了原因分析，发现粉土、粉砂地层和防绕流钢板对地层的不适应是引起混凝土绕流的主要因素。针对这2个主要因素，采用性能匹配的泥浆，匀速抓土成槽，使用防绕流铁皮，解决了混凝土绕流的问题，避免了因混凝土绕流导致的修槽，节约了时间，保证了工期，同时大大降低了围护结构的渗漏风险。

地下连续墙；混凝土绕流；防绕流钢板；防绕流铁皮

LIU Zhenhua

(China Railway Sixteen Bureau Group Beijing Rail Transit Engineering Construction Co.,Ltd.,Beijing 101100)

0　引言

随着城市地下空间的开发，越来越多的城市在建设地铁[1-5]，地下连续墙是地铁车站基坑常用的围护方式，然而地下连续墙施工时会遇到混凝土绕流问题。常州地铁1号线03标的科教城北站、延政大道站有13幅地下连续墙在施工中发生混凝土绕流，本文对此进行分析，找出发生混凝土绕流的原因，并提出解决混凝土绕流问题的方法。

1　混凝土绕流的工程背景

常州地区地质属于长三角软土地层，其整体土层特性介于上海地区土质与苏州地区土质之间，以黏土、黏质粉土、砂质粉土、粉砂、粉质黏土为主，粉砂、粉土为不饱和状态，成槽过程中极易发生混凝土大面积绕流。开工初期施工的50幅地下连续墙发生较严重混凝土绕流的有13幅，占26%，发生率高，因此必须采取措施，降低绕流发生率，保证地下连续墙接头质量，提高基坑开挖安全系数。

混凝土绕流影响相邻地下连续墙成槽。为了减少混凝土绕流的影响，在本幅地下连续墙混凝土初凝后，采取了相邻幅段提前采用抓斗抓土的措施，但工字钢腹板外侧绕流混凝土无法清除干净，附着在腹板上的混凝土使刷壁器无法将混凝土上下一定区域的泥皮清理干净，导致墙缝夹泥，给基坑开挖埋下安全隐患。

混凝土绕流将影响地下连续墙钢筋笼下放，使相邻2幅钢筋笼不能有效连接。封口筋与H型钢腹板间距太大，导致2幅钢筋笼间出现“整体刚度”的空白区。浇筑混凝土后，这条夹缝区成为素混凝土区，使地下连续墙不能整体受力，是围护结构受力的薄弱环节。在基坑开挖过程中，由于地下连续墙深层位移变化，2幅墙体间的素混凝土区极易开裂，出现渗漏水。

因此，降低地下连续墙混凝土绕流率，对提高基坑开挖安全性具有重要意义。

2　混凝土绕流的原因分析

表1列出了引起13幅墙混凝土绕流的5种原因的频次和频率。可见，导致地下连续墙混凝土绕流的主要原因是槽壁坍塌和防绕流措施不到位。

表1问题统计表

问题频次频率/% 槽壁坍塌753.8 防绕流措施不到位323.1 接头箱起拔17.7 工字钢漏洞17.7 槽段垂直度偏差17.7

结合已施工的50幅地下连续墙实践经验，运用因果分析方法对可能导致地下连续墙施工混凝土绕流问题的因素进行分析，找出末端影响因素，绘制关联图，如图1所示。

图1　地下连续墙混凝土施工绕流关联图

从图1可以看出，槽壁坍塌和防绕流措施不到位是引起混凝土绕流的直接原因。引起槽壁坍塌的原因有地质原因和工艺原因，地质原因是粉土、粉砂容易坍塌，工艺原因是护壁泥浆指标不合格、成槽机抓斗冲刷槽壁。防绕流措施不到位包括接头箱下放不合格、接头箱回填不合格、起拔接头箱不符合要求和技术措施原因。其中：接头箱下放不合格是指接头箱与槽壁未密贴；接头箱回填不合格是指回填材料不符合要求或回填后未采取压实措施；起拔接头箱不符合要求是指起拔过早或起拔速度过快；技术措施原因是指防绕流钢板不适应本地层。

表2列出了可能引起地下连续墙出现绕流问题的9个主要末端因素。

表2引起绕流问题的主要末端因素

序号末 端 因 素 1接头箱与槽壁未密贴2护壁泥浆指标不合格3成槽机抓斗冲刷槽壁4存在粉土、粉砂地层5防绕流钢板不适应本地层6接头箱起拔过早7接头箱起拔速度过快8回填材料不符合要求9回填材料未压实

下面分别对这9个因素进行分析。

对于第1个末端因素，尽管接头箱宽度为790 mm，与槽段宽度800 mm存在10 mm间隙，但从现场发生绕流的13幅地下连续墙来看，混凝土绕流与接头箱宽度关系不大。

对于第2个末端因素，通过现场检测及查阅地下连续墙的施工记录，发现现场挖槽用护壁泥浆的指标稳定，符合要求。

对于第3个末端因素，观察成槽机司机对抓斗入、出槽的速度控制，发现现场成槽机操作人员对成槽过程中的注意事项都已经掌握，在实际操作中也能够自觉遵循。

对于第4个末端因素，统计发生绕流的13幅地下连续墙的成槽记录，其中有7幅地下连续墙槽段在开挖过程中遇到粉细砂土层，且其埋深与后续槽段开挖过程中发现的绕流混凝土埋深较为吻合(表3)。

表3粉细砂地层与混凝土绕流深度对比表

幅号粉细砂层/m绕流位置/mEQ31414.5WQ121516EQ71615.4WQ414.815.3WQ341515.5EQ3614.415WQ3713.614

对于第5个末端因素，地质条件类似的地下连续墙施工中，采用防绕流铁皮在粉细砂层处绕流率很小。

对于第6个末端因素，现场地下连续墙采用的混凝土，初凝时间为5～6 h，混凝土运输时间为40 min，浇筑完成时间在3 h左右，因此接头箱的起拔时间应在混凝土浇筑完毕2 h后。检查发现现场操作人员一般是在混凝土浇筑完成2 h后开始顶拔，起拔时间符合要求。

对于第7个末端因素，通过现场实测，接头箱起拔速度在25～35 cm/min，符合小于50 cm/min的要求。

对于第8个末端因素，为保证接头箱背后回填物的强度和重量，采用袋装碎石进行回填，以保证能够为接头箱提供足够的反力。在统计的50幅地下连续墙中，有1幅因现场碎石不够，采用了袋装土进行回填，且这1幅地下连续墙未发生绕流，回填材料不合格所占比例为2%。

对于第9个末端因素，为保证接头箱背后回填物密实，采用吊车吊重锤对其进行压实。在统计的50幅地下连续墙中，有2幅因吊车协调问题，未进行压实处理，其中有1幅地下连续墙发生绕流。因回填后未压实而导致混凝土绕流的比例很低。

从以上分析可知，粉土、粉砂地层和防绕流钢板对地层的不适应是发生混凝土绕流问题的主要因素。

3　混凝土绕流问题的解决方法

针对粉土、粉砂地层和防绕流钢板对地层的不适应这2个引起混凝土绕流问题的主要因素，提出解决混凝土绕流问题的方法。

3.1存在粉土、粉砂地层

根据地质报告，在科教城北站及延政大道站均存在砂质粉土地层。该层砂质粉土灵敏度高、强度低，呈流塑状，极易发生蠕动和扰动，土层特性差。为此，加大泥浆比重，提高黏度，重视泥浆制作管理，将新浆黏度调至28 s，比重调至1.15；循环浆黏度调至25 s，比重调至1.2。

在采用性能匹配的泥浆的同时，要求成槽机操作人员在成槽过程中做到匀速抓土，减小对槽壁的扰动。

3.2防绕流钢板不适应本地层

在工字钢两侧、钢筋笼外侧由焊接38 mm的防绕流钢板改为焊接600 mm宽防绕流铁皮，在混凝土浇注过程中，混凝土压迫铁皮，使其张开后填充满工字钢和槽壁间的空隙。同时，注意现场下放钢筋笼时对防绕流铁皮的保护(图2)。

(a)防绕流钢板

(b)防绕流铁皮图2　防绕流钢板改为防绕流铁皮

4　混凝土绕流问题的解决效果

通过严格的施工控制，后续施工的195幅地下连续墙中，因混凝土绕流而导致钢筋笼下放困难或不能密贴工字钢腹板的共有5幅，占完成数量的2.6%，实现了地下连续墙混凝土绕流率控制在3%的目标(表4)。

表4控制混凝土绕流前后对比表

工况施工总数/幅绕流数/幅绕流率/%控制前501326控制后19552.6

解决地下连续墙施工中的混凝土绕流问题，避免了因混凝土绕流导致的修槽，节约了时间，保证了工期。同时，大大降低了围护结构渗漏风险，确保了基坑及周边建筑物稳定，节约了基坑开挖过程中的堵漏费用。

5　结论

降低地下连续墙混凝土绕流率控制要点主要包括：

1)泥浆比重。新浆黏度28 s，比重1.15，pH值在8.0～8.5；循环浆黏度25 s，比重1.2，pH值在8.0～9.0，含砂率≤5%。

2)工字钢接头泥皮处理。使用定制的铲板固定在成槽机斗架体上刷壁5遍，使用箱型刷壁器刷壁15遍。

3)防绕流铁皮安装。焊接防绕流铁皮，铁皮搭接需500 mm以上，现场下放钢筋笼时注意对防绕流铁皮的保护。

4)清底和换浆。先用液压抓斗清除沉积在槽底部的淤泥、土渣，再气举反循环，用空气压缩器输送压缩空气，以泥浆反循环法吸除淤泥、土渣，并置换槽内比重、黏度或含砂量过大的泥浆，使全槽泥浆都符合清底后的泥浆性能指标。

通过严格的施工控制，将混凝土绕流率从26%降至2.6%，说明采用性能匹配的泥浆，匀速抓土成槽，使用防绕流铁皮，可以有效降低混凝土绕流率。

[1]魏纲.盾构隧道施工引起的土体损失率取值及分布研究[J].岩土工程学报,2010,32(9):1354-1360.

[2]易宏伟,孙钧.盾构施工对软黏土的扰动机理分析[J].同济大学学报,2000,28(3):277-281.

[3]魏纲.盾构法隧道施工引起的土体变形预测[J].岩石力学与工程学报,2009,28(2):418-424.

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[5]张旷成,李继民.杭州地铁湘湖站“08.11.15”基坑坍塌事故分析[J].岩土工程学报,2010,32(增1):338-342.

责任编辑：唐海燕

Methods of Reducing Concrete Flowing Around in Underground Diaphragm Wall Construction

The causes of concrete flowing around in underground diaphragm wall construction were analyzed.It was found that the main factors causing concrete flowing around were the silt or the sandy stratum and the maladjustment of the steel plate used for preventing flowing around.The methods adopted accordingly were using stickier slurry,grasping the soil with uniform velocity and using iron sheet to prevent flowing around.These solutions could avoid repairing grooves,save construction time and help meet deadlines of each project,while the leakage risk of the building envelope was greatly reduced.

underground diaphragm wall;flowing around of concrete;steel plate preventing flowing around;iron sheet preventing flowing around

10.3969/j.issn.1671-0436.2016.04.003

2016- 05- 05

刘振华(1983—)，男，工程师。

U213.3;TU753

A

1671- 0436(2016)04- 0012- 04