某深基坑地下连续墙安全评估与分析研究

王成辉，张 晟，李晓旭，杨昊沅

（中国建筑科学研究院有限公司，北京 100013）

0 引 言

地下连续墙是区别于传统施工方法的一种较为先进的地下工程结构形式和施工工艺［1］。具有三大突出优点：①对邻近建筑物和地下管线的影响较小；②施工时无噪声、无振动，属于低公害的施工方法；③既可以做基坑的支护，必要时又可以做地下室的外墙。在我国沿海地区，地下连续墙作为一种有效的深基坑支护方式得到广泛使用。

地下连续墙一般采用泥浆护壁施工工艺，但沿海地区土层多由海陆相交互沉积土互层组成［2］，且在成槽范围内的土质情况多为上软下硬，潜水和微承压水存在互相渗透补给的现象，使地下连续墙施工难度加大。如果施工控制措施不足，如地下连续墙需分幅先后施工，对先浇槽段接触面的清刷工作的松懈，泥浆护壁效果不理想，清刷和下笼过程中不慎触碰侧壁的土体，钢筋笼倾斜、基坑开挖过快和支撑架设延误等，容易造成墙体渗水、露筋、混凝土疏松、槽段接头处夹泥和透水、钢筋变形等现象，会导致较大经济损失［3］。

基坑施工过程中对地下连续墙槽段间接头位置发生渗漏部位，可根据具体情况采取坑内或坑外临时封堵的措施给予解决，而作为“两墙合一”的连续墙永久使用构件，有必要采取针对性的措施改善或避免墙体的防渗止漏问题。因此需要对基坑地下连续墙现状进行检测评估与分析。

1 工程概况

某基坑工程采用顺作法施工，竖向设置四道钢筋混凝土内支撑。基坑周边支护结构采用 1 000 mm 厚“两墙合一”地下连续墙作为基坑支护体，地下连续墙既作为基坑开挖阶段的挡土止水支护体，也作为地下室结构外墙。为提高地下连续墙槽段间接头处的止水和防渗性能，本工程地下连续墙槽段间施工接头采用十字钢板刚性接头，地下连续墙槽段间接头处迎土面设置高压旋喷桩。地下连续墙通过预留插筋、钢筋接驳器剪力槽等措施与结构剪力墙、结构环梁及基础底板等连接［4］。

2 存在的主要问题

在对地下连续墙墙检测时发现钢筋保护层较厚且墙体的钢筋间距较小，因此进行强度及钢筋配置检测时，对仪器的探测深度及精度有较高的要求。本工程结合现场实际情况，采用探测深度较大的仪器进行透视成像检测（见图1），选取适合的检测位置后，采用探测深度较浅的仪器进行精确定位及检测，取得了良好的效果。

通过现场检测，墙体厚度、混凝土抗压强度、抗渗性能、钢筋配置等主要参数符合设计要求［5］，但地下连续墙的外观质量存在较多缺陷，主要为墙体槽段间接头处存在透水、夹泥现象，墙体存在露筋、水平钢筋变形、混凝土疏松、凸肋及渗水现象等［6］。通过现场检测，透水、夹泥、水平钢筋变形、渗水主要存在于墙体的下部，露筋、混凝土疏松主要存在于墙体的上部，外观缺陷分布与墙体的施工工艺存在一定的关系。为了解墙体内部质量，现场在地下连续墙槽段间施工接头处钻取 5 个 1 m 深芯样，其中 1 处存在夹泥现象（见图2）。为防止墙体外侧地下水渗漏或淤泥涌入，需及时对取芯部位进行封堵处理。

图2 1m深芯样夹泥照片

地下连续墙部分外观缺陷如露筋、混凝土疏松、渗水、钢筋变形等可以结合后期施工进行处理，而地下连续墙槽段间接头处存在透水、夹渣及内部存在夹泥现象等对墙体每一幅的截面存在一定减弱，而每幅墙体所承受的作用是不变的。因此，有必要考虑因地下连续墙槽段间施工接头存在缺陷而造成墙体截面削弱的现状对墙体进行安全评估。

3 安全评估

3.1 技术参数

基坑的基本参数为：±0.00=4.900 m，室外地面标高 -1.10 m，相当于大沽高程 3.800 m。地下水位-3.50 m，相当于大沽高程 1.400 m。开挖深度为 22.60 m，采用四道内支撑，安全等级为一级。

地连墙的设计参数为：地连墙厚度为 1 000 mm，保护层厚度为 70 mm，幅宽主要为 5 800 mm，混凝土等级为 C 40。

表1 计算参数统计表

本工程地面超载 15 kPa，地下连续墙竖向荷载较小，主要承担侧向土压力。根据现场检测结果，某幅墙体接缝处夹渣最大宽度为 400 mm，根据地连墙的缺陷位置及对应的幅段，地下连续墙宽度按照减去 400 mm进行计算。

现主体结构已出正负零，地连墙作为临时支护结构阶段已经结束进入正常使用阶段，本次安全评估为正常使用阶段的抗弯承载力验算与裂缝验算［7］。

3.2 抗弯承载力计算

拆除支撑 1 后弯矩计算最大值为 1 654.1 kNg m，永久荷载分项系数为 1.35，因此设计值应为 2 233.0 kNg m。如地下连续墙所受的外力全部由除有缺陷以外的完好部分承担，则完好部分承担的弯矩将增大1.07（5.8/5.4）倍，即调整后弯矩设计值为 2 398.4 kNg m。地连墙实际配筋情况为每延米 10 根 HRB 400 的 Φ32 钢筋，根据实际配筋情况，验算每延米墙体的抗弯承载力，相关参数统计如表1所示。

由计算可知，每延米 10 根 HRB400 的Φ32 钢筋可提供最大抗弯承载力设计值为 2 430.0 kNg m，大于弯矩设计值 2 398.4 kNg m，承载力满足要求。

3.3 裂缝计算

正常使用阶段迎土面裂缝最大宽度计算值为0.173 mm，裂缝增大比例为 1.07（5.8/5.4），实际裂缝宽度为 0.185 mm，小于规范 0.20 mm的要求，因此裂缝宽度符合规范要求。

4 处理方案

地下连续墙槽段接头处夹泥和透水，不但会影响结构的整体性和刚度，还会引起钢筋的锈蚀、加速混凝土的碳化、降低混凝土的耐久性和抗疲劳、抗渗能力。因此，必须对接头处夹泥进行处理。从前面分析计算可知，地下连续墙的抗弯承载力在接缝处最大夹泥宽度 400 m 时，也能满足规范要求。因此，采用一般法处理地下连续墙槽段接头处的渗漏即可。

地下连续墙渗漏的修复，可采用前堵法，也可采用后阻法，或者联合使用。前堵法有高压旋喷桩、三重管双高压大直径旋喷桩（RJP 工法）、袖阀管注浆等方法，后阻法有表面涂抹法、表面涂刷加玻璃丝布法、充填法、灌浆法、设置扶壁柱等方法。

本工程在地下连续墙槽段接头处迎土面设计有高压旋喷桩进行封堵止漏及增强刚度，但实施效果不佳，仍然有很多渗漏点，且长期可靠性、耐久性存在问题。因此，在前堵法实施后，还需要在地下连续墙迎坑面表面涂抹环氧树脂类、氰凝、聚氨酯类等。本工程结合现场实际情况及为了增加墙体承载力，采用设置扶壁柱的方法。扶壁柱不仅解决渗漏问题，还能恢复地下连续墙槽段接头处部分功能。

地下连续墙设计时，为使房屋具有较好的使用功能，往往会在墙体内侧设置内衬墙，内衬墙与地下连续墙之间设置导流沟，作为排水通道。因此，扶壁柱的截面高度不宜超过地下连续墙外皮至内衬墙的距离，否则会阻断排水通道的空间。因此建议扶壁柱可向地下连续墙内凿 20～35 cm，向外突出墙体 20～25 cm，给排水通道留有空间。扶壁柱的宽度，应根据地下连续墙接缝处夹泥宽度确定。应比夹泥宽度至少宽出 20 cm，且扶壁柱最小宽度不宜＜50 cm。

5 结 语

“两墙合一”的地下连续墙作为深基坑开挖后的支护结构，对整个工程非常关键，且施工过程比较复杂，因此检测其施工质量非常重要。本文通过检测地下连续墙的抗压强度、抗渗性能、外观质量普查与芯样验证结合，并结合相关缺陷进行安全评定，对墙体的质量进行有效的把控。

对于墙体普遍存在的缺陷，应以预防为主，做到防患于未然。设计应结合地方情况，做好充分预案，设计多层防护措施。施工单位应严格按照设计及规范要求，在地下连续墙施工全过程中严密把控，一旦现场发现问题应及时处理。