基坑地下连续墙施工质量综合检测方法的探讨

孙振锋，刘传新

（苏交科集团股份有限公司 南京210017）

0 前言

城市地下空间的开发和利用是未来城镇化建设和缓解“城市病”的必然趋势，高层建筑、城市轨道交通、综合管廊、跨海跨江通道等工程方兴未艾。为避免工程施工对周边环境产生不利影响以及保障工程本体自身稳定，地下连续墙作为钢筋混凝土墙越来越多地应用到基础工程中。然而对于开挖深度超过30 m的基坑，地下连续墙施工的难度会加大，成槽质量控制严格，对于其施工质量的检测需求也越来越大。本文就现有的地下连续墙检测方法展开探讨，分析存在的问题和对策，希望能为相关工程提供参考经验。

1 检测现状

地下连续墙施工质量的检测依据除了现行的国家、行业标准外，部分省市还相继制定了地方技术标准，通常情况下可以依照设计文件和图纸说明，对槽壁垂直度、墙体混凝土质量、混凝土强度、混凝土抗渗性能等参数拟定方案实施检测。

国家最新发布实施的《建筑地基基础工程施工质量验收标准：GB 50202-2018》［1］中，地连墙成槽及墙体质量的检验推荐采用表1 的方法。该标准指出：主控项目的质量检验结果必须全部符合检验标准，一般项目的验收合格率不得低于80%［1］。然而被废止的《建筑地基基础工程施工质量验收规范：GB 50202-2002》［2］中，地下墙质量检验标准如表2所示。

表1 地下连续墙成槽及墙体检测方法Tab.1 Detection Method for Slots and Walls of Underground Diaphragm Wall

从上述标准规范的变更可以看出，随着近些年电子学和超声波学被引进到基础工程行业的检测中［3］，超声波检测地下连续墙施工质量的方法已得到行业内的普遍认可［4-8］，成为最新标准的推荐检测手段之一。

2 检测方法及存在的问题

2.1 超声波法

表2 地下墙质量检验方法Tab.2 Quality Inspection Methods for Underground Diaphragm Wall

超声波法属于一种无损检测技术，广泛应用于医学、生物工程、结构探伤、工程勘探、工程检测等领域。采用超声波检测混凝土质量最早出现在20 世纪50 年代的美国，其后我国也逐步进入声波法智能化检测时代，在桩基检测、基础工程检测中发挥着越来越重要的作用。

超声波法检测地连墙墙身质量的手段类似于桩基检测，皆是在混凝土结构中预埋声测管作为检测通道，不同之处是前者声测管数量相对较多，且多呈“之”字型布设。

2.2 钻芯法

钻芯法属于一种半损伤的检测技术手段，一是通过钻取芯样可以直观反映混凝土内部情况，二是依据芯样的抗压强度试验获得混凝土结构强度。钻芯法往往能反映出局部混凝土质量情况，缺点在于难以掌握结构体整体状况。

现行的钻芯法检测混凝土强度的标准规范较多，如中国建筑科学研究院主编的《钻芯法检测混凝土强度技术规程：CECS 03∶2007》［9］、住建部发布的《钻芯法检测混凝土强度技术规程：JGJ/T 384-2016》［10］、《混凝土物理力学性能试验方法标准：GB/T 50081-2019》［11］等，可根据上述标准规范来指导现场检测作业。

2.3 存在的问题

⑴ 超声波法存在检测盲区。地下连续墙的厚度普遍介于0.5～1.2 m，加上探头本身存有一定尺寸，在检测小尺寸地连墙墙身或者槽段时效果较差，这与声波在近场区存在相互干涉有关。此外，现场声波测试参数的选取、采集质量、波形异常等因素都会影响超声波法的检测效果。

⑵ 现行的规范标准缺乏对地连墙接头部位的检测方法和判定标准。地连墙的施工接头有柔性接头和刚性接头若干类，在实际工程中不仅要满足墙体受力，还要承担止水的要求，因而对于施工过程中接头部位的施工质量缺乏指导和控制。

⑶ 废止实施的文献［2］中，缺乏对地连墙渗漏水的检测方法和控制标准，而最新实施的文献［1］中，虽然补充提出渗漏水的检测，但将其列为一般项目，检测方法不明确，同时只针对永久结构，适用性大大降低，且难以进行有效管控。

⑷ 目前城市基坑设计中，地连墙往往被用作承担止水帷幕的功能，地连墙入土深度加大的同时，还要有效阻断含水层进入隔水层中，带来施工难度加大和止水效果不理想等问题。现行标准规范缺乏明确的检测手段和控制方法。

3 检测案例

某基坑施工期间紧邻地铁站，拟建建筑分地上、地下两部分，地下建筑分为3 层（埋深16.0 m）。地下连续墙设计深度超过50 m，已穿过强风化泥岩进入中风化泥岩，理论上能完全隔断承压含水层基坑内外水力联系。然而，施工期间邻近的地铁逐渐出现沉降变形，并引发监测预警，随后发起专家评估会。地铁公司认为沉降变形是由于基坑降水施工引起，造成坑外地下水位持续下降而引发土体沉降，并要求建设单位采用TRD 工法进行补强加固，给建设单位带来近2 000万元的费用追加。

在后续施工过程中，建设单位不认可地连墙施工质量，加之由于地连墙渗漏水缺陷问题造成己方损失，拒绝支付相关计量款项，且要求施工单位予以赔偿。施工单位则认为：地连墙槽段深度、墙体完整性、墙体厚度、混凝土强度等质量检测，分别通过了施工单位的自检、监理旁站及抽检，且地连墙的施工质量经建设单位委托的第三方检测机构的检测（超声波、钻芯取样），检测结果表明施工质量合格。

第三方检测结果与实际是否相符存疑，遂引发工程质量鉴定纠纷。

4 渗漏水检测

在此次地下连续墙渗漏水鉴定纠纷中，地连墙设计图纸已明确表明“兼做止水帷幕”。根据《建筑与市政工程地下水控制技术规范：JGJ 111-2016》［12］第6.4.2条，对封闭式隔水帷幕，宜通过坑内抽水试验，观测抽水量变化、坑内外水位变化等检验其可靠性。通过现场调查和资料收集，基坑仅存3 个降水井和7 个观测井，试验检测井布置情况如图1所示。

抽水试验过程如下：

⑴ 抽水工作开始前，观测各检测井水位变化情况，记录初始状况。

⑵ 基坑内KN01 首先进行抽水，抽水历时约9.5 h，观测坑内外其他检测井水位变化情况。

⑶ 基坑内KN01、KN02 同时抽水，抽水历时约12 h，观测坑内外其他检测井水位变化情况。

⑷ 停止抽水，观测各检测井水位恢复情况，直至水位趋于稳定。

图1 检测井示意图Fig.1 Schematic Diagram of the Detection Well

整个不间断抽水试验共历时27 个小时，现场抽水试验检测结果如图2所示。

图2 各检测井水位变化曲线Fig.2 Duration Curve of Water Depth Drop of Each Detection Well

通过图2可以看出：

⑴ 基坑内逐步抽水过程中，基坑外的观测井水位存在显著的同步下降趋势，直接说明了基坑内外水力联系密切。

⑵ 在初始阶段坑内水位下降迅速，但逐步下降缓慢、趋于稳定，说明坑内地下水有充足的补给源。

⑶ 停止抽水后，基坑内外地下水位迅速恢复。从图2可以看出，各检测井历时很短即能基本恢复至稳定水位，也间接反映地下水补给较快、地层透水性强。

⑷ 综上，基坑内外水位变化存在基本同步下降和回升的趋势，且恢复速率近于相似，因此检测结论认为该基坑地下连续墙存在严重的渗漏缺陷。

为进一步分析地连墙的止水效果，采用Visual ModFlow 软件建立该基坑的水力渗流三维数值模型。三维数值模型如图3 所示，以基坑为中心将边界设置在抽水影响范围以外。同时结合现场抽水试验资料，再对模型进行参数反演和验证。

在三维数值反演计算过程中，将抽水井检测得到的涌水量代入模型进行模拟计算，再对比计算结果和实测水位变化情况。通过反复调整水文地质参数，获得如表3 所示的较为符合实际水文地质条件的参数。其中，反演结果表明数值模拟水位变化和实测水位变化规律基本一致，如图4 所示。数值模拟结果能够反映实际抽水试验中的水位变化，从而真实地反映出地层的渗流特征。

图3 参数分区示意图Fig.3 Partition Schematic of Parameters

表3 水文地质参数反演结果Tab.3 Inversion Results of Hydrogeological Parameters

5 结语

⑴ 在上述地连墙渗漏水检测案例中，得到相关地连墙区域等效水平渗透系数为0.25 m/d～5.55 m/d（2.89×10-4cm/s～6.42×10-3cm/s）。根据基坑设计图纸说明，要求地连墙作为截水帷幕的渗透系数宜小于1.0×10-6cm/s，与检测结果差距明显。虽然第三方检测报告表明地连墙墙身完整，墙体强度符合规范要求，但从渗漏水检测结果看，当前坑内外存在明显的水力联系，地连墙作为止水结构存在渗漏缺陷。因此，基于收集的材料和抽水试验情况，认为该基坑地下连续墙其作为止水帷幕的防渗效果不满足相关设计规范的要求。

⑵ 在目前的城市基坑开挖过程中，往往会出现比邻重要的交通线路（如铁路、公路、桥梁、轨道交通）和高层建筑的现象。基坑降水活动势必影响周边环境的安全：其一，降水活动会造成砂土、粉土等含水层的颗粒流失，引起周边地面沉降变形；其二，降水活动会造成基坑外水位下降，改变了周边环境水土平衡条件，引发不利后果。因此，采用地下连续墙兼做止水帷幕的作用和需求会趋于加大。

⑶ 基于目前的检测标准规范和检测方法来看，地下连续墙施工质量的检测手段仍需要不断改进和提升，一是要进一步明确渗漏水检测方法和控制指标，二是要提升地连墙施工接头部位的检测手段；从工程经验来看，槽段间接头接缝夹泥程度和位置影响着地连墙整体作为止水帷幕密封的完好状态；此外，施工质量检测机构的理念也需要发生转变。第三方检测机构常常只考虑超声波、钻芯等常规手段制定方案实施检测，简单地把地连墙看作围护结构实体，缺乏对地连墙设计需求的理解和对周边环境影响的认识，因此给出的检测结论不够全面，间接影响检测行业的信誉力。

⑷ 借鉴其他行业检测手段应用到地连墙施工质量检测中，应成为未来进一步研究和发展的趋势，比如已有的电法检测、磁法检测、示剂追踪等方法，可以在行业内进行逐步推广和实施，从而提升地连墙施工质量的综合检测能力。