超深地下連續(xù)墻成槽檢測的難點及應(yīng)對措施

郝金山，張 迎

（天津市地質(zhì)工程勘察院，天津 300191）

0 引 言

隨著我國城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下空間不斷向下拓展，相應(yīng)的深基坑工程越來越多。地下連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)被深基坑工程普通采用。伴隨著施工設(shè)備的不斷改進和設(shè)計水平的逐步提高，地下連續(xù)墻的施工深度越來越深。目前我國施工最深的地下連續(xù)墻深達 76.16 m，為“南水北調(diào)”穿黃工程北岸豎井，開挖深度達 50.11 m。在上海市施工的最大深度為 65 m，天津市文化中心地下連續(xù)墻深 66～70 m。

超深地下連續(xù)墻不僅成槽深度增加，對相應(yīng)的墻體厚度、分幅寬度及接頭處理方式都有更高的要求。伴隨而來的是地層情況的復(fù)雜性提升、泥漿環(huán)境多變、對成槽機械有更高更多的要求、鋼筋籠的吊放難度提高、地連墻的自重增加、相鄰地連墻的有效連接難度加大等等。工程實踐中，超深地下連續(xù)墻成槽時很小的異常就會導(dǎo)致整幅墻的質(zhì)量缺陷甚至成墻失敗。為了確保施工質(zhì)量，常對超深地下連續(xù)墻提出更加嚴苛的指標要求（例如為了控制好沉渣厚度泥漿的各項指標要做嚴格的針對性調(diào)整，垂直度通常會要求達到 1/500，甚至更高）。而一旦出現(xiàn)問題后給工程各方帶來的經(jīng)濟損失和社會影響往往達到很難承受的程度。因此，對超深地下連續(xù)墻成槽質(zhì)量的檢測將會是一個嚴峻的課題。更深更大的墻槽使得檢測儀器面對更加復(fù)雜的受力情況和泥漿環(huán)境、更高的指標要求、更多的關(guān)注點和更高的信號判讀要求，使得檢測過程的復(fù)雜性已經(jīng)超出了規(guī)范規(guī)定的范疇。檢測人員知識儲備和現(xiàn)有儀器能力面臨極大的考驗。

實際工程過程中，由于單幅墻的施工周期拉長（往往會達到 2～3 d），采取補救措施的難度也在提高。而且往往在成槽過程中很小的問題也會導(dǎo)致整幅墻的失利，甚至影響后續(xù)槽段的施工和整個地連墻的使用效能。

本文通過分析各種成槽異常情況，提出針對性的檢測對策和更加深入的結(jié)果分析建議，旨在達到問題盡早發(fā)現(xiàn)及準確反映、科學(xué)有效處理、預(yù)判相鄰墻幅施工情況的效果，并提出了整體化描述成槽情況的方法，切實為提升施工質(zhì)量和管理決策科學(xué)性服務(wù)。

1 成槽異常的檢測策略和應(yīng)對處理措施

對于超深地下連續(xù)墻而言，成槽時的關(guān)注點分為“大面”（迎土面、迎坑面）、“小面”（型鋼面、超挖土面）、局部異常體和底面（繞流、槽深、沉渣厚度）。檢測需要達到的預(yù)期包括：①判定成槽指標是否滿足規(guī)范和設(shè)計要求；②鋼筋籠能否順利下放；③預(yù)判對后續(xù)相鄰墻的影響程度。通過檢測，調(diào)整后續(xù)墻的成槽參數(shù)和鋼筋籠制作尺寸。

1.1 “小面”的檢測和應(yīng)對處理措施

一般地連墻檢測時，只需要對小面做一些順帶的檢測，只要沒有明顯的繞流情況即可。但是對于超深地下連續(xù)墻來說，鋼筋籠超長的長度使得“小面”細微的凹凸變形就會導(dǎo)致相鄰墻幅搭接不利甚至鋼筋籠無法下放的不利情況；并且鋼筋籠一旦無法下放到位，幾乎沒有完全有效的辦法可以應(yīng)對。造成鋼筋籠下放困難的“小邊”問題類型如圖1 所示。

1）檢測策略。“小邊”檢測時需要確保槽內(nèi)的“最大無障礙空間”（宜為考慮型鋼變形量后的通長無障礙區(qū)域）滿足鋼筋籠的寬度要求。檢測時需要進行精確的檢測點定位，對于沖刷干凈的型鋼面和超挖土邊只需要檢測槽中間部位對應(yīng)的位置情況。對于型鋼面上的繞流異常，由于較寬的槽寬，只檢測中間位置往往現(xiàn)實的結(jié)果偏小。對于繞流缺陷則需要在繞流位置附近移動測點，通過多個測點的數(shù)據(jù)分析出繞流區(qū)域的大致空間分布。

2）處理措施。對于型鋼偏移進入槽段以及存在繞流確實無法清除的情況，應(yīng)準確計算偏移量，如異常僅存在槽段最底部，可采用鋼筋籠開口的方式保證鋼筋籠下放；否則，需要將鋼筋籠整體做窄或者整體向超挖土邊移動相應(yīng)尺寸（此時需要確保超挖面的超挖寬度滿足鋼筋籠下放要求），同時在接頭位置采取補強堵漏措施；超挖土邊存在向內(nèi)偏移侵入槽段的現(xiàn)象需要進行復(fù)挖進行修正。

1.2 “大面”的檢測和應(yīng)對處理措施

1）檢測策略。“大面”的各項要求在規(guī)范和設(shè)計說明中進行了整體指標的規(guī)定，但是對于槽段局部深度范圍內(nèi)的偏移（傾斜、錯臺）并沒有明確指標要求。在超深地下連續(xù)墻中，局部偏移量稍大就會導(dǎo)致下鋼筋籠的最大無障礙空間明顯縮小、塌孔會發(fā)生“吃進”主體結(jié)構(gòu)的情況出現(xiàn)。通常來說，超深地下連續(xù)墻的單幅寬度一般會較寬，而超聲波由于其指向性只能檢測到某一點的寬度。這時，需要有針對性地增加測點密度，盡量降低漏檢的可能。同時檢測時需要盡可能地降低下放速度，盡量不要超過 5 m/min（規(guī)范為不超過 10 m/min），同時針對有疑問的深度范圍在提升探頭的過程中進行復(fù)測（從探頭的受力分析來看，提升時檢測所得的結(jié)果通常準確度更好）。

2）處理措施。對于“大面”而言，處理措施就顯得更為必要，因為一旦出現(xiàn)垂直度或孔壁問題，將直接影響到鋼筋籠的下放及成墻情況，而且會對基坑開挖產(chǎn)生不利影響。而實際施工過程中，由于成槽時間過長，鋼筋籠通常會同步制做。因此即使發(fā)現(xiàn)問題，更多的也只能采取一些補強措施進行處理。對于垂直度問題，需要根據(jù)檢測結(jié)果，分析出其“最大無障礙空間”，如果無法下放鋼筋籠則需要計算出最為快捷的處理糾偏點，以期達到最短的處理時間和合理的糾正效果的目的；對于塌孔問題，如果在主體結(jié)構(gòu)以內(nèi)的話，則需要在鋼筋籠對應(yīng)位置外敷木板，以降低后續(xù)處理難度并避免損傷墻體。

1.3 轉(zhuǎn)角槽段的檢測和應(yīng)對處理措施

轉(zhuǎn)角槽段通常是整個地連墻工程的施工難點和重點，轉(zhuǎn)角位置不能像直角槽段一樣進行超挖擴大作業(yè)空間，只能是成槽施工人員盡量控制，因此往往會出現(xiàn)拐角位置成槽不到位導(dǎo)致鋼筋籠無法下放并影響槽段質(zhì)量的情況。特別是相鄰槽段尚未施工時，控制難度更加明顯。同時拐角處槽壁的特點“①檢測面均為不平整土邊；②檢測面與超聲波發(fā)射方向不一定垂直”決定了該部位檢測信號分析的難度必定比較高。

1）檢測策略。除了正常對槽段進行檢測外，需要在轉(zhuǎn)角處布置檢測點，并對不同深度的槽邊距離進行對比。另外，根據(jù)拐角槽段槽壁平滑度比較差的特點，需要設(shè)置好合適的增益并適當降低檢測速度。檢測點儀器絞車放置示意圖如圖2 所示。

圖2 轉(zhuǎn)角幅槽段轉(zhuǎn)彎位置檢測點布置示意圖

2）處理措施。對于轉(zhuǎn)角幅在轉(zhuǎn)角位置的孔壁情況，在檢測時應(yīng)按照從嚴的標準進行判斷，轉(zhuǎn)角位置是整個地連墻圍護結(jié)構(gòu)的重點，極易出現(xiàn)工程隱患。因此對于檢測的轉(zhuǎn)角方向槽寬單方向不足的問題應(yīng)予以重視。該位置往往是施工場地比較狹窄的部位，一旦出現(xiàn)問題處理起來也會比較掣肘。綜上，很有必要加強該部位的檢測力度。

1.4 小范圍異常的檢測和應(yīng)對處理措施

由于超聲波的特性，超聲波法檢測僅能反映探頭對應(yīng)位置很小范圍的情況。對于超深地下連續(xù)墻而言，成槽時小范圍的繞流或土體都會造成鋼筋籠下放的困難，直接影響到整幅墻的成敗。同時，小范圍的異常僅檢測一次往往不能準確估計其影響程度。

1）檢測策略。對于淺部的異常，根據(jù)整體檢測結(jié)果，通常來說，地連墻可以看做是理想的標準槽段。首先，可以通過探頭下方位置的準確設(shè)置，多次對異常部位進行檢測，然后根據(jù)檢測結(jié)果進行缺陷部位的立體分析。對于深部的異常，通常會出現(xiàn)在槽底部區(qū)域，這時再通過探頭下方位置的變化來進行整體分析。從時間上到效果上都大打折扣。根據(jù)超聲波儀器的特點，盡量地降低檢測速率以得到更加清晰準確的圖像就成了萬不得已的策略了。其次，由于深部泥漿的復(fù)雜性，根據(jù)超聲波法儀器自動校正的特點，為了獲得盡可能準確的信息，從標準槽段位置進行多次測量（由于泥漿自身的阻力，這時移動導(dǎo)墻上絞車的位置并不能有效改變探頭的位置，反而影響結(jié)果分析的可靠性）、選擇好的信號、排除干擾，對于提升檢測結(jié)果的可靠性也是大有裨益的。

2）處理措施。小范圍缺陷雖小卻影響大局，對于淺部的小范圍缺陷，應(yīng)采取帶有定向的破碎錘或清障鏟進行清障處理，同時分析原因。根據(jù)經(jīng)驗，相當一部分淺部缺陷是因為淺部塌槽影響了封閉效果造成的繞流，應(yīng)當采用調(diào)整泥漿或注漿等方式予以處理。對于深部的缺陷，確定是土體的應(yīng)通過復(fù)抓進行處理，對于混凝土障礙確實無法清除的，可以將缺陷部位以下鋼筋籠進行適當收口，必要時將超挖土面進行拓挖，保證鋼筋籠的下放。

2 基于“最大無障礙空間”的成槽檢測結(jié)果分析方法

在上文的討論中，數(shù)次用到了“最大無障礙空間”這一概念。在檢測中，成槽質(zhì)量的指標主要有深度、槽寬、垂直度（針對迎土面和迎坑面）等，這幾項指標從整體上對槽段的情況進行了描述，但在實際工作中，這幾項整體指標，并不能保證地連墻后續(xù)工序的正常開展，也遠達不到完整描述成槽狀況的程度。因此，再次引入一個“最大無障礙空間”的概念，旨在達到更好地反映地連墻成槽情況和指導(dǎo)后續(xù)施工的目的，確保超深地下連續(xù)墻的成槽質(zhì)量和連接效果。該方法的描述形式如圖3 所示。

圖3 地下連續(xù)墻最大無障礙空間描述圖

通過圖3 的方式，使檢測結(jié)論更加直白，讓施工人員和監(jiān)督部門一目了然地知曉具體的成槽形態(tài)，使得現(xiàn)場不會出現(xiàn)“內(nèi)行說不清楚，外行看不明白”的窘?jīng)r。同時，能從量化的角度對后續(xù)工藝施工的可行性提供專業(yè)意見，增強檢測成果的使用效果。

3 結(jié) 語

超深地下連續(xù)墻施工中，受地層復(fù)雜、地下水、施工周期加長等因素的影響，對于成槽檢測成果的得出和應(yīng)用提出了更加迫切和復(fù)雜的要求。復(fù)雜的泥漿環(huán)境和較長的檢測深度要求遠高于規(guī)范要求的檢測操作、結(jié)果的解讀和分析。本文中通過對成槽大邊、小邊和局部異常的分析，針對性地提出了檢測對策和處理措施。更針對通常檢測結(jié)論過于簡單提出了“最大無障礙空間分析”的綜合判讀方法，大大提升了檢測結(jié)果的可讀性和應(yīng)用性。

通過對超深地下連續(xù)墻的檢測，筆者認為，現(xiàn)有地下連續(xù)墻的接頭質(zhì)量不易控制的缺點在超深地下連續(xù)墻施工中暴露的比較明顯，應(yīng)當進一步創(chuàng)新提升接頭質(zhì)量的方法。同時現(xiàn)有的檢測方法和提出的檢測結(jié)論很難做到對成槽質(zhì)量的完整反映，而且在超深地下連續(xù)墻檢測過程中，探頭的位置很難有效控制，超長的檢測深度使得在超深墻檢測時稍有不慎就會得出錯誤的結(jié)論，需要在實際工作中慎之又慎。