地下連續(xù)墻接頭止水技術(shù)綜述及工程實(shí)踐

楊 益

(中國水利水電第七工程局有限公司，四川 成都 610000)

0 引言

地下連續(xù)墻是由很多槽段連接形成的，單元槽段當(dāng)中接頭模式的選取與質(zhì)量管理直接關(guān)系著墻體止水效果[1]。隨著城市建設(shè)規(guī)模的不斷升級(jí)，越來越多的超深超大型基坑在各種復(fù)雜的地質(zhì)條件和水文環(huán)境下，止水防滲問題十分突出，稍有不慎可能釀成重大工程事故。為此地下連續(xù)墻槽段接頭止水技術(shù)也在不斷改進(jìn)和創(chuàng)新。本文結(jié)合福州地鐵5號(hào)線金環(huán)路站超深地下連續(xù)墻工程實(shí)例，通過對(duì)工程特點(diǎn)、設(shè)計(jì)要求和施工要求等方面的綜合分析，選擇滿足工程要求的止水接頭形式，并制定相應(yīng)的施工控制措施。

1 地下連續(xù)墻槽段接頭形式

地下連續(xù)墻的接頭形式有許多種，目前在實(shí)際工程中常用的接頭形式有接頭管、接頭箱、止水鋼板接頭、隔板式接頭、預(yù)制構(gòu)件接頭等，其中本研究項(xiàng)目采用的是止水鋼板接頭。其包含十字、工字以及王字形等多種形式[1]，如圖1所示，其形式的選擇根據(jù)具體工程的水文地質(zhì)條件及剛度、防滲等的要求來確定。

該類型的優(yōu)點(diǎn)是：

1)具有較好的抗剪性能；

2)明顯增長的滲水路徑，止水效果較好。

其缺點(diǎn)在于：

1)接頭處鋼板用量較多，造價(jià)較高；

2)由于鋼板接頭的寬度稍小于地連墻槽段的寬度，因此在成槽澆筑混凝土?xí)r易產(chǎn)生繞流現(xiàn)象；

3)刷壁和清理側(cè)壁泥漿具有一定的難度。

2 槽段接頭止水技術(shù)的改進(jìn)和創(chuàng)新

地下連續(xù)墻是由槽段連接起來的，槽段接頭形式不同，其止水效果也不同。除了槽段接頭本身具有一定的止水效果外，往往還需要通過改進(jìn)接頭形式等措施來提高止水效果，加強(qiáng)防滲能力。目前槽段接頭止水效果改進(jìn)技術(shù)大體上可以歸納為兩類：一類是對(duì)槽段接頭形式進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新，通過延長、阻斷滲流路徑提高止水效果；另一類是在槽段接頭處內(nèi)、外側(cè)通過壓漿加固等措施形成止水帷幕，提高止水效果。

2.1 槽段接頭形式改進(jìn)創(chuàng)新

通過對(duì)原槽段接頭形式進(jìn)行改進(jìn)創(chuàng)新，以提高槽段接頭擋土、承重、防滲的能力。主要的形式包括雙止水鋼板接頭、燕尾型接頭、套銑接頭等，其中本研究項(xiàng)目采用的是雙止水鋼板接頭。

蔣學(xué)文等[2]對(duì)地下連續(xù)墻雙止水鋼板接頭形式進(jìn)行了研究與實(shí)踐，其原理是接頭部位墻體的內(nèi)外選擇兩塊鋼板用作接頭止水，經(jīng)阻止地下水的滲漏途徑達(dá)到止水目的；鋼板之間選擇鋼筋網(wǎng)融合快易收口網(wǎng)用作混凝土隔離網(wǎng)，以阻隔早期單元槽段混凝土澆筑時(shí)流進(jìn)槽段，示意圖如圖2所示。接頭時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙加工，與鋼筋網(wǎng)焊接為總體，總體起吊、放入，雙止水鋼板連續(xù)墻端部有定位、防水、圍護(hù)和連接功能。雙止水鋼板在保證接頭止水效果的同時(shí)，由于其取消了腹板，相較于工字鋼接頭用鋼量、焊接工作量都大大減少，經(jīng)濟(jì)、快速、環(huán)保。

2.2 槽段接頭處加固止水

本研究項(xiàng)目采用的是三管高壓旋噴樁進(jìn)行補(bǔ)充加固止水。該工藝始于20世紀(jì)70年代初，主要是利用旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)將噴射注漿管下入到土層的預(yù)定部位，以高壓射流直擊、切割、損壞、剝蝕原地基物料，使水泥漿液與土粒顆粒強(qiáng)制攪拌混合至凝結(jié)硬化，從而形成較為穩(wěn)定的固結(jié)體。由于地下連續(xù)墻的主要滲漏點(diǎn)在槽段接頭處，高壓旋噴樁可布置于地下連續(xù)墻槽段接頭處的基坑外側(cè)，在接頭處形成一道止水帷幕從而達(dá)到接頭止水的效果[3,4]。

3 工程案例

3.1 工程概況

福州地鐵5號(hào)線一期工程金環(huán)路站位于金洲南路和鳳岡路路口處，車站跨路口呈自西北向東南布置，為地下兩層單柱兩跨矩形框剪結(jié)構(gòu)，采用島式站臺(tái)。車站外包總長206.5 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7 m，車站基坑深約17.46 m。車站主體采用明挖順筑法施工，基坑采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐體系，地下連續(xù)墻共計(jì)80幅，厚墻800 mm/1 000 mm，最大深度達(dá)69 m(寬7.5 m，厚1 m)，50 m以上墻幅占總墻幅的46.5%。

3.2 地質(zhì)與水文條件

1)地質(zhì)條件。

金環(huán)路站項(xiàng)目基坑范圍內(nèi)主要為第四系人工填土層(包括雜填土和填石)、海積相淤泥、淤泥質(zhì)土、淤泥夾砂、(含泥)中砂、粉質(zhì)黏土層、燕山期花崗巖風(fēng)化巖和基巖。

2)水文條件。

地勘報(bào)告揭露的地下水根據(jù)埋藏條件涉及上層滯水與承壓水兩類。而承壓水根據(jù)賦存介質(zhì)又能分成松散巖類間隙承壓水與基巖孔隙裂縫承壓水?；鶐r孔隙裂縫水是賦存在深度花崗巖的砂土狀強(qiáng)風(fēng)化帶與碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化帶內(nèi)，基巖裂縫水賦存在深度花崗巖的碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化與中風(fēng)化帶中，受制于巖性與地質(zhì)構(gòu)造，滲水性與富水性比較弱，補(bǔ)給源頭是含水層側(cè)向補(bǔ)給與頂部含水層垂直提供，承壓性較弱。

3.3 地連墻槽段接頭止水方案

本工程的特點(diǎn)可歸納為：工期要求較緊、地連墻的施工深度大、地下水豐富且地層滲透性強(qiáng)(富水砂層和富水卵石層)，因此要求止水接頭要施工速度快、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度好，同時(shí)又具有較好的止水防滲性能。

另外，本工程的地下連續(xù)墻存在特殊的變截面墻段，在變截面處僅用工字鋼難以達(dá)到較好的止水效果，同時(shí)易存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，強(qiáng)度要求更高，因此，在變截面處創(chuàng)新性地選用“工字鋼接頭+旋噴樁”止水方案。

1)槽段接頭止水方案。

本工程地下連續(xù)墻槽段接頭選用的工字鋼接頭施工操作較方便，施工工藝較成熟，易于保證接頭質(zhì)量，且其止水效果較好?？紤]到非對(duì)稱型工字鋼接頭的滲徑比對(duì)稱型接頭的滲徑長很多，防滲性能要優(yōu)于對(duì)稱型工字鋼接頭，且非對(duì)稱型工字鋼接頭在二期槽段施工時(shí)對(duì)鉆頭的導(dǎo)向性也較好，因此最終采用非對(duì)稱型工字鋼接頭，其大樣圖如圖3所示。

一期槽段建設(shè)時(shí)，因墻幅接頭和端孔間存在間隙，為避免混凝土澆筑時(shí)繞過間隙充填后續(xù)槽段部位，導(dǎo)致后期槽段建設(shè)困難，工字鋼兩側(cè)設(shè)止?jié){鐵皮防止繞流影響。

2)變截面處接頭止水方案。

本工程地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)有兩種墻厚，分別為800 mm和1 000 mm，為了確保地下連續(xù)墻變截面處的止水效果，在采用工字鋼接頭的情況下，在變截面處(外側(cè))采用3根φ800 mm@600 mm旋噴樁止水，深度為36 m，約為基坑開挖深度的2倍。

3.4 地連墻槽段接頭施工控制

1)加強(qiáng)接頭清刷與清底換漿工作。

地下連續(xù)墻成槽后要先用成槽機(jī)開展清孔與換漿工作，以去除槽底雜物，置換出槽中稠泥漿，直到沉渣厚度、槽中泥漿指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求為止。然后通過吊車吊刷壁器來清理已澆墻段混凝土接頭，指先用刷泥板清理接頭泥土，然后用帶短鋼絲刷一頭刷去接頭雜質(zhì)，上下刷壁至少10次，直至刷壁器的毛刷面沒有泥為止，保證接頭面混凝土接合密實(shí)。清底換漿時(shí)，要保證槽內(nèi)一直充滿泥漿，嚴(yán)格控制吸漿量與補(bǔ)漿量的平衡，不得使泥漿溢出槽外和令漿面小于導(dǎo)墻頂面之下0.5 m，以保障槽壁穩(wěn)定?；炷翝仓埃瑱z驗(yàn)清槽質(zhì)量，令槽底泥漿比重低于1.15，沉渣厚度不大于100 mm。

2)管理接頭處混凝土質(zhì)量。

接頭處混凝土澆筑不密實(shí)會(huì)引起滲漏現(xiàn)象，所以要保證接頭處混凝土有較高的和易性、流動(dòng)性，科學(xué)配比混凝土材料。對(duì)于泥漿中混凝土的特點(diǎn)與泥漿對(duì)混凝土的影響，混凝土強(qiáng)度比設(shè)計(jì)強(qiáng)度增大5 MPa，在選料上盡量使用優(yōu)質(zhì)防水混凝土。運(yùn)輸時(shí)，在混凝土內(nèi)加入一定的添加劑，降低水灰比，提高流動(dòng)性，延遲初凝時(shí)間。澆筑混凝土?xí)r，適當(dāng)提升施工作業(yè)面，提升料斗高度，以保障混凝土在水下的擴(kuò)散壓力。

3)立即施作接頭附近支撐。

地下連續(xù)墻在開挖過程中若未及時(shí)施作接頭處支撐，會(huì)導(dǎo)致地連墻產(chǎn)生較大變形，接頭處變形尤為明顯，從而造成接頭處滲漏。故施工時(shí)要嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)的開挖進(jìn)度處理，及時(shí)安裝支撐，加強(qiáng)現(xiàn)場生產(chǎn)監(jiān)測。

4)嚴(yán)格控制鋼筋籠的垂直度。

鋼筋籠由于吊放時(shí)偏心、接頭未清刷干凈等原因會(huì)產(chǎn)生偏斜，鋼筋籠偏斜會(huì)嚴(yán)重影響地連墻的整體剛度，影響接頭處的止水效果。在本工程施工過程中，鋼筋籠起吊采用雙吊多點(diǎn)起吊法，對(duì)吊點(diǎn)加固鋼筋和吊筋進(jìn)行詳細(xì)驗(yàn)算及嚴(yán)格驗(yàn)收。鋼筋籠下放時(shí)保證垂直且緩慢，面臨障礙物時(shí)要提起，摸清并清理障礙物后方可下放。

4 結(jié)語

地下連續(xù)墻具有擋土、承重、防滲等功能，已在深基坑項(xiàng)目中得到廣泛使用。地下連續(xù)墻屬于分槽段建設(shè)的，各槽段間通過接頭實(shí)現(xiàn)銜接，而接頭部分即是地下連續(xù)墻的薄弱部位，需要采取相應(yīng)的措施提高其強(qiáng)度、剛度和防滲能力。

本文首先歸納總結(jié)了現(xiàn)有的地下連續(xù)墻接頭形式以及在接頭止水方面的改進(jìn)和創(chuàng)新成果，然后根據(jù)工程案例——福州地鐵5號(hào)線金環(huán)路站超深地下連續(xù)墻開展槽段止水接頭選型、施工控制等研究。案例中墻厚變截面處創(chuàng)造性地選擇“工字鋼接頭+旋噴樁”的接頭及止水形式，并提出了相應(yīng)的地下連續(xù)墻接頭施工控制措施，以確保地下連續(xù)墻接頭施工質(zhì)量。

福州地鐵5號(hào)線金環(huán)路站深基坑開挖后的實(shí)際情況表明，本工程地下連續(xù)墻接頭質(zhì)量良好，滲漏水情況極少，達(dá)到了預(yù)期的止水效果，節(jié)約后期堵漏成本約100萬元。