低净空地下连续墙施工缺陷治理方案研究.pdf

2023.26 科学技术创新低净空地下连续墙施工缺陷治理方案研究高翔（中国铁路设计集团有限公司，天津）随着我国城市化进程的推进，城轨交通建设项目所处的周边环境日趋复杂。某些带配线车站考虑经济性等因素往往采用类矩形盾构+盾构工作井方案。受制于车站站位及配线长度等因素，盾构工作井位置不可避免地设于高压线下致使盾构工作井围护结构等构件施工难度大，基坑工程风险高。国内学者对电力架空线下地连墙施工技术的研究也取得一定进展。罗文艺1等研究了低净空受限条件下地连墙长深钢筋笼的分节制作与吊装；苟长飞2将地下连续墙划分为 4个质量等级，并针对不同的质量等级分析了墙体存在结构损伤的处理措施；顾海荣3等研究了苏州地铁基坑多处地下连续墙露筋事故原因分析及处理方法。但高压线下低净空施工的地连墙出现缺陷等情况时采取何种措施进行修补，保证基坑开挖的安全性研究较少。本文以软土地区高压线下某车站盾构工作井低净空工艺施作围护结构出现地连墙缺陷为背景，根据缺陷严重程度提供了不同整治措施并通过数值模拟，验证了腰梁的有效作用，具有较强的借鉴与推广意义。1工程概况某地铁车站盾构工作井长约 78 m，宽约 10 m，基坑开挖深度为 18耀19 m，为地下两层结构。工作井围护结构采用 800 mm 厚地下连续墙，墙深约 49 m。基坑范围地层主要为 1-2 黏土、1-3b 淤泥质黏土、2-2b 淤泥质黏土及 2-2c 淤泥质粉质黏土，坑底以下为3-1b 粉砂层，层厚达 9 m。该工作井大里程端上方存在长湾、湾团变 110 kV 架空电力线，电力线距地面悬高仅 15 m。受高压线影响，地连墙采用低净空成槽机成槽，分节吊装形成封闭围护结构。图 1 所示为工作井与 110 kV 架空电力线相对位置关系。图 1工作井与电力线相对位置关系受低净空电力架空线影响，常规成槽机械无法满足高压线下施工净空要求。故现场采用低净空液压抓斗成槽机。同时考虑到地连墙分节吊装拼接周期长，为保证槽壁稳定，对地连墙两侧土体进行加固4。常规槽壁加固采用三轴搅拌桩，其机械设备高度达 30 m，无法满足施工净空要求。故采用旋喷桩+MJS 加固对基坑开挖范围土体及 3-1b 粉砂层进行加固。为确定槽段泥浆比重、黏度和 pH 值等参数，选取邻近高压线作者简介：高翔（1992-），男，硕士，工程师，研究方向：城市轨道交通工程。摘要院低净空地连墙施工受施工工艺影响往往会出现局部结构缺陷，通常表现为地连墙空洞或地墙厚度不足，钢筋裸露等情况。以宁波地铁 7 号线某车站盾构工作井地连墙低净空施工为例，研究了低净空施工地连墙多种缺陷及对应整治方案。研究结果表明，针对地墙大面积露筋、夹泥及空洞情况，可在空洞处清理干净后采用 C40 微膨胀混凝土封堵空洞；针对地连墙厚度不足，可在清洗干净后采用 C60 水泥基无收缩灌浆料自低处向高处进行充填至地墙厚度达到设计厚度；地墙修复后为保证地墙受力，在支撑处设置混凝土腰梁可有效降低地连墙受力。研究结果将为后续类似工程提供参考依据。关键词：盾构工作井；低净空；地连墙缺陷；整治措施中图分类号院U455.45+2文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤26-0185-04185-科学技术创新 2023.26范围下一幅地墙作为试验幅。通过钻机平台标高及钻杆长度确定钻孔深度，当钻进达到钻孔深度后对槽壁进行修复平整，随后通过超声波检测仪确定槽孔质量。2地墙缺陷分布及原因分析2.1地连墙大面积空洞基坑开挖过程中发现冠梁至第一道混凝土支撑间试验幅地墙存有大块混凝土缺失，迎土侧钢筋裸露，空洞处基坑侧主筋断开等问题，冠梁底下 3.5 m内出现大面积露筋现象，露筋面积约 15 m2；同时发现3 处砼空洞，砼空洞面积在 1耀1.3 m2。地墙空洞现场照片如图 2 所示。浇筑过程中受施工净空限制，成槽机完成一幅槽段至少需 36 h，成槽时间远超常规地墙，泥浆比重大，导致地墙上部砼难以浇筑密实；同时导管插入砼深度不足，浇筑过程中导管露出砼面，导致泥浆被包裹在混凝土内，从而形成空洞。图 2地墙空洞现场照片2.2地连墙厚度不足随着基坑开挖至第二道支撑位置处，试验幅地墙表现出混凝土厚度不足，基坑侧主筋裸露等缺陷，第二道支撑至第三道支撑间局部混凝土厚度仅 55 cm。地墙厚度缺陷如图 3 所示。结合超声波成（孔）槽检测结果，坑底以上范围地墙槽壁存在向基坑外偏斜趋势，坑底以下范围地墙槽壁存在向坑内偏斜趋势。基坑以上范围地墙向外侧偏斜，而钢筋笼位置不变，导致基坑内侧混凝土厚度不足。地墙超声波成孔检测如图 4 所示。图 3地墙厚度缺陷图 4地墙超声波成孔检测3地连墙缺陷整治措施3.1缺陷一治理措施针对大面积露筋、夹泥和空洞等情况，首先采用人工清理，将夹泥有缺陷混凝土空洞处进行清理，采用高压水冲洗后自然干燥，架设模板锚固模板预留灌浆孔，采用 C40 微膨胀混凝土封堵空洞，压力不超过0.4 MPa，待上部灌浆孔出浆后，结束下部灌浆孔的灌注，再改为上部灌浆孔灌注，按此顺序完成修补作业。3.2缺陷二治理措施针对地连墙厚度不足情况先清除表面杂物并用186-2023.26 科学技术创新高压水清洗，待自然干燥后在基坑内侧立模，采用 C60水泥基无收缩灌浆料自低处向高处进行充填至地墙厚度达到设计厚度。施工阶段，混凝土在浇筑前保证其具有良好的和易性与流动性5。C60 水泥基无收缩灌浆料材料性能如表 1 所示。表 1C60 水泥基无收缩灌浆料材料性能4缺陷墙幅增设腰梁地墙缺失段支撑设置情况如表 2 所示。初始地墙围护设计共设置四道支撑，首道为混凝土支撑，其余三道为钢支撑，且三道钢支撑采用的腰梁均为钢围檩。地墙修复后为保证地墙受力，在第二道钢支撑和第三道钢支撑位置处增设混凝土腰梁，采用 Midasgen 对增设混凝土腰梁前后地墙受力进行了对比分析，未设置混凝土腰梁地墙弯矩如图 5 所示，设置混凝土腰梁地墙弯矩如图 6 所示。表 2地墙缺失段支撑设置经计算，未设置混凝土腰梁前，地连墙最大正弯矩为 768 kN m，最大负弯矩为-585 kN m；设置混凝土腰梁后地墙最大正弯矩为 458 kN m，最大负弯矩为-597 kN m；通过增设腰梁后支撑位置处地墙正弯矩弯矩减小约 40%。地连墙接头位置处负弯矩未变化。由此可见，当地连墙在施工过程中出现混凝土缺失现象，进行地墙修补后增设混凝土腰梁可有效降低支撑处地墙弯矩，减小钢支撑轴力。5结论（1）针对地墙出现混凝土局部夹泥、蜂窝和空洞等现象时，杂物清除后使用高压水枪深度清洗，待地墙干燥后注满 C40 微膨胀混凝土。（2）针对地连墙厚度不足，可在清洗干净后采用 C60 水泥基无收缩灌浆料自低处向高处进行充填至地墙厚度达到设计厚度。（3）若地墙存在缺陷，修补后可通过设置混凝检验项目 单位 水泥基灌浆材料应用技术规范GB/T50448-2015 初始流动度 mm 290 流动度 30min流动度保留值 mm 260 凝结时间 min 120 竖向膨胀率 24h 与 3h差值%0.02-0.50 1d 20 3d 40 抗压强度 28d MPa 60 泌水率%0 备注 水胶比=0.13:1 地墙阶段 支撑顺序 初始设计 地墙修复设计 第一道支撑 混凝土支撑 混凝土支撑 第二道支撑 钢支撑（钢围檩）钢支撑（混凝土）第三道支撑 钢支撑（钢围檩）钢支撑（混凝土）第四道支撑 钢支撑（钢围檩）钢支撑（钢围檩）图 5未设置腰梁地墙弯矩图 6设置腰梁地墙弯矩187-科学技术创新 2023.26Study on Repair Scheme of DiaphragmWall Defects in Low HeadroomConstructionGao Xiang(China Railway Design Co.,Ltd.,Tianjin,China)Abstract:Low clearance ground wall construction is affected by the construction process,often have localstructural defects,usually manifested as ground wall cavities or insufficient thickness of the ground wall,ex原posed steel bars,etc.Taking the low headroom construction of shield working shaft wall of a station ofNingbo Metro Line 7 as an example,the various defects of the wall of the low headroom construction siteand the corresponding rectification scheme were studied.The results show that in view of the large area ofexposed ribs,mud inclusions and cavities of the ground wall,C40 micro-expansion concrete can be used toplug the cavity after cleaning the cavity.In view of the insufficient thickness of the ground wall,C60 ce原ment-based non-shrinkage grout can be used to fill from the low place to the high place after cleaning untilthe thickness of the ground wall reaches the design thickness;After the ground wall is repaired,in order toensure the force of the ground wall,the concrete waist beam is set at the support to effectively reduce theforce of the ground wall.The study structure will provide a reference for subsequent similar projects.Key words:shield working well;lowclearance;defect and remediation of diaphragm wall;remediationmeasures土腰梁有效降低支撑位置处地墙弯矩。参考文献1罗文艺，曾恩，陈燚，等.高压线下软弱地质地下连续墙施工研究及实践J.施工技术，2019（6）：799-802.2苟长飞.明挖隧道地下连续墙质量分级及结构损伤处治J.地下空间与工程学报，2017，13（2）：478-485.3顾海荣，侯新宇.地铁基坑地下连续墙露筋事故原因分析及处理方法J.山西建筑，2015，41（30）：52-54.4李亮.京津城际铁路延伸线软土层大直径泥水盾构施工风险管理研究D.成都：西南交通大学，2017.5李彦，王芳.武汉深基坑地下连续墙质量缺陷处理分析J.资源环境与工程，2019，9(33)：411-415.188-