深基坑工程地下連續墻滲漏原因分析及預防摘 要 結合上海軌道交通2號線西延伸工程虹橋臨空園區站地下連續墻施工的實際情況,分析了深基坑工程中地下連續墻滲漏集中發生的部位及其產生的原因,提出了如何有效地防止連續墻滲漏水的方法。關鍵詞 地下連續墻 滲漏 分析 預防 本著節約建筑成本以及縮短施工工期的原則,新近設計修建的地鐵車站除端頭井以外的標準段往往不再建造內襯墻,取而代之的是以地下連續墻直接作為施工時的臨時維護結構以及使用期間的永久結構———側墻。上海軌道交通2號線西延伸工程虹橋臨空園區站便是這樣一座典型的單襯車站。在這種情況下,地下連續墻的防滲漏直接關系著整個工程質量以及施工時期基坑的穩定和安全。1 滲漏的主要部位及原因分析1.1基于結構考慮的滲漏部位及原因分析 在本工程中,于結構上考慮的連續墻滲漏主要是墻縫滲漏和預埋接駁器部位滲漏。縱觀以往同類工程,根據長期的地鐵工程經驗,可以認為這兩部位的滲漏正是連續墻施工的兩大頑癥。 施工縫的滲漏水一直以來是土木工程界的難題,在連續墻施工中則更為突出。在采用傳統接頭管的地下墻施工中,液壓抓斗在開挖緊靠墻體接頭一側的槽孔時,不可避免地會碰撞或啃壞墻體接頭,使墻體接頭凹凸不平;盡管在成槽后進行刷壁,但是在刷除墻體接頭凸面上土碴泥皮的同時,也將泥漿搪進了接頭的凹坑之中。因此,成墻之后,墻體接縫處的滲漏水現象仍然很常見。 在地下墻鋼筋籠內設置了大量與主體結構相連接的接駁器。由于接駁器數量較多,間距較小,并且集中在一個層面上,容易形成一個隔斷面,混凝土的骨料難以充填至兩層接駁器間。在這些部位,常由于混凝土不密實而產生滲漏水現象。1.2基于混凝土自身考慮的滲漏原因分析 地下連續墻所用的是抗滲混凝土。混凝土的抗滲性也稱不透水性,是混凝土物理力學性能中的重要一項,通常用滲透系數k0來評定;k0越小,則抗滲性越好。一般地,影響混凝土抗滲性的因素有以下幾項。(1)水灰比 水灰比越大,空隙率越大,抗滲系數也隨之增大。圖1為水灰比與滲透系數的關系曲線[1]。
(2)養護齡期 隨著混凝土養護齡期的增加,水泥漿水化作用逐漸完全,水化產物(凝膠體)填充毛細孔,降低了混凝土的透水性。表1為水泥漿滲透系數與養護齡期的關系表[1]。(3)粗骨料最大粒徑 在水灰比固定的情況下,石子最大粒徑越大,混凝土的抗滲性越差。圖2為粗骨料最大粒徑為80mm、40mm及25mm的混凝土擴散系數對混凝土抗滲性的影響[1]。(4)外加劑 混凝土的抗滲能力隨含氣量的增加而提高。表2為摻引氣劑混凝土的抗滲性[1];表3為摻木質素磺酸鈣混凝土的抗滲性[1]。(5)混凝土的密實性 混凝土自身越密實,則其抗滲漏性能越好。由于地下連續墻混凝土的澆筑屬于水下澆筑混凝土,其特殊的構造導致了不能對混凝土進行機械振搗。在這種情況下,主要依靠混凝土的自重使其密實,這種混凝土即自密實混凝土。而影響其自密實性能的主要為:粗骨料與固體混凝土的體積比,細骨料與砂漿的體積比以及水灰比。一般地,粗骨料與固體混凝土的體積比越小,細骨料與砂漿的體積比越小;而水灰比越大,則自密實性越好。2本工程中所采取的有效防滲漏措施2.1 針對連續墻結構采用的防滲漏措施 (1)在東西端頭井(雙襯墻)連續墻施工中,采用了復合鎖口管連接的墻體接頭新工藝。其基本原理為:用接頭箱和反力管復合而成的復合接頭管代替單根接頭管,把普通接頭管當作止水接頭(如圖3所示)。 (2)在標準段(單襯墻)連續墻施工中,采用了剛性十字鋼板接頭。將十字鋼板焊接在連續墻鋼筋籠上,利用接頭箱保護成墻后的墻體接頭面,待吊放鋼筋籠之前拔出接頭箱。采用這種剛性接頭可在很大程度上減少連續墻接縫的漏水情況,可有效保證單襯墻防滲漏水的施工質量。 (3)為了防止預埋接駁器的部位滲漏水,在預埋接駁器迎土面加焊了防水鋼板(如圖4所示)。2.2 針對混凝土采取的防滲漏措施 根據混凝土水灰比對其抗滲性的影響關系曲線,綜合考慮自密實混凝土的生成條件,結合以往的施工經驗和現場的實際施工情況,澆筑連續墻所用的混凝土采用的水灰比為0.447,粗骨料粒徑為5～25mm,外加劑為0.2%的木質素磺酸鈣,粗骨料與固體混凝土的體積比為0.38,細骨料與砂漿的體積比為0.40。由于高水位地下水的存在,地下連續墻養護齡期可視作足夠長,從而肯定其對提高抗滲性的影響。3影響連續墻接縫滲漏水的主要因素及控制方法 連續墻施工完成后,在開挖基坑以及施做主體結構時,連續墻接縫的滲漏水程度,往往會因為某種因素而加劇,概括地說有以下幾種: ①連續墻的不均勻沉降導致了接縫處的相對滑動。如果此接縫漏水,必將導致漏水程度加深,從而增加了封堵的難度。而連續墻墻趾注漿的效果,則直接影響著其不均勻沉降;為了減少連續墻的不均勻沉降,墻趾注漿的質量應該嚴格控制。 ②基坑開挖后,連續墻的變形對接縫和裂縫寬度的影響。基坑開挖初期,隨著時間的推移導致變形加大,加劇了接縫和裂縫的滲漏水。在實際施工中,要求基坑開挖做到快挖快撐,從而控制好連續墻的變形。4 結論 (1)地下連續墻滲漏較嚴重的部位集中在接縫處以及預埋接駁器等部位。防滲漏方案的設計以及施工,應以此為重點。 (2)混凝土的水灰比、養護齡期、粗骨粒最大粒徑、是否摻入外摻劑(主要指引氣劑)以及混凝土自密實性能,直接影響了其自身的抗滲性能,故合理選擇相關參數也是混凝土具有良好抗滲性的保證。 (3)采用復合鎖口管連接的墻體接頭工藝,以及使用剛性十字鋼板接頭是預防地下連續墻接縫滲漏水非常有效的方法;而在預埋接駁器部位迎土面焊接防水鋼板,則可以大幅度減少接駁器部位的滲漏水。這些方法可以推廣使用。 (4)嚴格控制好墻趾注漿的質量以及在開挖過程中連續墻的變形,可以降低將來可能出現的接縫漏水程度。參考文獻［1］林文虎，姚 剛.混凝土結構工程施工手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1999：309～310［2］王 進.鐵路工程施工［M］.北京：中國鐵道出版社，2002
(2)養護齡期 隨著混凝土養護齡期的增加,水泥漿水化作用逐漸完全,水化產物(凝膠體)填充毛細孔,降低了混凝土的透水性。表1為水泥漿滲透系數與養護齡期的關系表[1]。(3)粗骨料最大粒徑 在水灰比固定的情況下,石子最大粒徑越大,混凝土的抗滲性越差。圖2為粗骨料最大粒徑為80mm、40mm及25mm的混凝土擴散系數對混凝土抗滲性的影響[1]。(4)外加劑 混凝土的抗滲能力隨含氣量的增加而提高。表2為摻引氣劑混凝土的抗滲性[1];表3為摻木質素磺酸鈣混凝土的抗滲性[1]。(5)混凝土的密實性 混凝土自身越密實,則其抗滲漏性能越好。由于地下連續墻混凝土的澆筑屬于水下澆筑混凝土,其特殊的構造導致了不能對混凝土進行機械振搗。在這種情況下,主要依靠混凝土的自重使其密實,這種混凝土即自密實混凝土。而影響其自密實性能的主要為:粗骨料與固體混凝土的體積比,細骨料與砂漿的體積比以及水灰比。一般地,粗骨料與固體混凝土的體積比越小,細骨料與砂漿的體積比越小;而水灰比越大,則自密實性越好。2本工程中所采取的有效防滲漏措施2.1 針對連續墻結構采用的防滲漏措施 (1)在東西端頭井(雙襯墻)連續墻施工中,采用了復合鎖口管連接的墻體接頭新工藝。其基本原理為:用接頭箱和反力管復合而成的復合接頭管代替單根接頭管,把普通接頭管當作止水接頭(如圖3所示)。 (2)在標準段(單襯墻)連續墻施工中,采用了剛性十字鋼板接頭。將十字鋼板焊接在連續墻鋼筋籠上,利用接頭箱保護成墻后的墻體接頭面,待吊放鋼筋籠之前拔出接頭箱。采用這種剛性接頭可在很大程度上減少連續墻接縫的漏水情況,可有效保證單襯墻防滲漏水的施工質量。 (3)為了防止預埋接駁器的部位滲漏水,在預埋接駁器迎土面加焊了防水鋼板(如圖4所示)。2.2 針對混凝土采取的防滲漏措施 根據混凝土水灰比對其抗滲性的影響關系曲線,綜合考慮自密實混凝土的生成條件,結合以往的施工經驗和現場的實際施工情況,澆筑連續墻所用的混凝土采用的水灰比為0.447,粗骨料粒徑為5～25mm,外加劑為0.2%的木質素磺酸鈣,粗骨料與固體混凝土的體積比為0.38,細骨料與砂漿的體積比為0.40。由于高水位地下水的存在,地下連續墻養護齡期可視作足夠長,從而肯定其對提高抗滲性的影響。3影響連續墻接縫滲漏水的主要因素及控制方法 連續墻施工完成后,在開挖基坑以及施做主體結構時,連續墻接縫的滲漏水程度,往往會因為某種因素而加劇,概括地說有以下幾種: ①連續墻的不均勻沉降導致了接縫處的相對滑動。如果此接縫漏水,必將導致漏水程度加深,從而增加了封堵的難度。而連續墻墻趾注漿的效果,則直接影響著其不均勻沉降;為了減少連續墻的不均勻沉降,墻趾注漿的質量應該嚴格控制。 ②基坑開挖后,連續墻的變形對接縫和裂縫寬度的影響。基坑開挖初期,隨著時間的推移導致變形加大,加劇了接縫和裂縫的滲漏水。在實際施工中,要求基坑開挖做到快挖快撐,從而控制好連續墻的變形。4 結論 (1)地下連續墻滲漏較嚴重的部位集中在接縫處以及預埋接駁器等部位。防滲漏方案的設計以及施工,應以此為重點。 (2)混凝土的水灰比、養護齡期、粗骨粒最大粒徑、是否摻入外摻劑(主要指引氣劑)以及混凝土自密實性能,直接影響了其自身的抗滲性能,故合理選擇相關參數也是混凝土具有良好抗滲性的保證。 (3)采用復合鎖口管連接的墻體接頭工藝,以及使用剛性十字鋼板接頭是預防地下連續墻接縫滲漏水非常有效的方法;而在預埋接駁器部位迎土面焊接防水鋼板,則可以大幅度減少接駁器部位的滲漏水。這些方法可以推廣使用。 (4)嚴格控制好墻趾注漿的質量以及在開挖過程中連續墻的變形,可以降低將來可能出現的接縫漏水程度。參考文獻［1］林文虎，姚 剛.混凝土結構工程施工手冊［M］.北京：中國建筑工業出版社，1999：309～310［2］王 進.鐵路工程施工［M］.北京：中國鐵道出版社，2002
