富水砂层地下连续墙施工质量探讨

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摘要：南通市特有的富水砂层地质对地下连续墙成墙质量影响较大。南通市轨道交通1号线基坑开挖过程中，部分地下连续墙墙面出现较大鼓包、漏筋等缺陷。通过分析发现在没有槽壁加固的情况下，采用降水与优化泥浆配比等措施可较好地控制缺陷发生，可为后续城市轨道交通建设提供参考。

关键词：城市轨道交通；富水砂层；地下连续墙；质量；稳定性；泥浆配比

地下连续墙是车站围护结构的一部分，在城市轨道交通工程结构中发挥至关重要的作用，然而富水砂层条件下地下连续墙施工质量控制难题却一直困扰着工程建设者[1]。若不采取合理措施，富水砂层条件会使槽壁变形过大，甚至失稳，导致地下连续墙产生鼓包、漏筋等质量缺陷，进而延缓施工进度、威胁施工安全。南通市特有地质条件又使这一问题较为突出，文章结合南通市轨道交通1号线实际建设情况，对相关问题进行初步探索。

1工程概况与地质水文

南通市轨道交通1号线一期工程北起平潮站，途径港闸区、崇川区，止于南通经济技术开发区振兴路站，全长39km，共设车站28座，全部为地下车站。车站主体围护结构采用地下连续墙+混凝土支撑+钢支撑的支护体系，地下连续墙标准幅宽6m，厚800～1000mm，深30～50m，基坑采用明挖法施工。根据勘察资料，基坑开挖范围内地层属第四系全新统（Q4）长江下游三角洲冲积层，自上而下可分为7层：①填土层，②粉砂夹粉土层，③-1粉砂夹粉土层，③-2粉砂层，④-1粉质黏土层，④-2粉质黏土与砂质粉土互层，⑤-1粉砂夹砂质粉土层，⑤-1t粉质黏土夹粉砂层，⑥粉砂层，⑦中砂层，局部④层缺失。车站标准段及端头井底板一般位于③-2粉砂层，地下连续墙墙趾插入④-2层，局部位于⑤-1t层。南通市地表水资源丰富，较大地表水体为长江、通吕运河、九圩港河等，根据勘察揭示的地层结构和地下水埋藏条件，施工涉及的地下水类型主要为上层滞水及第一承压水。潜水埋藏于①、②、③层中，勘察期间实测潜水稳定水位埋深1.6～2.8m，年变化幅度为1～2m。第一承压水埋藏于④层以下，局部赋存于⑤-1t砂质粉土夹粉砂层中，埋深3～4m。

2地下连续墙施工

工程开工后，针对富水砂层施工难题，各参建单位在图纸与规范指导下结合施工经验进行了大胆尝试，取得了较好效果，部分地下连续墙墙面平整、干燥，缺陷较少。但也有部分墙面出现较多鼓包、漏筋等缺陷，最大鼓包尺寸5m×2m，最大漏筋面积6m×3m，如图1、图2所示。施工单位花费大量人力物力用于缺陷处置，给施工带来较大干扰，相关施工措施及效果分析如表1所示。

3原因分析

针对施工过程中出现的问题，结合南通市地质水文条件，初步分析原因为以下几方面。（1）砂层地质透水性强，结构松散，不利于泥皮的生成与稳定，且成槽机在上下提斗时会对槽壁产生局部负压，频繁的上下运动使槽壁保持稳定较为困难。（2）在富水砂层中进行成槽施工时，受地下水和砂粒污染影响，泥浆质量恶化速度较快。砂粒在泥浆循环过程中，容易破坏已形成的泥皮，导致泥浆对槽壁的支撑作用受到破坏[2-5]。（3）由于地下水位高，稳定水位埋深浅，泥浆对槽壁的支撑压力较小，槽壁变形大[6]。（4）砂层特别是粉细砂层承载力低、沉降形变大，加之受管杆线迁改影响，局部填土不实，后期受施工荷载、负压等因素影响，槽壁易产生较大变形甚至塌孔。（5）成槽后受换浆、钢筋笼吊装、混凝土供应等因素影响，浇注等待时间太长，槽壁变形大。

4控制措施

4.1主要控制措施。综合工程实践经验与缺陷形成原因，要有效提高富水砂层地下连续墙施工质量，需在优化泥浆配比、降水等方面加强探索。（1）槽壁加固。建议地下连续墙设计时优先考虑槽壁加固工作量，地下连续墙转角、重要部位选用三轴搅拌桩加固，地下连续墙接缝采用旋喷桩注浆加固，该法可有效控制地下连续墙质量缺陷。（2）优化泥浆参数。富水砂层条件中，泥浆比重、黏度等参数需适当调大，比重适当增大到1.1左右[7]，黏度增大到30s左右，控制含砂率在4%，相关参数还需结合工点实际合理优化，不是越大越好。泥浆优先选用新型复合钠基膨润土泥浆[8]，配置简单，效果好。（3）勤换浆、勤废浆。富水砂层中泥浆质量恶化严重，成槽过程中需多次对槽段内泥浆性能进行检测，认真执行换浆、废浆措施。建议每修筑2～3幅地下连续墙后，将原有泥浆全部废弃，全部重新配置新浆，确保泥浆性能指标，勤废浆对提高地下连续墙质量效果明显。（4）降水。建议成槽前合理降水，每2～3幅地下连续墙挖一口井，降水6～8m。在槽壁加固缺失的情况下，降水对提高槽段土体稳定性效果较好。（5）控制泥浆液面高度。在地下水位较高情况下，为有效控制槽壁稳定性须严格控制泥浆液面高度，英国学者认为至少要高出地下水位0.9～1.2m，日本文献则指出在松砂地层中最好高出2m以上[9-10]，可借鉴上述经验合理控制，必要时可采用高导墙，提高泥浆液面。4.2施工过程管理。富水砂层地下连续墙施工过程中还应加强细节控制，建议重点做好下述施工过程管理。（1）合理调整抓斗宽度。适当增加抓斗宽度，每侧可增加10～15mm，防止缩孔露筋。（2）重视时空效应。开槽后应加快施工，争取在时效因素降低之前，结束槽段混凝土的浇筑，防止槽壁产生较大变形。因各种因素导致混凝土不能及时浇筑时，及时用成槽机轻抓1次。（3）严禁堆载。地下连续墙施工期间槽段两侧应禁止大量堆载（大型施工设备、钢筋原材、型钢等），邻近地表可采用刚性地面或铺设钢板加以保护，避免堆载造成槽段侧压力过大，产生塌孔。（4）严格控制提斗速度。在成槽过程中，抓斗的形状、循环往复的提升和下降运动会改变槽段中泥浆的流动方式，使槽壁周围土体的孔隙水应力上升，当泥浆的流动方式从层流变化为湍流时，槽壁上的泥皮或土颗粒会受到冲蚀，使槽壁局部失稳甚至整体破坏的风险增加。因此，应严格控制抓斗的操作速度，不宜太快，这样有利于降低泥浆质量的劣化速度，控制抓土施工对槽壁的影响[11-15]。（5）加强管线迁改施工质量控制。管线迁改过程中加强对回填土类型与压实质量控制，必要时重新换填、复压。

5结语

富水砂层条件下地下连续墙施工，必须采取有效的辅助措施，建议合理考虑增加槽壁加固工程量，对防治地下连续墙鼓包、漏筋、接缝渗水效果较好。在没有槽壁加固的情况下，提前降水，合理配置泥浆、做好细节管理等措施是施工的关键。通过南通市轨道交通1号线的实践经验，为类似地质环境区域的地下连续墙施工质量管控提供借鉴，后续还需结合监测资料加以研究总结。

作者:曾红兵 陆宏鑫 单位:1.南通市建设安全生产监督站 2.南通城市建设集团有限公司