羅永健,黃俊光
(廣州市設(shè)計院 廣州510620)
地下連續(xù)墻具有整體性好、抗側(cè)剛度大、止水效果好、強度高、防滲性能好以及施工時對周圍環(huán)境影響小等特點,在周邊環(huán)境有較高保護要求的深基坑工程中應(yīng)用越來越廣[1]。支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合是地下結(jié)構(gòu)建設(shè)的一種有效經(jīng)濟的方法,是近年來迅速發(fā)展和應(yīng)用的主要方向[2]。兩墻合一的連續(xù)墻在施工期間作為基坑的支護豎向支護結(jié)構(gòu),主要發(fā)揮擋土止水的作用;進入主體工程投入使用期間,它又作為地下室的結(jié)構(gòu)外墻,成為主體結(jié)構(gòu)的一部分。兼作永久墻的連續(xù)墻的支護型式有止水、支擋、防滲以及地下室結(jié)構(gòu)外墻的作用,具有明顯的技術(shù)可行性及經(jīng)濟合理性[3-9]。
區(qū)別于一般支護連續(xù)墻,兼作永久墻的地下連續(xù)墻的設(shè)計,需同時滿足基坑開挖和永久使用兩個不同階段的強度和變形要求[10],設(shè)計應(yīng)包絡(luò)設(shè)計所有工況,但同時應(yīng)考慮現(xiàn)場施工效率及便于現(xiàn)場施工操作。實際工程中,受施工水平及水文地質(zhì)條件等因素的影響,地下連續(xù)墻墻體在開挖后會存在露筋、鼓包、蜂窩麻面以及接縫滲漏等問題,影響永久使用,需要有效的預(yù)防控制以及后續(xù)處理方法。
本文通過具體工程實例分析研究兼作永久墻的連續(xù)墻質(zhì)量缺陷的控制處理方法。
露筋即連續(xù)墻鋼筋沒有被混凝土完全包裹,裸露在外,主要是施工連續(xù)墻時浮漿破除出現(xiàn)破皮的情況(見圖1a)。
控制方法:管控混凝土的各項指標,在澆筑時嚴格保證振搗的密實性,同時按要求控制連續(xù)墻的浮漿破除速度。
連續(xù)墻混凝土鼓包即由于地質(zhì)原因及地下水位上下浮動沖刷泥漿護壁,連續(xù)墻施工時泥漿護壁失效塌孔,造成局部尺寸大于設(shè)計圖紙的情況(見圖1b)。
圖1 連續(xù)墻露筋及鼓包Fig.1 Exposed Reinforcing Bars and Concrete Bulge of Diaphragm Wall
控制方法:嚴格控制護壁泥漿的選材,施工前進行泥漿配合比試驗確定合適參數(shù),針對深厚的淤泥層及地下水位浮動大的地層,在連續(xù)墻兩側(cè)設(shè)置護槽攪拌樁。
蜂窩是指連續(xù)墻混凝土表面露出石子的深度大于5 mm(無露筋現(xiàn)象),且周邊無水泥砂漿的蜂窩狀缺陷(見圖2a)。麻面是連續(xù)墻表面上出現(xiàn)無數(shù)的小凹點的現(xiàn)象(無露筋現(xiàn)象)。蜂窩麻面主要是由于配合比不符合要求,砂漿與石子分離造成的。
控制方法:施工階段嚴格水泥砂漿管理,控制施工時的水灰比小于0.6,每m3使用的水泥量大于370 kg,攪拌后的混凝土塌落度控制在18~20 cm 的范圍,且水泥配合比應(yīng)在施工前通過現(xiàn)場的試驗確定。
連續(xù)墻混凝土孔洞是指混凝土中孔穴的深度和長度都大于保護層的厚度,產(chǎn)生孔洞的連續(xù)墻一般還會出現(xiàn)露筋的現(xiàn)象,且常在連續(xù)墻端頭混凝土與型鋼交接的部位出現(xiàn)(見圖2b)。
控制方法:制定混凝土振搗流程及順序,選擇正確的振搗方法,同時監(jiān)控防止漏振;水泥拌制和使用時必須進行檢驗,混凝土現(xiàn)場的澆筑及振搗應(yīng)按照正確的操作流程及方法進行。
一般出現(xiàn)在連續(xù)墻端頭混凝土與型鋼交接的部位,是由于連續(xù)墻工字鋼接頭處存在部分夾泥現(xiàn)象,在基坑外側(cè)地下水作用下,由工字鋼接頭薄弱處向基坑內(nèi)突涌,造成地下連續(xù)墻出現(xiàn)滲水現(xiàn)象(見圖2c)。
控制方法:連續(xù)墻完成槽位開挖后,應(yīng)按圖紙尺寸要求檢查槽位、槽寬、槽深及垂直度等指標,滿足圖紙要求后,方可進行清槽換漿工作,且在換漿前應(yīng)清刷接頭面,不得殘留有夾泥等無用粘著物,澆筑連續(xù)墻混凝土?xí)r應(yīng)間隔轉(zhuǎn)動接頭管,拔管時注意保護接頭處的混凝土。
圖2 連續(xù)墻蜂窩麻面、孔洞及滲水Fig.2 Honeycombs and Pitting Surface,Holes and Seepage of Diaphragm Wall
某項目位于廣州市海珠區(qū),基坑面積約10 218.7 m2,周長約476.2 m,開挖深度約19.63 m,基坑設(shè)計按安全等級為一級,圍護結(jié)構(gòu)采用1 m 厚連續(xù)墻(兼作永久墻)+2 道鋼筋混凝土支撐,基坑的典型平剖面如圖3 所示。
圖3 基坑平面及剖面圖Fig.3 Foundation Pit Plane and Section View
基坑開挖范圍巖土層主要為:雜填土、淤泥質(zhì)土(流塑)、粉細砂(松散)、中砂(松散~稍密)、粗礫砂(稍密~中密)、粉質(zhì)粘土(可塑-硬塑)及強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。
基坑開挖至第2 道支撐底發(fā)現(xiàn)已施工的連續(xù)墻均存在明顯的表觀質(zhì)量缺陷,質(zhì)量缺陷主要表現(xiàn)為:墻體露筋(主要體現(xiàn)在連續(xù)墻頂與冠梁相接處夾渣、露筋嚴重)、墻體蜂窩麻面以及連續(xù)墻槽段接頭存在縫隙及孔洞,具體統(tǒng)計如圖4 所示。
圖4 缺陷統(tǒng)計Fig.4 Defect Statistics
⑴施工及使用階段裂縫計算按內(nèi)外側(cè)0.2 mm控制,最大配筋為32@70,豎向受力筋凈間距僅為38 mm,混凝土澆筑困難;
⑵密間距情況下,施工時混凝土澆筑僅采用常規(guī)振搗方法,未采用有針對性的有效措施;
⑶開挖范圍存在流塑狀淤泥質(zhì)土以及松散粉細砂,榻孔情況嚴重,但施工連續(xù)墻時成槽護壁不充足且清孔不干凈。
從缺陷統(tǒng)計可以看出,本項目大面積連續(xù)墻出現(xiàn)質(zhì)量缺陷,揭露基坑支護及永久地下室外墻存在以下風(fēng)險:
⑴連續(xù)墻露筋、麻面、連續(xù)墻頂與冠梁相接處夾渣,連續(xù)墻實際厚度小于圖紙設(shè)計厚度;
⑵連續(xù)墻頂與冠梁相接處夾渣、連續(xù)墻槽段接頭存在縫隙及孔洞,基坑施工以及后期正常使用時,墻體滲水;
⑶連續(xù)墻表層出現(xiàn)質(zhì)量缺陷,保護層厚度小于圖紙設(shè)計厚度。
基于上述情況,本項目的初步處理意見如下:對已發(fā)現(xiàn)缺陷問題的連續(xù)墻及時進行處理修補,具體方法如下:
連續(xù)墻露筋首先用沖擊工具將處理范圍內(nèi)松散薄弱的混凝土剔除,具體方法為用鐵錘+鐵釬進行人工鑿除或電鉆剔除或高壓水槍沖洗,然后將鋼筋上的鐵銹清洗干凈,提前澆水濕潤,再用拌合均勻的水泥漿將露筋部分涂刷填實,待水泥漿稍微風(fēng)干后再用防水砂漿抹壓平整,如遇露筋嚴重的可采用噴射高標號混凝土及掛網(wǎng)的措施進行處理。
對于鼓包的混凝土墻面,根據(jù)混凝土墻面具體情況,確定好需要打鑿的范圍,并在周圍做好標記,然后用扁鉆鑿除需要鑿除的混凝土墻面,并用尖鉆將其表面鑿成間距均勻分布的橫向或豎向槽條。鑿除過程中嚴禁用大錘或野蠻施工,注意保護混凝土結(jié)構(gòu),以免混凝土墻面鑿除后又采取修補的方法進行處理,然后將混凝土墻面清理干凈,提前澆水濕潤24 h,用白水泥漿飾面,再采用成品防水砂漿抹壓平整。
對于小而淺的蜂窩:將調(diào)好的砂漿用批刀壓入蜂窩面,同時注意抹平表面刮除多余砂漿;養(yǎng)護24 h,填補的砂漿達到一定強度后,使用角磨機或者砂紙打磨混凝土表層。
對于大且深的蜂窩:先用鐵錘+鐵釬剔除蜂窩處松散薄弱的混凝土及無用的砂石,沖刷干凈后支模澆筑高一等級的自密實抗?jié)B細石混凝土,仔細養(yǎng)護7 d以上。對影響承載力同時難于清除的深蜂窩,在缺陷處埋設(shè)壓漿管及排氣管,表面支模澆筑高一等級的自密實抗?jié)B微膨脹細石混凝土,封閉處理范圍后表層再用防水砂漿抹平,檢測后達不到要求時,再采用預(yù)留的壓漿管壓入水泥漿進行處理。
首先鑿除麻面處松散薄弱層,然后用清水清洗干凈,再向鑿除處混凝土表層噴水,待吸水飽和后,在混凝土表面均勻涂抹防水砂漿,以上操作反復(fù)進行不少于4 次,直至向麻面鑿除處被水泥漿完全覆蓋。養(yǎng)護24 h 后,用涂抹水泥灰的方法進行細部的修補恢復(fù),保證新舊混凝土面的平順、密實。
首先鑿除不密實的混凝土及突出的石子顆粒,宜采用斜向鑿除的方式防止有死角,便于灌筑混凝土。然后用高壓水槍沖洗鑿除干凈的孔洞,表層噴水充分濕潤,在連續(xù)保持濕潤72 h 后,在孔洞處支模澆筑高一等級的自密實抗?jié)B微膨脹細石混凝土,注意采用小振搗棒認真振搗嚴實,再用防水砂漿抹平。
對于較大的孔洞在澆筑混凝土前須支好模板,再澆筑混凝土,伸出結(jié)構(gòu)面的混凝土影響后續(xù)施工時,可將伸出部分再剔掉。
⑴針對漏水點,先引水,采用堵漏靈對漏水通道進行埋管封堵,將水從管中引出來,至少在兩個位置各埋一根管,一根用于注漿,一根用于排氣(排液),后封堵,注雙液漿(水泥漿和水玻璃溶液)。
⑵針對連續(xù)墻接頭滲水點,在滲水的連續(xù)墻接頭處埋設(shè)一根注漿管,注單液漿(水泥漿)處理。如滲水情況比較嚴重,也可注雙液漿。
⑶對地下連續(xù)墻濕漬部分,可以直接抹防水砂漿。
露筋、鼓包及蜂窩麻面處理前后如圖5 所示,孔洞及接頭滲水處理前后如圖6 所示。開挖至底現(xiàn)場照片如圖7 所示,監(jiān)測值統(tǒng)計如表1 所示。
圖5 露筋、鼓包及蜂窩麻面處理前后Fig.5 Before and after Treatment of Reinforcing Bars,Concrete Bulge and Honeycomb
從處理完后的墻面表觀效果以及監(jiān)測數(shù)據(jù)分析,基坑現(xiàn)狀安全,但鑒于連續(xù)墻兼作永久墻,下一階段地下室施工仍需要注意以下問題:
⑴施工階段問題:根據(jù)已開挖的地下連續(xù)墻的表面觀感質(zhì)量、檢測報告以及基坑監(jiān)測數(shù)據(jù),表示目前地下連續(xù)墻作為基坑支護措施現(xiàn)狀安全,不影響下一階段土方開挖,但應(yīng)注意漏水點封堵工作,宜采用外側(cè)封堵,內(nèi)側(cè)疏排的方法解決;
⑵永久使用階段問題:地下連續(xù)墻存在大量質(zhì)量問題則難以滿足原設(shè)計的“兩墻合一,設(shè)置疏水夾層”所需的防水性、耐久性和承載力等要求,采用疊合墻處理,在連續(xù)墻內(nèi)側(cè)新做一道鋼筋混凝土墻。
圖6 孔洞及接頭滲水處理前后Fig.6 Before and after Treatment of Holes and Seepage
圖7 開挖至底現(xiàn)場照片F(xiàn)ig.7 Picture from Excavation to the Bottom
表1 開挖至底現(xiàn)場監(jiān)測值統(tǒng)計表Tab.1 Statistical Table of Field Monitoring Values from Excavation to Bottom
本文歸納總結(jié)兼作永久墻的連續(xù)墻質(zhì)量缺陷的控制處理方法,列舉一個實際工程重點闡述兩墻合一有針對性設(shè)計及精心施工的重要性,得出以下結(jié)論及經(jīng)驗:
⑴從實例工程監(jiān)測數(shù)據(jù)來看,基坑位移變形小,強度富余大,兩墻合一連續(xù)墻配筋施工階段宜以強度及變形控制為主,并驗算正常使用階段裂縫;
⑵不同地區(qū)應(yīng)通過實驗確定泥漿比重,預(yù)防露筋、蜂窩麻面等質(zhì)量缺陷;
⑶連續(xù)墻子母槽段先后施工,后施工槽段應(yīng)清孔干凈后方可進行鋼筋吊入及混凝土澆搗,減少后期接頭滲漏水風(fēng)險;
⑷連續(xù)墻接頭滲漏水宜采用外側(cè)封堵,內(nèi)側(cè)疏排的方法解決。