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牆施工的實際情況,分析了深基坑工程中地下連續牆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牆滲漏水的方法。
關鍵詞地下連續牆滲漏分析預防
本著節約建築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牆,取而代之的是以地下連續牆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———側牆。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,地下連續牆的防滲漏直接關係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 基於結構考慮的滲漏部位及原因分析
在本工程中,於結構上考慮的連續牆滲漏主要是牆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牆施工的兩大頑症。
施工縫的滲漏水一直以來是土木工程界的難題,在連續牆施工中則更為突出。在採用傳統接頭管的地下牆施工中,液壓抓斗在開挖緊靠牆體接頭一側的槽孔時,不可避免地會碰撞或啃壞牆體接頭,使牆體接頭凹凸不平;儘管在成槽後進行刷壁,但是在刷除牆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,成牆之後,牆體接縫處的滲漏水現象仍然很常見。
在地下牆鋼筋籠內設定了大量與主體結構相連線的接駁器。由於接駁器數量較多,間距較小,並且集中在乙個層面上,容易形成乙個隔斷面,混凝土的骨料難以充填至兩層接駁器間。在這些部位,常由於混凝土不密實而產生滲漏水現象。
1.2 基於混凝土自身考慮的滲漏原因分析
地下連續牆所用的是抗滲混凝土。混凝土的抗滲性也稱不透水性,是混凝土物理力學效能中的重要一項,通常用滲透係數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,抗滲係數也隨之增大。圖1為水灰比與滲透係數的關係曲線[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為水泥漿滲透係數與養護齡期的關係表[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的混凝土擴散係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,則其抗滲漏效能越好。由於地下連續牆混凝土的澆築屬於水下澆築混凝土,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。
而影響其自密實效能的主要為: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 本工程中所採取的有效防滲漏措施
2.1 針對連續牆結構採用的防滲漏措施
(1)在東西端頭井(雙襯牆)連續牆施工中,採用了復合鎖口管連線的牆體接頭新工藝。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(單襯牆)連續牆施工中,採用了剛性十字鋼板接頭。將十字鋼板焊接在連續牆鋼筋籠上,利用接頭箱保護成牆後的牆體接頭面,待吊放鋼筋籠之前拔出接頭箱。採用這種剛性接頭可在很大程度上減少連續牆接縫的漏水情況,可有效保證單襯牆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 針對混凝土採取的防滲漏措施
根據混凝土水灰比對其抗滲性的影響關係曲線,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,澆築連續牆所用的混凝土採用的水灰比為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。由於高水位地下水的存在,地下連續牆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 影響連續牆接縫滲漏水的主要因素及控制方法
連續牆施工完成後,在開挖基坑以及施做主體結構時,連續牆接縫的滲漏水程度,往往會因為某種因素而加劇,概括地說有以下幾種:
①連續牆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。而連續牆牆趾注漿的效果,則直接影響著其不均勻沉降;為了減少連續牆的不均勻沉降,牆趾注漿的質量應該嚴格控制。
②基坑開挖後,連續牆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,從而控制好連續牆的變形。
4 結論
(1)地下連續牆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)以及混凝土自密實效能,直接影響了其自身的抗滲效能,故合理選擇相關引數也是混凝土具有良好抗滲性的保證。
(3)採用復合鎖口管連線的牆體接頭工藝,以及使用剛性十字鋼板接頭是預防地下連續牆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)嚴格控制好牆趾注漿的質量以及在開挖過程中連續牆的變形,可以降低將來可能出現的接縫漏水程度。
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