浅谈超深基坑地下连续墙大体积水下混凝土灌注质量控制措施

引言随着我国建筑市场的蓬勃发展及城市土地的日趋紧张，特别是随着成槽设备、检测手段及起重能力的提升，地连墙结构开始应用于高层建筑的地下室、地下停车场、地铁等工程的建设，这给地连墙施工质量提出了更高的要求[1]。因此，在地连墙施工中必须严格控制各个施工关键工序，保证施工质量，而地连墙混凝土灌注作为关键工序中的最后一个工序，其施工质量控制尤为重要。深基坑地连墙混凝土浇筑方量大，浇筑时间长，浇筑要求工艺高，浇筑过程中需要加强组织、严格管理，保证各项工作能够连续施工[2]。本文对郑州地铁10号线火车站站深基坑地连墙混凝土灌注施工质量控制方法和预防措施进行阐述。

1、项目概况

1.1工程概况本工程位于郑州市二七区京广快速路以东的郑州火车站西广场北侧，属郑州火车站地区，与1号线换乘，车站中心里程为K42+496.662，结构形式采用四层三跨箱形框架结构（地下一层为预留广场开发），有效站台长140m，站台宽14m，车站小里程端设置交叉渡线，车站总长为331.20m，标准段断面高度为28.24m，结构宽度为15.65～29.3m。车站站前配线标准段基坑宽15.65m，深28.3m；主体标准段基坑宽29.3m，深29.6m；盾构井段基坑宽31.5m，深30.6m。基坑采用地下连续墙+内支撑支护，竖向设置7道支撑，第1道及第5道支撑采用钢筋混凝土支撑，其余采用钢管支撑。车站基坑围护结构形式为地连墙，嵌固深度约15m，地连墙未完全隔断开挖范围内潜水含水层的水力联系。

1.2水文地质条件郑州火车站站为黄河冲洪积一级阶地。根据郑州火车站站野外钻探、现场鉴定和原位测试结果，70m勘探深度内所揭露土层均由第四系堆积物组成。在垂直方向70m范围内分布有为第四系全新统人工堆积杂填土（Q4ml）、第四系全新统冲洪积物（Q4al+pl）和第四系上更新统（Q3al+pl）、中更新统冲洪积物（Q2al+pl），按地质时代将其划分为①、④、⑤、⑥、⑦、⑧6个大层，其中第⑤大层分为2层，第⑥大层分为1层，第⑦大层分为2层，第⑧大层分为2层，第⑧1层又分为3个亚层。工程地质断面图如图1所示，地下连续墙施工工艺流程如图2所示。图1地质断面图图2标准养护条件下不同矿物掺合料混凝土抗压强度

2、地下连续墙大体积混凝土灌注方法和质量要求

火车站站地连墙最大槽深44.08m，标准槽宽1.0m，标准幅宽6.0m，最大灌注方量264.48m3。在钢筋笼下放到位，防绕流措施布设完成后，必须在4h内进行水下混凝土灌注，灌注采用双导管法施工，混凝土采用商品混凝土，混凝土罐车（20m3/车）运输。具体技术要求参数如下：（1）混凝土配合比。本工程连续墙墙身混凝土的设计标号为水下C35，P10，混凝土坍落度为180～220mm。（2）混凝土灌注方式。本工程地下连续墙墙身混凝土采用双导管法灌注水下混凝土，两个导管间距不大于3.0m，导管距槽段端头不大于1.5m。根据本工程地下连续墙的分幅情况，所有墙幅均采用两根导管进行混凝土灌注。导管采用直径300mm，壁厚4mm的无缝钢管，管节间采用法兰盘接头。底管为4m长的管节，标准管节长度为2m，并配备若干1.5m、1m及0.5m长的管节。导管使用前进行试拼试压，试压压力为0.6～1.0MPa。（3）混凝土初灌量确定。灌注导管底端至孔底的距离应为0.3～0.5m，漏斗内混凝土的初灌注量必须满足初灌时导管底部一次性埋入混凝土中1.0～1.5m。在计算混凝土初灌量时，除了计算桩长所需的混凝土量外，还应计算导管内积存的混凝土量。（4）混凝土开始灌注时，先在导管内放置隔水球以便混凝土灌注时能将管内泥浆从管底排出。混凝土灌注采用将混凝土车直接灌注的方法，初灌时保证每根导管有8m3混凝土的备用量。（5）混凝土灌注中要保持混凝土连续均匀下料，混凝土面上升速度不低于2m/h，导管埋置深度控制在2～6m，在灌注过程中随时观察、测量混凝土面标高和导管的埋深，严防将导管口提出混凝土面。同时通过测量掌握混凝土面上升情况，推算有无坍方现象，因故中断浇筑时间不得超过30min。（6）两根混凝土导管进行混凝土灌注，要注意灌注的同步进行，保持松面呈水平状态上升，其混凝土面高差不得大于500mm，以防止因混凝土面高差过大而产生夹层现象。（7）混凝土灌注时严防混凝土从漏斗溢出流入槽内污染泥浆，影响混凝土灌注质量。混凝土灌注面应高出设计标高30～50cm。对混凝土灌注过程做好详细记录。

3、混凝土浇筑过程中遇到的问题及处理方法

本工程地下连续墙深度深，混凝土方量大，混凝土浇筑施工可能存在堵管、钢筋笼上浮、桩身混凝土强度低、桩身混凝土夹渣或断桩等风险[3]。3.1灌注混凝土时发生堵管灌注混凝土发生堵管主要是由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注混凝土的准备时间太长、隔水栓不规范、混凝土配制质量差、灌注过程中灌注导管理深过大等原因引起。采取的预防措施有：（1）灌注导管在安装前应有专人负责检查，可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行，主要检查项目包含灌注导管是否存在孔洞和裂缝、接头是否密封、厚度是否合格。（2）灌注导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用气压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.5倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p的1.5倍。其中，最大内压力p的计算见式（3）。（3）灌注导管底部至孔底的距离应为300～500mm，在灌浆设备初灌量足够的条件下，应尽可能取大值。隔水栓应认真细致制作，其直径和椭圆度应符合使用要求，其长度应不大于200mm。（4）完成第二次清孔后，应立即开始灌注混凝土，若因故推迟灌注混凝土，应重新进行清孔。否则，可能造成孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚，并导致隔水栓无法正常工作而发生堵管事故。3.2灌注混凝土过程中钢筋笼上浮钢筋笼上浮的主要原因有：（1）混凝土初凝和终凝时间太短，使孔内混凝土过早结块，当混凝土面上升至钢筋骨架底时，结块的混凝土托起钢筋骨架；（2）清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成较密实的砂层，并随孔内混凝土逐渐升高，当砂层上升至钢筋骨架底部时托起钢筋骨架；（3）混凝土灌注至钢筋骨架底部时，灌注速度太快，造成钢筋骨架上浮。采取的预防措施除了认真清孔外，当灌注的混凝土面距钢筋骨架底部lm左右时，应降低灌注速度；当混凝土面上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使导管底口高于骨架底部2m以上，然后恢复正常灌注速度。

3.3桩身混凝土强度低或混凝土离析桩身混凝土强度低或混凝土离析的主要原因是施工现场混凝土配合比控制不严、搅拌时间不够和水泥质量差。采取的预防措施：严格把好进场水泥的质量关，控制好施工现场混凝土配合比，掌握好搅拌时间和混凝土的和易性。

3.4桩身混凝土夹渣或断桩桩身混凝土夹渣或断桩的主要原因有：（1）初灌混凝土量不够，造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有进入混凝土；（2）混凝土灌注过程拔管长度控制不准，导管拔出混凝土面；（3）混凝土初凝和终凝时间太短，或灌注时间太长，使混凝土上部结块，造成桩身混凝土夹渣；（4）清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成沉积砂层，阻碍混凝土的正常上升，当混凝土冲破沉积砂层时，部分砂粒及浮渣被包入混凝土内，严重时可能造成堵管事故，导致混凝土灌注中断。采取的预防措施：导管的埋置深度宜控制在2～6m之间。混凝土灌注过程中拔管应有专人负责指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋置深度不小于1.0m。单桩混凝土灌注时间宜控制在1.5倍混凝土初凝时间内。3.5桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求桩项混凝土不密实或强度达不到设计要求的主要原因是超灌高度不够、混凝土浮浆太多、孔内混凝土面测定不准。采取的主要措施：根据CJJ2—2008《城市桥梁工程施工与质量验收规范》中的相关规定，桩顶混凝土灌注完成后应高出设计标高0.5～1m；对于大体积混凝土的桩，桩顶10m内的混凝土还应适当调整配合比，增大碎石含量，减少桩顶浮浆；在灌注最后阶段，孔内混凝土面测定应采用硬杆筒式取样法测定。4、地连墙的质量检测

火车站站地下连续墙设计总共128幅，采用声波透射法无损检测，抽取其中39幅进行检测，抽检比例为30%，桩身完整性全部为Ⅰ类桩；在后期的基坑开挖过程中，地连墙无侵限，接头无大面积渗漏现象；基坑周边建筑物沉降、管