超深地下连续墙混凝土灌注质量控制技术

候建林 王林涛 陈道政 李书成

(1.中铁北京工程局集团城市轨道交通工程有限公司，安徽 合肥 230009；2.合肥工业大学土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009)

1 概述

随着我国交通基础建设的日益发展，地下连续墙作为一种基础形式以其工效高、工期短、质量可靠、经济效益高的优点在我国的隧道地铁领域被广泛使用。同时其施工时振动小、噪声低，非常适用于市政地铁工程。影响地下连续墙施工质量的因素有很多，其中混凝土灌注是地下连续墙施工的重点。在灌注过程中对每一环节都要严格控制，对每一个因素都要详细考虑，比如地质因素、导管、混凝土配合比等。国内目前对于复杂含水地层下超深地下连续墙混凝土灌注研究较少，现以南京地铁7号线雨润路车站为工程实例，对复杂地层超深地下连续墙混凝土灌注的施工工艺、质量控制关键点进行详细的分析与研究。

2 工程概况

2.1 标段概况

雨润路站为南京地铁7号线沿途的第5个车站，位于雨润大街与嘉陵江东街交汇处，本站为地下两层岛式站台车站，单柱双跨箱型框架结构，柱与柱之间净距9 m，开挖方式为明挖法施工；有效站台宽度11 m，车站外包总长276.4 m，标准段外包宽19.7 m，顶板覆土厚度约1.70 m。标准段底板底埋深15.161 m，左右端头井底板埋深16.34 m。其中车站围护结构设计为地下连续墙结构，宽0.8 m，深63 m。属于超深地下连续墙。

2.2 地质条件

车站位于泰山路，雨润大街及嘉陵江东街之间，现状道路为城市次干路。车站东南、西南均临近沙洲东河，经现场量测，沙洲东河河水面高程为4.78 m～4.95 m(吴淞高程系，下同)，水深为1.0 m～1.5 m左右，淤泥厚度约0.3 m～2.2 m。

车站西南侧距离油坊桥约32 m，桥西侧为正在运营的地铁二号线盾构区间；车站东侧存在一排架空高压线；同时泰山路下及两侧布设有大量地下管线，其中有多道高压管沟(埋深在3 m以内)。场地地形较平坦，地面吴淞高程为6.23 m～7.50 m左右，场地地貌单元属长江漫滩。

依据勘察报告提供资料，本站勘察范围深度内各地质层评价如表1所示。

表1 土层地质特性表

2.3 水文情况

根据勘察报告得到的地层结构和地下水的相关信息，本工程场地的地下水类型包含孔隙潜水、孔隙承压水和基岩裂隙水。

3 混凝土灌注施工工艺

本工程灌注水下混凝土所采用的方式为导管法，其布置情况如图1所示。在浇灌的过程中采用浇筑架配合导管进行混凝土的灌注，导管采用法兰盘连接式导管。首次浇筑前在导管内放置隔水球，从而能有效的将混凝土与泥浆进行分离。同时首次浇筑混凝土时应保证导管的埋置深度大于2 m。在浇筑过程中随着浇筑的深度逐渐增大，应对导管进行分节拆除，拆除前必须详细测量，保证导管的埋置深度在2 m～6 m之间，同时应详细记录导管的拆除过程，严禁出现导管拔空现象。同时每幅墙顶应超灌0.5 m，保证墙顶的有效混凝土标高达到设计要求的标高。

随着混凝土灌注的进行，应随时对导管埋置深度和导管外混凝土面高度进行精确测量，每30 min测一次导管内混凝土面高度，根据测量的结果来决定提升以及拆除导管的长度；当灌注到混凝土顶部时，由于落差小，混凝土流动较困难，导管埋置深度可适当减小至1.5 m。当发生导管堵塞时，应分节拆下导管，清理堵塞于导管内的混凝土并将导管安装好，之后再按重新灌注的相关规定处理，其导管的平面布置图如图1所示，导管法现场布置图如图2所示。

4 水下混凝土灌注质量控制要点

4.1 清孔

4.1.1首次清孔

在钢筋笼入槽前，应对已成槽段侧面的垂直面进行详细测量并对槽底采用气举反循环的方式进行清孔，并用高压气管与空压机连接。清孔采用直径为20 cm的导管在槽底部3 m处对底部的泥浆和沉淀物进行置换以及清理。置换量应大于该槽段总体积的1/3。最后沿槽段深度方向每5 m以及槽底以上0.2 m处进行泥浆质量检查，槽底以上0.2 m～1.0 m处的泥浆比重应满足：比重小于1.15，粘度小于35 s，含砂量小于3%。

4.1.2二次清孔

在钢筋笼入槽前对已成槽段侧部的垂直面进行测量以及槽底清孔的过程中，由于钢筋笼对接时间较长，在对接过程中会使槽段底部产生大量的沉淀物，同时因槽段较宽且面积较大，并且钢筋面积较大、较密集，所以使用气举反循环的方式进行清孔并不能取得很好的效果，因此必须在第一次清孔的过程中严格控制泥浆指标和含砂率来对沉淀物进行控制，否则在二次清孔的过程中很难对沉淀物进行清理。第二次清孔的方式采用正循环清孔，对槽底泥浆和沉淀物进行置换和清除。最后对槽段深度方向每5 m和槽底以上0.2 m处的泥浆质量进行检查，各点的泥浆指标应满足：比重小于1.15，粘度小于35 s，含砂量小于8%。

4.2 导管控制

浇筑混凝土的导管使用前进行水密试验，检验压力大于0.3 MPa，同时导管要做气密性和过塞试验，逐段编号，连接牢固。浇捣过程中导管插入混凝土一般为2 m～6 m，不得小于1.5 m，导管初盘埋深不小于50 cm，灌注过程中，导管埋深不小于3 m，相邻两导管内混凝土高差不大于50 cm。灌注速度不低于2 m/h。

4.3 混凝土配合比

要想保证水下灌注混凝土施工的顺利进行，必须要对混凝土的质量严格进行控制，通过反复实验来选定最终的混凝土配合比，并且在配制时应比设计要求的强度提高一个等级。坍落度控制在180 mm～220 mm,粗集料最大粒径小于31.5 mm，并且要有良好的流动性、和易性。而在各个影响因素中水泥品种、砂率则决定着混凝土的和易性。如果混凝土砂率小、粗骨料级配较差,搅拌出的混凝土极易出现离析的现象，严重影响水下浇筑混凝土的质量。根据以往的工程经验，在灌注过程中出现的各种各样的事故大多都是由于混凝土质量较差导致的,所以一定要严格控制混凝土的质量，反复实验确定混凝土的配合比。

4.4 灌注质量控制

混凝土灌注符合下列规定：在钢筋笼沉放就位的同时立刻开始灌注混凝土，两道工序时间间隔不能超过4 h；导管埋深应控制在1.5 m～3.0 m之间，相邻两导管内的混凝土不应超过0.5 m的高差；混凝土灌注速度不低于2 m/h；混凝土灌注宜高出设计高程300 mm～500 mm。

4.5 夏季高温质量保证措施

1)配合比试验时考虑夏季高温坍落度损失较大的影响；

2)关注天气预报，合理安排施工工序，在气温高于30 ℃时，避开白天中午气温高时浇筑混凝土；

3)沟通拌合站发货速度匹配现场浇筑速度，做到混凝土在现场等待时间不大于30 min；

4)每车混凝土浇筑前做坍落度试验，对于超标混凝土要求实验人员现场调配，达到要求后浇筑；

5)对浇筑机械进行检查保养，避免在浇筑过程中出现故障，增加不必要的等待时间。

5 结语

本次浇筑施工人员结合过往施工经验，反复试验敲定配合比，灌注过程中及时测量埋深、坍落度、混凝土高度并及时加以调整与控制，保证了复杂条件下超深地下连续墙水下混凝土灌注的顺利进行，为下一道工序的施工提供了有利的条件，并总结了丰富的施工经验以及灌注过程中发生各种事故的处理经验。其水下灌注施工工艺，混凝土灌注质量控制关键点，混凝土配合比参数以及泥浆指标参数也能为类似其他工程提供借鉴和参考。