于正浩,方能榕,韓 磊,陳 華,鄢全科,金國(guó)棟,潘鈞俊

(中國(guó)建筑第八工程局有限公司，上海 200120)

地下連續(xù)墻作為一種具有較高承載力及穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)形式廣泛應(yīng)用于巖土工程的各個(gè)領(lǐng)域，隨著基坑工程朝深大方向發(fā)展，地下連續(xù)墻已不再單純地用于防滲或擋土支護(hù)，亦可作為建筑物的基礎(chǔ)來(lái)承受上部結(jié)構(gòu)荷載，而對(duì)其進(jìn)行承載力檢測(cè)是保證其性能和工程安全的前提。

傳統(tǒng)的樁基承載力檢測(cè)方法主要有堆載法和錨固法。其中，堆載法所要求的堆載物重量至少為其極限承載力的1.2倍，這就必須要解決成百上千噸的荷載物來(lái)源、運(yùn)輸和堆放等問(wèn)題，使得檢測(cè)過(guò)程變得復(fù)雜且費(fèi)時(shí);若采用錨樁法，則檢測(cè)必須設(shè)置至少兩根錨樁提供反力及配套的反力大梁，使得檢測(cè)成本成倍增長(zhǎng)。而對(duì)于地下連續(xù)墻，由于其自身工程技術(shù)特點(diǎn)(體積大、承載力高等)與建筑樁基不同，采用傳統(tǒng)的堆載法和錨固法對(duì)承載力進(jìn)行檢測(cè)存在一定困難。而自平衡法由于其獨(dú)特的原理和簡(jiǎn)單的試驗(yàn)裝置，較好地克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的不足，并適用于地下連續(xù)墻承載力檢測(cè)。論文結(jié)合杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期項(xiàng)目航站樓地下空間開發(fā)工程實(shí)例，采用自平衡法對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行了承載力檢測(cè)與分析，以期為自平衡法在地下連續(xù)墻檢測(cè)中的應(yīng)用提供參考[1-6]。

1 工程概況

1.1 周邊環(huán)境

航站樓地下空間開發(fā)工程(地下高鐵站)位于杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)內(nèi)，在現(xiàn)航站樓西側(cè)樓前至規(guī)劃西側(cè)垂直滑行道之間地塊內(nèi)。南側(cè)緊鄰機(jī)場(chǎng)保通道路，距路肩邊線約19 m，東側(cè)距現(xiàn)有航站樓最近距離約42.1 m，北側(cè)為擬建T4航站樓基坑，西北角臨近空管小區(qū)體育館，最近距離約為4.13 m；地上1層，地下兩層，站房主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu),站房頂板轉(zhuǎn)換梁上接航站樓框架柱，航站樓上部荷載通過(guò)站房框架傳至地下連續(xù)墻。車站總長(zhǎng)度888 m，站臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)段長(zhǎng)度450 m，寬42.1 m，總建筑面積55 797 m2，基坑周長(zhǎng)1 914.3 m，深度21.12～28.059 m。

1.2 場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

本工程所處場(chǎng)地周圍重要建筑物眾多，地質(zhì)條件復(fù)雜。根據(jù)工程勘察資料，高鐵站區(qū)地基土層分層及主要力學(xué)指標(biāo)如表1所示。

表1 各土層自上而下分布特征表

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的承載力要求，地下連續(xù)墻抗壓極限承載力為40 000 kN，采用(12)4圓礫層作為墻底持力層。

2 檢測(cè)裝置

自平衡法是基樁靜載試驗(yàn)的一種新方法，它是將裝有千斤頂?shù)暮奢d箱放置于樁身的平衡點(diǎn)處，該處樁上下兩部分的承載力相等，并利用上部樁身的側(cè)摩阻力與下部樁身的側(cè)摩阻力及端阻力平衡以維持加載的試驗(yàn)技術(shù)。

本項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)利用墻身自身反力平衡原理設(shè)計(jì)一種地下連續(xù)墻的豎向承載力檢測(cè)裝置，其主要包括荷載箱、油壓測(cè)量?jī)x、位移傳遞裝置、位移傳感器等。

(1)荷載箱主要由承壓頂板、承壓底板、加固構(gòu)件、千斤頂?shù)冉M成，俯視圖見圖1，并可以根據(jù)承載力試驗(yàn)的墻身和荷載大小按照不同的截面尺寸和加載大小制作，這大大提高了自平衡法在地連墻豎向承載力檢測(cè)中的應(yīng)用范圍。加固構(gòu)件用來(lái)增加壓力箱整體剛度，防止吊裝過(guò)程中變形。

圖1 壓力箱俯視圖

(2)油壓測(cè)量?jī)x內(nèi)含壓力傳感器，用來(lái)監(jiān)測(cè)加載油泵油壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力箱的分級(jí)壓力控制。

(3)位移傳遞裝置，用于將上下墻段位移傳遞到地面位移傳感器中。本裝置應(yīng)用位移管，采用內(nèi)桿外套護(hù)管的連接固定方式。

3 安裝及測(cè)試方法

(1)安裝壓力箱。地連墻鋼筋籠加工過(guò)程中將壓力箱吊至需要安裝的鋼筋籠位置，壓力箱與地下連續(xù)墻鋼筋籠進(jìn)行焊接；鋼筋籠所有主筋與壓力箱承壓板外緣圍焊，見圖2，再通過(guò)若干加強(qiáng)筋(L型)焊接地下連續(xù)墻主筋與壓力箱承壓板，確保起吊時(shí)壓力箱不會(huì)脫離壓力箱。

圖2 壓力箱安裝示意圖

(2)安裝油管和位移管。將油管穿過(guò)油管孔連接到千斤頂，將位移管安裝到位移管孔。位移管與壓力箱連接用液壓鉗壓緊，確保護(hù)管不滲泥漿，與鋼筋籠綁扎成整體，接伸至高出地面30 cm。連接油管需在壓力箱與鋼筋籠焊接完畢至少0.5 h后進(jìn)行，防止焊接時(shí)的高溫燙壞油管接頭內(nèi)的密封圈。油管接頭擰緊時(shí)不能用力過(guò)猛，扭矩應(yīng)控制在25～35 N·m。

(3)下放鋼筋籠及澆筑。壓力箱下放至槽口位置時(shí)，在壓力箱承壓頂板向下1 cm處將主筋切斷，避免主筋受拉力對(duì)位移數(shù)據(jù)造成影響；壓力箱下部混凝土坍落度宜大于200 mm，便于混凝土在壓力箱處上翻，具體見圖3。

圖3 鋼筋籠(壓力箱)下放側(cè)視圖(放大)

(4)地下連續(xù)墻頂部管線保護(hù)。鋼筋籠澆筑完畢到現(xiàn)場(chǎng)開始檢測(cè)需相應(yīng)時(shí)間的休止期，需要在樁頭做好警示標(biāo)記，防止現(xiàn)場(chǎng)開挖，保護(hù)油管及位移管(位移護(hù)管頂部做封頭，防止水泥漿漏入；油壓管在接口位置外套PVC管或纏膠帶)，保證管線不受破壞。

(5)位移測(cè)量。切割位移護(hù)管，保持位移桿(內(nèi)管)超出護(hù)管15 cm，架設(shè)基準(zhǔn)梁(鋼管)，安裝位移桿托盤和位移傳感器；連接油泵試加壓，采用慢速維持荷載法分級(jí)加(卸)載，并讀取位移量。為保證檢測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)反映單幅地下連續(xù)墻承載力，試驗(yàn)檢測(cè)墻應(yīng)當(dāng)選取首開幅進(jìn)行，且在試驗(yàn)前不得進(jìn)行相鄰槽段地下連續(xù)墻施工。

(6)壓漿處理。檢測(cè)完成后，壓力箱打開，為保證試墻繼續(xù)作為工程墻使用，對(duì)壓力箱進(jìn)行壓漿處理，補(bǔ)強(qiáng)墻體強(qiáng)度，拔出位移桿，保留護(hù)管，護(hù)管外徑≥25 mm，滿足注漿要求。通過(guò)下位移管對(duì)壓力箱進(jìn)行壓水清洗，一管中壓入清水，另一管中冒出清水后開始?jí)簼{。泥漿水灰比0.5～0.6，壓漿量以從一根下位移管壓入，另一根下位移管冒出新鮮泥漿為準(zhǔn)。隨后封閉管頭采用壓力注漿，壓力大于2 MPa，壓漿量0.2～0.5 t(壓力、壓漿量雙重控制)。

4 試驗(yàn)結(jié)果

參考《建筑樁基自平衡靜載試驗(yàn)技術(shù)規(guī)程》(JGJ/T403-2017)[7]提出的計(jì)算方法，試驗(yàn)墻豎向抗壓極限承載力，計(jì)算公式為：

式中：Qu-試驗(yàn)墻豎向承載力極限值(kN)；Quu-上段墻的極限加載值(kN)；Qud-下段墻的極限加載值(kN)；W-荷載箱上段墻的自重與附加重量之和(kN)，附加重量應(yīng)包括設(shè)計(jì)墻頂以上超灌高度的重量、空樁段泥漿或回填砂、土自重，地下水位以下應(yīng)取浮重度計(jì)算；γ1-受檢墻的抗壓摩阻力轉(zhuǎn)換系數(shù)，宜根據(jù)實(shí)際情況通過(guò)相近條件比對(duì)試驗(yàn)和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)確定。當(dāng)無(wú)可靠比對(duì)試驗(yàn)資料和地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可取0.8～1.0,深墻及黏性土取大值，淺墻或砂土取小值。

圖4 試驗(yàn)墻豎向抗壓靜載試驗(yàn)

試驗(yàn)墻豎向抗壓靜載試驗(yàn)結(jié)果如圖4所示，試驗(yàn)墻的豎向抗壓極限承載力計(jì)算為：

下段墻(墻端)：加載至25 000 kN，在該級(jí)荷載作用下，墻頂總沉降量為0.67 mm<60 mm，沉降量及穩(wěn)定時(shí)間正常，Q-s曲線呈緩變形，見圖4(a)，s-lgt曲線平穩(wěn)(見圖4c)，s-lgQ曲線尾部未出現(xiàn)陡降直線段，見圖4(b)，卸載時(shí)回彈量為0.23 mm，回彈率為34.3%。根據(jù)極限承載力判定標(biāo)準(zhǔn)，下段墻(墻端)的豎向抗壓極限承載力測(cè)定值Qud達(dá)到25 500 kN。

上段墻：加載至25 500 kN，在該級(jí)荷載作用下，墻頂總上拔量為1.15 mm<40 mm，試驗(yàn)荷載達(dá)到設(shè)計(jì)要求，試驗(yàn)終止。根據(jù)極限承載力判定標(biāo)準(zhǔn)，上段墻的抗拔極限承載力測(cè)定值Quu取上一級(jí)荷載即25 500 kN。

荷載箱上段墻自重及附加重量W≈11 000 kN、深墻γ=1.0，根據(jù)公式計(jì)算，淺驗(yàn)墻豎向抗壓極限承載力取值40 000 kN。而設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為40 000 kN，故試驗(yàn)測(cè)定承載力符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，滿足工程要求。

5 結(jié)論

采用自平衡法對(duì)杭州蕭山國(guó)際機(jī)場(chǎng)三期項(xiàng)目陸側(cè)高鐵站工程進(jìn)行了地下連續(xù)墻的豎向承載力檢測(cè)試驗(yàn)，成功克服了傳統(tǒng)檢測(cè)方法的限制，具有安全、省時(shí)、省力、適用范圍廣和不受場(chǎng)地條件限制等特點(diǎn)。以本次試驗(yàn)為例，在墻身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，試驗(yàn)僅用半天便完成了各項(xiàng)承載力測(cè)定，為工程后續(xù)施工贏得了寶貴時(shí)間。工程以地下結(jié)構(gòu)為主，周邊臨近現(xiàn)有建筑物，試驗(yàn)場(chǎng)地范圍有限，檢測(cè)時(shí)僅占用了地下連續(xù)墻的原位場(chǎng)地，克服了場(chǎng)地條件的限制，且不影響周圍環(huán)境。