中鐵十七局集團(tuán)有限公司，山西 太原 030006

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，各種地下工程日益增多。地鐵作為便民工程，在這些地下工程中占據(jù)了較大的比例，而地鐵車站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工至關(guān)重要。文章重點(diǎn)介紹了富水軟弱地層中圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因以及相應(yīng)的解決辦法，對(duì)相同地質(zhì)條件下同類型深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

蘇州市軌道交通5號(hào)線竹輝路站為地下三層島式車站，車站凈長(zhǎng)302m，凈寬21.3m。5號(hào)線竹輝路站標(biāo)準(zhǔn)段坑開挖深度約24.66m，端頭井段約為26.36m，車站主體基坑采用1000mm厚的地下連續(xù)墻作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)段和端頭井段均設(shè)置六道支撐，其中第一道、第二道、第四道為混凝土支撐，其余均為鋼支撐?；颖Ｗo(hù)等級(jí)為一級(jí)。

1.2 地質(zhì)條件

竹輝路站位于蘇州市姑蘇區(qū)，場(chǎng)地地貌類型屬于長(zhǎng)江三角洲太湖沖湖積平原，地形較為平坦，地面標(biāo)高一般為3～5m，土層為第四系全新世至上更新世沉積的疏松沉積物，以黏性土為主，間夾砂性土，土層由上至下物理力學(xué)參數(shù)如表1所示。場(chǎng)區(qū)內(nèi)地表水系極為發(fā)育，地下水類型主要為潛水和承壓水。

表1 土層物理力學(xué)參數(shù)值

擬建場(chǎng)區(qū)內(nèi)原既有結(jié)構(gòu)地下室基坑存在土釘墻、錨桿等地下障礙物，是施工單位面臨的一大施工難題，因此施工單位在開展施工準(zhǔn)備工作前需要做好垃圾的清除工作，確保施工質(zhì)量。

1.3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工流程

竹輝路站車站主體基坑采用地下連續(xù)墻作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，采用鉆孔灌注樁作抗拔樁兼立柱樁。地下連續(xù)墻與鉆孔灌注樁在施工操作上具有一定的相似性，因此施工過程中的質(zhì)量缺陷與施工問題也類似。

（1）地下連續(xù)墻施工流程。首先進(jìn)行地下連續(xù)墻的成槽準(zhǔn)備工作，使用成槽機(jī)開挖溝槽，待溝槽開挖完成后放入鋼筋籠，并在鋼筋籠兩頭放入接頭箱，然后開展地下連續(xù)墻體的澆筑工作，使用導(dǎo)管緩慢注入混凝土，墻體成型后，拔出接頭箱，完成地下連續(xù)墻的施工。

（2）鉆孔灌注樁施工流程。采用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔灌注樁施工。首先埋設(shè)護(hù)筒，再安裝鉆機(jī)，確保鉆機(jī)的基礎(chǔ)穩(wěn)定以及垂直度偏差符合要求。在鉆孔的過程中，采用泥漿護(hù)壁，鉆孔完成后清孔，然后放入鋼筋籠，進(jìn)行樁身混凝土的澆筑工作。

2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷類型

2.1 槽壁坍塌

槽壁坍塌主要是在地下連續(xù)墻成槽過程中或槽段成型后下鋼筋籠和澆筑混凝土?xí)r，槽段內(nèi)槽壁局部發(fā)生坍塌；在鉆孔灌注樁成孔過程中或成孔后下鋼筋籠和澆筑混凝土?xí)r，孔壁局部發(fā)生坍塌。槽壁坍塌主要表現(xiàn)為槽段或孔內(nèi)泥漿液面突然下降，孔口冒細(xì)密的水泡；成槽機(jī)成槽過程中出土量增加，鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中進(jìn)尺變化緩慢。

槽壁坍塌的主要原因如下：（1）有軟弱土層或流砂土層，垂直節(jié)理發(fā)育；（2）泥漿配比選擇不當(dāng)，泥漿密度不足，無法形成堅(jiān)實(shí)護(hù)壁；（3）地下水位高，泥漿液面高度不足，或孔內(nèi)水壓降低；（4）泥漿不合格，質(zhì)量差，鹽、砂多，易沉淀，造成泥漿性能變化，不能護(hù)壁；（5）泥漿配制不符合要求，質(zhì)量不符合要求；（6）成槽成孔后鋪設(shè)時(shí)間過長(zhǎng)，未及時(shí)吊起鋼筋籠澆筑混凝土，泥漿沉降失去護(hù)壁功能；（7）漏漿或施工操作不慎導(dǎo)致槽內(nèi)泥漿水位下降，超過安全范圍，或因降雨導(dǎo)致地下水位急劇上升；（8）機(jī)組槽段被破壞段過長(zhǎng)或地面附加荷載過大。

2.2 漏漿

泥漿突然大量泄漏，槽內(nèi)泥漿液面迅速下降的現(xiàn)象稱為漏漿。原因是挖槽時(shí)遇多孔的礫石地層或落水洞、暗溝等特殊地質(zhì)，泥漿大量滲入孔隙、巖洞和溝以致流失。

2.3 槽孔偏斜、槽段縮孔

槽孔偏斜、槽段縮孔是指成孔后，槽孔向一個(gè)方向偏斜，垂直度超過規(guī)定數(shù)值，偶爾伴隨出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象，即施工孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑。槽孔偏斜的主要原因如下：（1）成槽過程中遇較大孤石、探頭石或局部堅(jiān)硬土層；（2）槽段施工范圍內(nèi)存在有傾斜度的軟硬地層交界巖面；（3）成槽施工時(shí)，當(dāng)一側(cè)為已澆筑的地下連續(xù)墻時(shí)，常使槽孔向土一側(cè)傾斜；（4）安裝鉆機(jī)時(shí)鉆桿未校正；（5）司機(jī)在操作時(shí)存在失誤。槽段縮孔的主要原因?yàn)殂@機(jī)鉆頭長(zhǎng)期磨損導(dǎo)致樁徑不足，泥漿比重過小以及下鋼筋籠、澆筑混凝土間隔時(shí)間過長(zhǎng)。

2.4 鋼筋籠與槽孔尺寸不符、鋼筋籠上浮

鋼筋籠吊放過程中，槽孔成型之后被卡住，無法完全置入槽孔中，因此在開展混凝土澆筑時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)鋼筋和混凝土一起上浮或是被卡在槽孔內(nèi)的現(xiàn)象。槽壁彎、凹、凸，鋼筋籠尺寸有偏差并在其縱向接頭彎曲，鋼筋籠的重量不足，鋼筋籠在吊放時(shí)發(fā)生形變或槽底出現(xiàn)沉渣等，均可能導(dǎo)致鋼筋籠難放入槽孔。若埋導(dǎo)管過深或混凝土澆筑速度慢，則鋼筋籠易被拖起，出現(xiàn)上浮現(xiàn)象。

2.5 導(dǎo)管涌泥、堵塞

在混凝土澆筑過程中，導(dǎo)管容易被堵塞，主要原因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)了涌泥現(xiàn)象，且這些泥土出現(xiàn)在夾層中。之所以會(huì)出現(xiàn)涌泥現(xiàn)象，原因在于第一次灌注的混凝土數(shù)量不足，且導(dǎo)管底距槽底的間距太大，無法對(duì)其進(jìn)行有效處理。導(dǎo)管在插入混凝土中時(shí)，導(dǎo)管的深度過淺，加上提上時(shí)的速度又過快，容易把泥漿帶入導(dǎo)管中，這樣就容易造成導(dǎo)管的堵塞。另外，混凝土坍落度及石頭直徑過大，砂率過小，澆筑間隔時(shí)間過長(zhǎng)等都容易導(dǎo)致導(dǎo)管被隔水塞卡住。

2.6 導(dǎo)墻破壞、變形

導(dǎo)墻發(fā)生坍塌、不均勻下沉、開裂和向內(nèi)坍塌的主要原因如下：導(dǎo)流墻的強(qiáng)度和剛度不足；基礎(chǔ)坍塌或沖刷；導(dǎo)墻內(nèi)沒有支撐；作用在導(dǎo)墻上的施工荷載過大。

2.7 槽段接頭滲漏水、連續(xù)墻混凝土繞流

基坑開挖后，易在槽段接頭處出現(xiàn)滲水、漏水、涌水等現(xiàn)象，或混凝土澆筑完成后地下連續(xù)墻兩側(cè)出現(xiàn)繞流現(xiàn)象，從而影響相鄰槽段施工。出現(xiàn)此質(zhì)量缺陷的主要原因是成孔施工時(shí)黏附在上段混凝土接頭面上的泥皮、泥渣未清除掉，下鋼筋籠澆筑混凝土或挖槽時(shí)出現(xiàn)塌方，導(dǎo)致地墻接縫處夾泥夾砂引起地墻接縫滲漏水。一般地下連續(xù)墻防繞流采取的措施是在工字鋼接頭兩側(cè)加焊鋼板，結(jié)合實(shí)際施工過程中的實(shí)際情況，工字鋼兩側(cè)焊接鋼板的防繞流措施效果有限，而在工字鋼內(nèi)外兩側(cè)各增設(shè)一道止?jié){鐵皮，采用雙重防繞流措施，能夠有效防止地墻兩側(cè)接縫處混凝土繞流。防繞流鐵皮施工如圖1所示。

圖1 防繞流鐵皮施工

2.8 樁身或墻身混凝土夾泥、夾砂

混凝土澆筑完成后，超聲波檢測(cè)顯示地下連續(xù)墻墻身或鉆孔灌注樁樁身混凝土存在泥砂夾層。樁身或墻身混凝土存在夾泥夾砂的原因如下：（1）管道攤鋪面積不夠，部分轉(zhuǎn)角無法澆筑，且充滿泥漿；（2）管道埋深不足，泥漿從底孔進(jìn)入混凝土；（3）管接頭不嚴(yán)密，泥漿滲入管道；（4）第一批澆筑混凝土澆筑不足，底部管道未封閉；（5）混凝土未連續(xù)澆筑，造成不連續(xù)或澆筑時(shí)間過長(zhǎng)，第一批混凝土初凝時(shí)失去流動(dòng)性，隨后澆筑的混凝土?xí)_破頂層而上升，導(dǎo)致混凝土中混有泥渣，形成夾層；（6）導(dǎo)管起升過快或探頭錯(cuò)誤，導(dǎo)管拔空，灌入泥漿；（7）澆筑混凝土?xí)r，出現(xiàn)局部塌孔的情況。

3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷的預(yù)防處理措施

3.1 槽壁坍塌的預(yù)防處理措施

針對(duì)一些特殊土層的成槽工作，如軟弱土層（豎節(jié)理發(fā)育）、流砂層，施工速度必須較慢，可適當(dāng)提高泥漿的密度，與地下水位相比，槽段內(nèi)液面的高度需要控制在0.5m以上的距離。施工前采用實(shí)驗(yàn)法配備泥漿，確保泥漿密度以及水質(zhì)符合相關(guān)要求，配備完成后讓其充分溶脹，并放置3h以后再使用。在施工時(shí)一定要注意，槽段內(nèi)不可直接投入火堿等，如果成槽點(diǎn)是在松軟砂層，要有效控制進(jìn)入的深度，避免出現(xiàn)擾動(dòng)過大的情況。為了減少暴露的時(shí)間，在槽段成孔之后，快速下放槽段鋼筋籠并完成混凝土澆筑。根據(jù)實(shí)際的施工情況，隨時(shí)調(diào)整泥漿密度、液面標(biāo)高。單元槽段幅寬、槽孔周邊地面荷載均要適當(dāng)，不能過大，要加快施工進(jìn)度，減少挖槽、混凝土澆筑時(shí)間，有效降低地下水水位，減少高壓水流的沖擊作用。對(duì)于一些局部坍塌的地方，可適當(dāng)增加泥漿的密度，若有坍土掉入，需及時(shí)利用設(shè)備抓出。如果坍塌過大，則可以摻入20%水泥及優(yōu)質(zhì)黏土進(jìn)行回填處理，靜待密實(shí)后繼續(xù)開展施工工作。

3.2 漏漿的預(yù)防處理措施

立即停止使用吸力泵，并迅速往導(dǎo)槽內(nèi)補(bǔ)充泥漿，增加砂層泥漿的黏度和密度；配制堵料，及時(shí)補(bǔ)充堵漿，保持槽內(nèi)泥漿液位正常；在水孔和盲溝內(nèi)填充優(yōu)質(zhì)的黏土，沉積密實(shí)后重新成槽。

3.3 槽孔偏斜、槽段縮孔的預(yù)防處理措施

若地下連續(xù)墻成槽或鉆孔灌注樁成孔過程中遇較大孤石、探頭石，在軟硬巖交界處應(yīng)放慢切割進(jìn)尺，合理安排切割順序。當(dāng)槽孔發(fā)生偏差時(shí)，應(yīng)查明偏差的位置和程度，一般可在抓斗上用刮刀上下掃孔，使槽壁平直。當(dāng)偏差嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)將砂黏土回填至偏差孔上方1m以上，待沉積密實(shí)后再進(jìn)行施工。

為防止槽孔偏差過大，可采取以下措施：（1）鉆機(jī)安裝時(shí)，轉(zhuǎn)盤與底座應(yīng)水平，起升滑輪邊緣、鉆桿固定孔與套管中心應(yīng)在同一軸線上，并經(jīng)常檢查校正；（2）由于活動(dòng)鉆桿較長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)時(shí)上部擺動(dòng)過大，必須在鉆架上加導(dǎo)向架，使鉆桿沿導(dǎo)向架向下鉆??；（3）逐根檢查鉆桿及接頭，及時(shí)調(diào)整；（4）停止鉆取，鉆完后立即更換鉆桿；（5）在傾斜軟硬地層鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)控制鉆桿進(jìn)尺，低速低壓鉆進(jìn)，或回填塊石，找平后再鉆進(jìn)。

3.4 鋼筋籠與槽孔尺寸不符、鋼筋籠上浮的預(yù)防處理措施

鋼筋籠與槽孔尺寸不符、鋼筋籠上浮的預(yù)防與處理主要分為兩個(gè)方面，一方面是控制成槽（成孔）質(zhì)量，另一方面是確保鋼筋籠的加工質(zhì)量。

在成槽（成孔）時(shí)，要注意以下要點(diǎn)：（1）選擇合適的坡口成形工藝，保證坡口質(zhì)量；（2）開槽過程中，要保證抓斗吃土均勻，垂直放下，嚴(yán)禁抓斗在空中落下吃土；（3）合理安排機(jī)組槽段、直線槽段的開挖順序，先挖兩側(cè)，再挖中間、角槽段，先挖短邊，再挖長(zhǎng)邊；（4）保證槽形成過程中抓取力平衡，能有效保證垂直度，并在開挖過程中遵循“慢抬慢放，嚴(yán)禁滿抓，順利入槽，順利出槽”的原則；（5）保持槽壁平整，如因槽壁彎曲而不能放入鋼筋籠時(shí)，應(yīng)修整后再放入鋼筋籠。

鋼筋籠的尺寸也要符合要求，控制好鋼筋籠外形尺寸，其截面長(zhǎng)寬應(yīng)比槽孔小11～12cm。為防止鋼筋籠上浮，可在導(dǎo)向墻上設(shè)置錨定點(diǎn)固定鋼筋籠。溝槽完成后，應(yīng)清除溝槽底部的沉淀物。澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)放慢澆筑速度，導(dǎo)管最大埋深應(yīng)大于6m。

3.5 導(dǎo)管涌泥、堵塞的預(yù)防處理措施

計(jì)算第一批混凝土澆筑量時(shí)，應(yīng)保證初澆量滿足要求，管口距槽底距離不小于1.5D（D為管徑），導(dǎo)管插入混凝土的深度不應(yīng)小于1.5m，測(cè)量混凝土的上升面，確定高度，然后吊起導(dǎo)管。當(dāng)槽底混凝土深度小于0.5m時(shí)，可重新澆筑隔水塞，否則，應(yīng)將管道吊出，并用吸風(fēng)機(jī)將槽底混凝土清理干凈，然后再澆筑混凝土，或?qū)Щ顒?dòng)底蓋的管道插入混凝土中再澆筑混凝土。立管內(nèi)徑應(yīng)比導(dǎo)管內(nèi)徑小1～2cm。按要求選擇混凝土配合比，嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，保持混凝土澆筑的連續(xù)性。在澆筑間隔期間，管道應(yīng)稍微上下升降。

混凝土澆筑過程中發(fā)生堵管時(shí)，可用敲擊、搖動(dòng)、振搗或上下?lián)u動(dòng)（高度在30cm以下）或用長(zhǎng)棒搗實(shí)管內(nèi)混凝土的方法疏通管道。若疏通無效，當(dāng)頂面混凝土尚未初凝時(shí)，應(yīng)將導(dǎo)管吊出，重新插入混凝土中，用吸風(fēng)機(jī)排出管內(nèi)泥漿，然后重新澆筑。

3.6 導(dǎo)墻破壞、變形的預(yù)防處理措施

嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求對(duì)導(dǎo)流墻進(jìn)行施工，確保導(dǎo)流墻內(nèi)的鋼筋能夠有效連接，可適當(dāng)加大導(dǎo)流墻深度，對(duì)導(dǎo)流墻開挖影響范圍內(nèi)的土體進(jìn)行加固。導(dǎo)流墻四周設(shè)排水溝，導(dǎo)流墻內(nèi)設(shè)臨時(shí)支撐。在導(dǎo)墻周圍分布施工荷載，使導(dǎo)墻受力均勻。拆除損壞或變形的導(dǎo)墻，用優(yōu)質(zhì)黏土（或摻適量水泥、石灰）回填夯實(shí)，并重建導(dǎo)墻。

3.7 槽段接頭滲漏水、連續(xù)墻混凝土繞流的預(yù)防處理措施

清槽的同時(shí)，用鋼絲刷或刮泥機(jī)將上縫混凝土表面的泥皮、淤泥清理干凈。如果滲漏少，可以用防水砂漿修補(bǔ)。當(dāng)滲涌水量較大時(shí)，可根據(jù)水量采用短鋼管或膠管排水，周圍可用砂漿封閉，然后在墻背進(jìn)行灌漿堵漏，最后封閉排水管。當(dāng)泄漏孔較大時(shí)，用砂袋反壓，然后用灌漿堵住泄漏點(diǎn)，滲漏點(diǎn)封堵完成后，再移除砂袋。

3.8 樁身或墻身混凝土夾泥、夾砂的預(yù)防處理措施

在寬槽段澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)設(shè)置2～3根管同時(shí)澆筑。導(dǎo)管埋入混凝土的深度為1.2～4m，導(dǎo)管接頭用螺紋套管連接，并用橡膠圈密封，以保證導(dǎo)管的嚴(yán)密性?；炷恋某鯘擦繎?yīng)符合要求，既能有效封閉管底，又有一定的沖擊量，能將管內(nèi)的泥漿擠出。同時(shí)，混凝土澆筑應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，中途停留時(shí)間不應(yīng)超過15min，槽內(nèi)混凝土上升速度不應(yīng)小于2m/h，導(dǎo)管上升速度不應(yīng)過快，但要快速澆筑，防止槽段倒塌，暴露時(shí)間過長(zhǎng)。

坍孔時(shí)，可將混凝土表面沉積的泥土吸出，繼續(xù)澆筑，同時(shí)增加泥漿密度。若混凝土凝固，可將導(dǎo)管吊出，拆除混凝土，重新下放導(dǎo)管，澆筑混凝土；若混凝土已凝固，出現(xiàn)夾層，拆除后還應(yīng)對(duì)夾層進(jìn)行灌漿加固。

樁身或墻身混凝土夾泥、夾砂的主要預(yù)防措施如下：（1）縮短成槽與灌注混凝土的間隔時(shí)間，避免槽段暴露時(shí)間過長(zhǎng)；（2）嚴(yán)格控制泥漿質(zhì)量，確保泥漿有足夠的護(hù)壁功能；（3）合理控制導(dǎo)管埋深，特別是遇砂層時(shí)，應(yīng)盡可能減小埋深，減小導(dǎo)管上下大幅度活動(dòng)給孔壁帶來的沖擊；（4）導(dǎo)管提升要平穩(wěn)，提升高度要經(jīng)計(jì)算確定，確保導(dǎo)管不能拔空至混凝土頂面。

3.9 障礙物清理

竹輝路站5號(hào)出入口施工范圍內(nèi)有一鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的地下通道，基坑范圍內(nèi)降水井及基底加固施工前需對(duì)該地下通道進(jìn)行拆除清障。

（1）清障深度小于4m。對(duì)于埋深小于4m的地下障礙物，清除障礙物前，要將需要清障的部分用灰線標(biāo)出，按1∶1坡度放坡開挖清障。開挖過程中，密切監(jiān)視土體位移情況，嚴(yán)防土體滑坡、坍塌。障礙物清除完成后，用黏土回填壓實(shí)整平，之后方可進(jìn)行后續(xù)施工。

（2）清障深度大于4m。對(duì)于埋深大于4m的地下障礙物，可用鋼套管輔助旋挖鉆機(jī)對(duì)其進(jìn)行清除作業(yè)。當(dāng)土壤被破壞時(shí)，旋挖鉆機(jī)會(huì)在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)緩慢地壓入鋼套管，采用120t履帶吊和專業(yè)抓斗清除套管內(nèi)泥土。安裝套管并繼續(xù)旋轉(zhuǎn)壓入，直到深度達(dá)到規(guī)定標(biāo)高。在障礙物處回填大顆粒礫石，沖擊錘用于沖擊障礙物和礫石，最后一次性清理障礙物和礫石。

4 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

蘇州地鐵竹輝路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中針對(duì)地下連續(xù)墻及鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量缺陷以及施工范圍內(nèi)既有障礙物的清除進(jìn)行了充分的研究論證，施工時(shí)針對(duì)性地采取了一系列技術(shù)措施，保證了竹輝路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量，既加快了施工進(jìn)度，又節(jié)約了工程施工成本。

4.2 社會(huì)效益

通過對(duì)竹輝路站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制，避免了在富水軟弱地層中因基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷而引發(fā)的基坑變形、地表沉降、基坑滲漏水等險(xiǎn)情的發(fā)生，有效降低了工程風(fēng)險(xiǎn)，將施工過程中高風(fēng)險(xiǎn)因素的社會(huì)影響降至最低。

5 結(jié)束語

綜上所述，蘇州地鐵竹輝路站深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的控制研究，解決了富水軟弱地層中地下連續(xù)墻及鉆孔灌注樁施工易出現(xiàn)的質(zhì)量缺陷及軟土地層中障礙物處理的難題，給項(xiàng)目帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益，為類似工程項(xiàng)目的實(shí)施提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，值得推廣與借鑒。