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本着节约建筑成本以及缩短施工工期的原则,新近设计修建的地铁车站除端头井以外的标准段往往不再建造内衬墙,取而代之的是以地下连续墙直接作为施工时的临时维护结构以及使用期间的永久结构———侧墙 。上海轨道交通2号线西延伸工程虹桥临空园区站便是这样一座典型的单衬车站。在这种情况下,地下连续墙的防渗漏直接关系着整个工程质量以及施工时期基坑的稳定和安全 。
1渗漏的主要部位及原因分析
1.1基于结构考虑的渗漏部位及原因分析
在本工程中,于结构上考虑的连续墙渗漏主要是墙缝渗漏和预埋接驳器部位渗漏 。纵观以往同类工程,根据长期的地铁工程经验,可以认为这两部位的渗漏正是连续墙施工的两大顽症。
施工缝的渗漏水一直以来是土木工程界的难题,在连续墙施工中则更为突出 。在采用传统接头管的地下墙施工中,液压抓斗在开挖紧靠墙体接头一侧的槽孔时,不可避免地会碰撞或啃坏墙体接头,使墙体接头凹凸不平;尽管在成槽后进行刷壁,但是在刷除墙体接头凸面上土碴泥皮的同时,也将泥浆搪进了接头的凹坑之中 。因此,成墙之后,墙体接缝处的渗漏水现象仍然很常见。
在地下墙钢筋笼内设置了大量与主体结构相连接的接驳器 。由于接驳器数量较多,间距较小,并且集中在一个层面上,容易形成一个隔断面,混凝土的骨料难以充填至两层接驳器间 。在这些部位,常由于混凝土不密实而产生渗漏水现象。
1.2基于混凝土自身考虑的渗漏原因分析
地下连续墙所用的是抗渗混凝土 。混凝土的抗渗性也称不透水性,是混凝土物理力学性能中的重要一项,通常用渗透系数k0来评定;k0越小,则抗渗性越好 。一般地,影响混凝土抗渗性的因素有以下几项。
(1)水灰比
水灰比越大,空隙率越大,抗渗系数也随之增大。图1为水灰比与渗透系数的关系曲线[1] 。
(2)养护龄期
随着混凝土养护龄期的增加,水泥浆水化作用逐渐完全,水化产物(凝胶体)填充毛细孔,降低了混凝土的透水性 。表1为水泥浆渗透系数与养护龄期的关系表[1]。
(3)粗骨料最大粒径
在水灰比固定的情况下,石子最大粒径越大,混凝土的抗渗性越差 。图2为粗骨料最大粒径为80mm、40mm及25mm的混凝土扩散系数对混凝土抗渗性的影响[1] 。
(4)外加剂
混凝土的抗渗能力随含气量的增加而提高。表2为掺引气剂混凝土的抗渗性[1];表3为掺木质素磺酸钙混凝土的抗渗性[1] 。
(5)混凝土的密实性
混凝土自身越密实,则其抗渗漏性能越好 。由于地下连续墙混凝土的浇筑属于水下浇筑混凝土,其特殊的构造导致了不能对混凝土进行机械振捣。在这种情况下,主要依靠混凝土的自重使其密实,这种混凝土即自密实混凝土 。而影响其自密实性能的主要为:粗骨料与固体混凝土的体积比,细骨料与砂浆的体积比以及水灰比 。一般地,粗骨料与固体混凝土的体积比越小,细骨料与砂浆的体积比越小;而水灰比越大,则自密实性越好。
2本工程中所采取的有效防渗漏措施
2.1针对连续墙结构采用的防渗漏措施
(1)在东西端头井(双衬墙)连续墙施工中,采用了复合锁口管连接的墙体接头新工艺 。其基本原理为:用接头箱和反力管复合而成的复合接头管代替单根接头管,把普通接头管当作止水接头(如图3所示) 。
(2)在标准段(单衬墙)连续墙施工中,采用了刚性十字钢板接头。将十字钢板焊接在连续墙钢筋笼上,利用接头箱保护成墙后的墙体接头面,待吊放钢筋笼之前拔出接头箱。采用这种刚性接头可在很大程度上减少连续墙接缝的漏水情况,可有效保证单衬墙防渗漏水的施工质量 。
(3)为了防止预埋接驳器的部位渗漏水,在预埋接驳器迎土面加焊了防水钢板(如图4所示) 。
2.2针对混凝土采取的防渗漏措施
根据混凝土水灰比对其抗渗性的影响关系曲线,综合考虑自密实混凝土的生成条件,结合以往的施工经验和现场的实际施工情况,浇筑连续墙所用的混凝土采用的水灰比为0.447,粗骨料粒径为5～25mm,外加剂为0.2%的木质素磺酸钙,粗骨料与固体混凝土的体积比为0.38,细骨料与砂浆的体积比为0.40。由于高水位地下水的存在,地下连续墙养护龄期可视作足够长,从而肯定其对提高抗渗性的影响 。
3影响连续墙接缝渗漏水的主要因素及控制方法
连续墙施工完成后,在开挖基坑以及施做主体结构时,连续墙接缝的渗漏水程度,往往会因为某种因素而加剧,概括地说有以下几种:
①连续墙的不均匀沉降导致了接缝处的相对滑动 。如果此接缝漏水,必将导致漏水程度加深,从而增加了封堵的难度。而连续墙墙趾注浆的效果,则直接影响着其不均匀沉降;为了减少连续墙的不均匀沉降,墙趾注浆的质量应该严格控制 。
②基坑开挖后,连续墙的变形对接缝和裂缝宽度的影响 。基坑开挖初期,随着时间的推移导致变形加大,加剧了接缝和裂缝的渗漏水。在实际施工中,要求基坑开挖做到快挖快撑,从而控制好连续墙的变形 。
4结论
(1)地下连续墙渗漏较严重的部位集中在接缝处以及预埋接驳器等部位 。防渗漏方案的设计以及施工,应以此为重点。
(2)混凝土的水灰比、养护龄期 、粗骨粒最大粒径 、是否掺入外掺剂(主要指引气剂)以及混凝土自密实性能,直接影响了其自身的抗渗性能,故合理选择相关参数也是混凝土具有良好抗渗性的保证 。
(3)采用复合锁口管连接的墙体接头工艺,以及使用刚性十字钢板接头是预防地下连续墙接缝渗漏水非常有效的方法;而在预埋接驳器部位迎土面焊接防水钢板,则可以大幅度减少接驳器部位的渗漏水 。这些方法可以推广使用。
(4)严格控制好墙趾注浆的质量以及在开挖过程中连续墙的变形,可以降低将来可能出现的接缝漏水程度。
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