地铁车站地下连续墙露筋事故原因分析及处理
摘 要: 结合国内部分城市地铁车站地下连续墙露筋事故处理工程实践，根据现场勘查和数据采集分析，对地下连续墙露筋原因进行分析；通过数值分析计算，对土层参数、施工荷载、场地条件以及泥浆密度等因素对槽壁变形的影响进行分析，并据此提出相应对策。对露筋处理方法及效果进行比较总结，为今后类似工程问题的避免和处理提供依据。
关键词: 地铁车站；地下连续墙；露筋；数值分析
对于地下结构而言， 保护层厚度是结构安全和耐久性的保证［1，2］。钢筋混凝土保护层的失效,会引起构件内钢筋锈蚀,降低结构的耐久性,影响构件的承载力［3］。随着国内地铁工程大量开展， 施工中越来越多发现地下连续墙主筋外露现象，严重影响结构安全及使用。本文结合国内某沿海地区城市地铁车站地下连续墙露筋处理工程实践，对露筋原因及处理措施进行研究，以期对今后类似工程现象的避免及事故处理提供借鉴。
1 工程概况
地铁车站位于东部沿海地区某城市， 主体沿城市主要交通干道骑跨路口设置，车站一侧紧邻河道。车站总长约470 m，最大净宽20.3 m，底板埋深约16.7 m。 设计采用地下连续墙， 标准段地下连续墙墙深30.58 m，端头井地下连续墙深33.80 m，墙厚800 mm。 主体基坑采用钢支撑体系，标准段沿竖向设置4道支撑，端头井设5道支撑。
车站骑跨道路两侧分成两个施工区域。由于道路影响及施工场地限制，连续墙成槽过程中，成槽机具只能走在基坑内侧，坑内施工场地未作硬化处理。
根据现行规范及设计要求， 连续墙迎土面保护层厚70 mm，背土面保护层厚50 mm。 开挖后发现部分地下连续墙有大面积露筋现象， 为探清地下连续墙迎土面和背土面保护层厚度分布， 现场对地下连续墙进行钻芯取样，发现迎土面保护层厚度大部分在7cm以上，满足设计要求，背土面保护层厚度在0～4.5cm之间。
2 露筋原因分析
槽段深度方向0~15 m范围为砂性土，根据软土地区连续墙施工经验，砂性土中较易出现槽壁坍孔，因此，砂性土中泥浆密度比粘性土大。由于施工机具位于坑内侧，这增加了连续墙槽段背土侧的地面超载，导致坍孔量大于迎土侧，因此背土侧保护层厚度减薄情况比迎土侧严重，这与地下连续墙露筋调查结果相吻合。
综合上述分析， 认为导致地下连续墙露筋的主要原因有：
（1）砂性土层中泥浆护壁挖槽易出现槽壁坍塌从而导致墙体颈缩；
（2）泥浆密度不当易导致坍孔；
（3）放置钢筋笼等施工工序操作不当；
（4）路面未硬化，成槽机超、偏载引起的护壁变形导致槽段截面颈缩。
考虑到连续墙背土面大面积出现露筋， 而大部分迎土面混凝土保护层厚度基本满足要求，因此，施工机具超、偏载及路面未硬化可能是主要原因。
为进一步明确露筋原因，根据上述分析结果，对泥浆密度、机具超载、路面硬化对槽壁变形的影响进行分析计算。
3 槽壁变形计算
3.1 计算方法
采用有限元进行计算，槽孔深取34m，槽宽取0.8m，超载距槽孔1.0m。 为分析泥浆密度、机具超载、路面硬化对槽壁变形的影响，计算分6种载荷工况（表1）。
3.2 计算结果及分析
3.2.1 超、偏载对槽壁变形的影响
图2为正常施工条件下，背土侧有成槽机具超载作用和无超载作用下槽壁变形曲线对比。
由图2可看出，槽壁机具超、偏载作用下，槽壁变形增大2 cm，影响深度在18 m以上深度范围。 即正常条件下，槽壁机具行走一侧槽壁变形往往比对侧大。
3.2.2 路面条件对槽壁变形的影响
图3为成槽机具行走一侧，路面硬化和不硬化条件下，槽壁变形曲线对比。
由图3可看出，施工机具超载时，槽壁变形明显增大；路面硬化条件下，深度方向0~18 m范围变形约2.5cm； 路面不硬化条件下变形比硬化条件下增大 2~3cm，最大变形达7 cm，变形扩散深度增加约5 m。
3.2.3 泥浆密度对槽壁变形的影响
图4为正常路面硬化施工条件下，不同泥浆密度下地下连续墙变形曲线。
由图4 可看出 ， 泥浆密度由 1.14 g/cm3增大到1.20 g/cm3时，最大变形可减小约1 cm， 即泥浆密度对槽壁变形有一定的影响，主要影响区域在砂性土层，但相比成槽机具超载引起的变形而言并不显著。
4 露筋处理方案
（1）喷射混凝土补强。针对开挖面一侧大量露筋，保护层严重缺失情况， 对有露筋缺陷的地下连续墙采用喷射高强混凝土工艺进行缺陷修复， 以增加围护墙体刚度，防止墙体过大变形。
（2）增设腰梁、支撑。 地下连续墙作为基坑围护结构兼做车站永久结构的一部分，其变形影响基坑的安全性，同时开挖期间的过大变形将影响内衬墙的厚度，从而影响永久结构的耐久性。为控制墙体过大变形，施工中加强墙体变形监测，必要时可增设一道腰梁及支撑。
（3）掏槽开挖及止水堵漏。为控制围护墙体变形，先沿连续墙面切槽开挖，进行堵漏和喷射混凝土之后，再开挖基坑中间的土体，以便控制墙体的变形。
5 结语
综上分析可得出以下结论：
（1）正常施工条件下，槽壁机具行走一侧槽壁变形比对侧变形大， 施工机具引起的附加槽壁变形主要分布在地表以下0~15 m；
（2）施工机具偏载作用下，路面不硬化条件下槽壁变形增大3 cm，最大变形达到7 cm，主要影响深度为地面以下15 m， 槽壁机具行走侧路面硬化对控制变形作用显著；
（3）砂性土层中， 泥浆密度由1.14 g/cm3增大到1.20 g/cm3时对控制槽壁变形不起显著作用；
（4）对开挖面侧露筋墙体采取喷射混凝土加强，处理适当， 对迎土面露筋墙体加固措施可采取地基加固措施；
（5）砂性土层中，除从施工控制角度减小槽壁变形外，通过试验改良泥浆配合比是防治泥浆护壁坍落和控制槽壁变形的有效途径。
参考文献
［1］薛军等. 混凝土保护层厚度和质量对结构承载力和耐久性的影响［J］.建筑与工程,2007, (16):368-369.
［2］王青,徐港.混凝土结构保护层作用及厚度取值分析 ［J］.三峡大学学报（自然科学版）,2007,29（4）:317-320.
［3］宋夏明.钢筋混凝土保护层剥落露筋分析防治谈 ［J］.中国高新技术企业，2007, (8):200，203.
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