摘要: 地下連續(xù)墻施工中經(jīng)常會遇到高地下水位的情況，而地下水位對槽孔的穩(wěn)定性至關(guān)重要，特別是粉土粉砂層中的槽孔，由于地下水位影響，泥漿的固壁作用會大打折扣。本文結(jié)合工程實例，就高地下水位、粉砂土中連續(xù)墻槽孔的穩(wěn)定性進行探討研究。

關(guān)鍵詞: 地下連續(xù)墻;高地下水位;泥漿;基坑

某地鐵換乘車站，采用明挖法施工，基坑開挖最大深度約21.8m，采用連續(xù)墻+內(nèi)支撐圍護結(jié)構(gòu)體系，連續(xù)墻厚1000mm，墻深37.5m，為柔性接頭形式。車站位于城市老城區(qū)，且地勢較周邊低洼，地下水位至地表，地面平均標高為1.0，在-6～-14標高范圍內(nèi)，是極不穩(wěn)定的粉土和粉砂土層，對工程特別是地下連續(xù)墻的施工極為不利。本文對這種高地下水位粉土層中連續(xù)墻槽孔穩(wěn)定性進行研究，便于更好的控制連續(xù)墻的施工質(zhì)量。

不考慮土體拱效應(yīng)時，高地下水位中，連續(xù)墻槽孔穩(wěn)定安全系數(shù)可按如下公式求解:

式中分別為土層和泥漿的浮容重，單位為;

為土層內(nèi)摩擦角;

為土層的粘聚力;

為泥漿膠凝體的不排水抗剪強度(膨潤土泥漿取;加重泥漿取);

為連續(xù)墻幅寬(本文結(jié)合工程實際，取);

為連續(xù)墻頂施工荷載(本文取);

為連續(xù)墻槽孔計算深度;

根據(jù)上式，④-1～④-2粉土層中不同泥漿比重下槽孔穩(wěn)定安全系數(shù)見下表:

根據(jù)表中計算可知，不管采用膨潤土泥漿或是加重泥漿都無法保證在高地下水位、粉土層中槽孔的穩(wěn)定性，而加大泥漿的比重對槽孔的穩(wěn)定性作用極為明顯。

由于意識不足，在本工程的一期的地下連續(xù)墻成槽施工中在粉土層出現(xiàn)多處塌孔現(xiàn)象，嚴重影響了連續(xù)墻的質(zhì)量，基坑開挖時在粉土層中有大量的混凝土鼓包，同時接縫出現(xiàn)多處滲漏，造成的損失巨大，工期嚴重滯后，這直接促使項目部技術(shù)人員研究采取其他的技術(shù)措施。

既然加大泥漿比重對于高地下水位、粉土層中的槽孔穩(wěn)定也無濟于事，那就要考慮其他措施控制槽孔的穩(wěn)定，而最經(jīng)濟、合理、有效的方案莫過于降低地下水位，使槽內(nèi)泥漿壓力與槽壁土層側(cè)壓力平衡，以下對此進行深入探討。

由于本工程周邊控制保護建筑多，且緊鄰城市主干道，降水時必須考慮因此產(chǎn)生的危害，確保周邊環(huán)境安全。本文采用朗肯土壓力理論及等效應(yīng)力原理確定槽孔穩(wěn)定的臨界水位降。

槽孔土層側(cè)向壓力按朗肯土壓力理論，可以表示為:

根據(jù)等效應(yīng)力原理，槽孔內(nèi)某一深度處泥漿的壓力大于該處土體壓力時槽孔是穩(wěn)定的，即:(其中為安全系數(shù)，本文取)

本文在分析過程中，成槽泥漿采用膨潤土泥漿，比重取1.05，下圖為不同地下水位情況下，槽孔內(nèi)泥漿壓力與槽孔土層側(cè)壓力曲線關(guān)系圖。

由圖可知，地下水位為③層頂部(標高-2.0)時，粉土層④-1、④-2中槽孔均是不穩(wěn)定的!而當(dāng)?shù)叵滤唤抵立蹖拥撞?標高-6.0)時，兩粉土層中任意位置處的泥漿壓力均大于孔壁土層側(cè)壓力，亦即泥漿能夠平衡土體側(cè)壓力，槽孔是穩(wěn)定的。據(jù)此可知，保證槽孔穩(wěn)定的臨界水位必位于③層土體中。

根據(jù)槽孔穩(wěn)定安全系數(shù)公式，槽孔深度越大，安全系數(shù)越小，槽孔越不穩(wěn)定，現(xiàn)分別以兩粉土層底作為計算點，分析能同時滿足兩處槽孔穩(wěn)定條件的臨界水位。設(shè)地下水液面離③層土頂部為，要保證槽孔的穩(wěn)定，在④-1、④-2兩粉土層中地下水位降必須同時滿足穩(wěn)定性要求，即:

根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)，分別求得:

因此，要保證該粉土層中槽孔穩(wěn)定，只能取，地下水位降，即地下水位液面需降至標高時方能滿足成槽施工時槽孔的穩(wěn)定。

在本工程后期連續(xù)墻施工時，在成槽孔兩側(cè)設(shè)置輕型井點，同時設(shè)置觀測井，根據(jù)施工需要并結(jié)合周邊環(huán)境，定時、定量、按需抽降地下水，在成槽時實時監(jiān)測降水效果，并在臨近地表設(shè)置沉降觀測點，確保降水時周邊環(huán)境安全。采取降水措施后施工的連續(xù)墻沒有出現(xiàn)槽孔失穩(wěn)坍塌現(xiàn)象，效果非常明顯，有效保證了連續(xù)墻的施工質(zhì)量，大大降低了連續(xù)墻接縫在基坑開挖時出現(xiàn)滲漏的風(fēng)險。

以上通過定量的方法確定高地下水位、粉砂土層中槽孔穩(wěn)定性與地下水位之間的關(guān)系，利于指導(dǎo)連續(xù)墻的施工。經(jīng)實際應(yīng)用檢驗，作用非常明顯。

當(dāng)然，除了地下水位，影響槽孔穩(wěn)定性的因素還有很多，因此，在連續(xù)墻施工時需輔以其他措施保證槽孔的穩(wěn)定，比如提高泥漿性能、合理組織施工、適當(dāng)調(diào)整連續(xù)墻幅寬、控制施工時間，對不穩(wěn)定的回填土進行換填后施工導(dǎo)墻等。對于粉砂土層中的槽孔，必須綜合各種措施，方能確保槽孔的穩(wěn)定。

參考文獻:

[1]叢藹森 地下連續(xù)墻的設(shè)計施工與應(yīng)用北京 中國水利水電出版社2000.10