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        深基坑圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定性控制措施

        2018-10-21 21:27:21葉登
        裝飾裝修天地 2018年6期
        關(guān)鍵詞:控制措施穩(wěn)定性

        葉登

        摘 要:地下連續(xù)墻施工中的槽壁穩(wěn)定性控制是地下連續(xù)墻施工的關(guān)鍵,直接關(guān)系到基坑施工的安全。首先探討了地下連續(xù)墻槽壁失穩(wěn)機理,分析了影響槽壁穩(wěn)定的土體抗剪強度、土層地質(zhì)條件、護壁泥漿性能、泥漿液面超高等關(guān)鍵因素。

        關(guān)鍵詞:深基坑圍護;結(jié)構(gòu)地下連續(xù);墻槽壁;穩(wěn)定性;控制措施

        1 引言

        地下連續(xù)墻作為深基坑圍護結(jié)構(gòu),因其突出的整體性和抗?jié)B漏性等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用,特別對于緊鄰建構(gòu)筑物的深基坑圍護,更傾向于采取地下連續(xù)墻形式。但是,地下連續(xù)墻施工中須重點關(guān)注成槽槽壁穩(wěn)定性的控制。自地下連續(xù)墻推廣應(yīng)用以來,因槽壁坍塌而導致圍護結(jié)構(gòu)侵界、地下壓力管線爆裂、臨近建構(gòu)筑物產(chǎn)生不可逆破壞等質(zhì)量安全事故時有發(fā)生,尤其在周邊環(huán)境復(fù)雜的軟弱地層進行地下連續(xù)墻施工,成槽過程中的槽壁穩(wěn)定性控制更為關(guān)鍵。

        2 槽壁失穩(wěn)機理

        地下連續(xù)墻成槽施工,由于土體卸載,導致地層的原有應(yīng)力平衡受到破壞,應(yīng)力場發(fā)生重新分布,進而將引起周邊環(huán)境的隨動變化,故最大限度地保持成槽階段土體的應(yīng)力平衡至關(guān)重要。槽段開挖前土層的水平應(yīng)力為

        [σ土]=[γ][i=1nγiHi]

        式中:K為土層水平側(cè)壓力系數(shù);γ為各層土體容重;H為各層土體厚度。

        槽段開挖后,地層的水平應(yīng)力如果未得到平衡,在水平應(yīng)力作用下,土體將會發(fā)生向槽段內(nèi)的位移并持續(xù)發(fā)展,最終導致槽壁坍塌失穩(wěn)。因此,地下連續(xù)墻成槽時,必須保證槽壁的應(yīng)力平衡,施工中一般采用護壁泥漿來平衡地層的水平應(yīng)力。護壁泥漿壓力為

        [σ泥]=[γ泥h]

        式中:γ泥為泥漿重度;h為泥漿面深度。

        在護壁泥漿作用下,作用于槽壁的水平應(yīng)力差為

        [Δσ=][σ土]-[σ泥]=[K][i=1nγiHi]-[γ泥h]

        在應(yīng)力差的作用下,將導致槽壁產(chǎn)生位移。如果Δσ為正值,槽壁將向槽段內(nèi)位移;如果Δσ為負值,槽壁將向槽段外位移。槽壁向槽段內(nèi)位移時,土體壓力將由靜止狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訝顟B(tài),有效降低了土體的側(cè)向壓力,并最終與護壁泥漿壓力平衡。

        3 影響槽壁穩(wěn)定性主要因素分析

        根據(jù)槽壁坍塌的位置,項目部從微承壓水、含砂層埋深以及厚度、施工超載、泥漿液面高度以及泥漿質(zhì)量密度、地下連續(xù)墻形狀等幾個方面來分析坍塌的原因。由于開挖的長度大于槽壁寬度,因此在槽開挖過程中,采用平面應(yīng)變問題對成槽開挖過程進行模擬。采用Mohr-Coulomb模型作為土體的主要模型,在整個模擬期間,計算公式見式

        P=γZ

        式中:

        Z——深度;

        γ——泥漿重度,并使用換算等效荷載代替泥漿壓力。

        3.1 來自微承壓的具體影響

        粉質(zhì)黏土夾粉土層中,局部含有大量粉土粉砂。在所有地層當中,該層顯得較為薄弱;在模擬過程中,泥漿的整體質(zhì)量密度為1.20kg/m3,泥漿液面高度應(yīng)為地面標高-0.20m。對比不同微承壓水水頭高度以及有無微承壓水時,地表和連續(xù)墻槽壁的變化特征如圖1所示。從圖1可分析得出,槽壁水平出現(xiàn)較為明顯的變形,主要是因為微承壓水水頭高度加大。當微承壓水水頭高度出現(xiàn)了變化,上升為6m的時候,槽壁水平發(fā)生的變形變化也比較明顯;當微承壓水水頭高度繼續(xù)上升為10m的時候,土體遭受到不同程度的破壞,要想平衡由于水土壓力所造成的損失,增加泥漿的質(zhì)量密度以及促使液面高度不斷提升是2個主要的解決措施。

        3.2 施工超載的影響

        在整個施工進程當中,受到來自施工機械的影響,地表會出現(xiàn)超載的現(xiàn)象。由于微承壓水會產(chǎn)生一定的作用,所以一定要對其進行充分考慮之后,再把施工超載在0、20、40、60、80kN/m2等狀態(tài)下槽壁的具體變形計算出來。

        在超載值從小到大的變化過程中,槽壁水平變形也跟隨變大。如果超載小于60kN/m2,即使超載值增加,也不會給槽壁水平方向帶來明顯變形;如果超載處在大于60kN/m2狀態(tài)下,那么槽壁水平變形情況較為明顯;如果超載處在100kN/m2狀態(tài)下,土體則會出現(xiàn)遭受破壞的現(xiàn)象,槽壁的穩(wěn)定性將會遭受到不同程度的影響;如果超載位置發(fā)生改變,超載位置距離槽壁越遠,槽壁的水平變形越小。

        4 工程應(yīng)用實例

        4.1 工程概況

        某車站位于某市兩主干道交匯處,為地下三層島式車站,基坑形狀類似于馬蹄形。主體結(jié)構(gòu)外包尺寸為143.4m(長)×25.4m,異形區(qū)寬度大,最大外包寬度54.55m,圍護結(jié)構(gòu)全部為地下連續(xù)墻,地下連續(xù)墻共75幅,鋼筋籠吊裝長度最淺為43.11m,最深52.81m。

        4.2 槽壁穩(wěn)定性控制措施

        (1)泥漿配制。泥漿是平衡地層壓力、維持槽壁穩(wěn)定的重要措施。施工中基于地層情況和槽段設(shè)計情況,配制專用優(yōu)質(zhì)泥漿,設(shè)定適度的泥漿重度,平衡地層水平壓力;同時,控制泥漿在砂性較重的層的失水特性,充分發(fā)揮護壁泥漿的膠凝作用和泥漿失水而形成的泥皮對穩(wěn)定槽壁的有利作用,確保槽段施工全過程槽壁穩(wěn)定性得到有效控制。

        (2)泥漿液面超高。考慮到地下水位較高。且雜填土層較厚的不良地質(zhì)條件,施工中采用泥漿超高措施,確保泥漿液面高于地下水位2m~3m,以降低泥漿液面因漏失而導致槽壁失穩(wěn)的風險,從而提高護壁泥漿穩(wěn)定槽壁的可靠性。

        5 結(jié)語

        地下連續(xù)墻的成槽穩(wěn)定,受多因素影響,施工中需予以重視。一般的黏性地層,通過優(yōu)化護壁泥漿性能、提高泥漿液面超高等措施,對槽壁的穩(wěn)定具有良好效果;對砂性較重地層,尤其是地下水位以下的砂性地層,則應(yīng)謹慎對待,采用三軸攪拌樁進行成槽前的主動土體改良是行之有效的措施。

        參考文獻:

        [1] 李生才,鄧文樵.泥漿護壁機理的研究[J].阜新礦業(yè)學院學報,1990(2).

        [2] 李小青,潘鴻寶.成槽作業(yè)中泥漿的護壁作用分析[J].探礦工程,2001(4):21~23.

        [3] 李會民,鄧士川.地下連續(xù)墻槽壁穩(wěn)定模型試驗及極限平衡狀態(tài)的研究[J].陜西建筑,1992(3).

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