地下連續(xù)墻槽壁中加固方案設(shè)計與效果分析

1、<p>　　地下連續(xù)墻槽壁中加固方案設(shè)計與效果分析</p><p>　　摘要：地下連續(xù)墻槽壁坍塌困擾施工，高壓旋噴樁可以對軟弱地基進(jìn)行加固。通過對上海市銅山街某項目的分析，說明高壓旋噴樁可以對槽壁進(jìn)行加固，加固效果良好。高壓旋噴樁施工參數(shù)的選擇和開挖時間的控制對于槽壁加固效果具有決定性的作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：槽壁加固陽角高壓旋噴樁 </p><

2、p>　　中圖分類號： TU74文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A </p><p>　　地下連續(xù)墻由于其抗?jié)B性好、強(qiáng)度高、適宜城市施工等優(yōu)點而得到了廣泛應(yīng)用，而槽孔的坍塌問題一直困擾著地下連續(xù)墻的施工和墻體質(zhì)量的保證。上海地區(qū)工程地質(zhì)條件較差，第四紀(jì)沉積土大面積覆蓋，地下水位埋深淺，造成了在該地區(qū)開挖的地下連續(xù)墻槽孔較高比例的坍塌。 </p><p>　　為了保證施工的順利進(jìn)行和建成后墻體的質(zhì)量，專業(yè)技

3、術(shù)人員采用多項措施對槽壁進(jìn)行保護(hù)。主要可分為兩類：（1）改變外部因素，即增加泥漿重度，改善施工環(huán)境，減少機(jī)械擾動等；（2）改變土體性質(zhì)，通過一定的軟弱地基加固技術(shù)，將一定范圍內(nèi)的原土體進(jìn)行加固，人為的增加其強(qiáng)度。以上兩種方法都能提高槽壁的穩(wěn)定性，后者的投入往往能夠取得較好的加固效果。 </p><p><b>　　1 工程概況 </b></p><p><b&g

4、t;　　1.1項目簡介 </b></p><p>　　上海市銅山街舊改南塊項目，南臨浦東大道，東至民生路，西至桃林路中歐地塊，北至昌邑路。本工程設(shè)置兩層地下室，基坑挖深為10.20—12.70m，地下連續(xù)墻部分共47幅槽段，墻厚分800mm與1000mm，高度從25.0m—46m，槽孔深度為25.6—46.6m。 </p><p>　　1.2工程地質(zhì)條件 </p>

5、<p>　　工程場地位于長江三角洲入海口東南前緣，其地貌屬于上海地區(qū)四大地貌單元中的濱海平原類型。場地地基土均屬第四紀(jì)松軟沉積物。為方便分析與計算，將土層性質(zhì)均值化，等效土體重度取 KN/m3，等效內(nèi)聚力 kPa，等效摩擦角。上海市地下水位埋深常年在0.5-1.5米之間。 </p><p><b>　　2槽孔坍塌情況 </b></p><p>　　在槽孔開

6、挖期間，針對不同形狀和厚度的槽段，出現(xiàn)了不同情況的坍塌。坍塌判斷依據(jù)主要為：在開挖過程中，上提抓斗需要較大拉力，在進(jìn)行新的回次抓土?xí)r不能下放到底；在灌注水下混凝土階段，充盈系數(shù)過大，這都表明槽壁土體已經(jīng)坍落。 </p><p>　　以下是該地層坍塌的幾個特點： </p><p>　?。?）坍塌現(xiàn)象普遍存在。在所有槽段中，在開挖過程47個不同形狀的槽段，按照混凝土灌注充盈系數(shù)（以下簡稱充盈系

7、數(shù)，確定方法為實際混凝土澆筑量除以理論量）大于102%來判定，有32個槽段出現(xiàn)了坍塌；22個槽段坍塌較嚴(yán)重，充盈系數(shù)超過了105%；6個槽段坍塌十分嚴(yán)重，超過了120%。 </p><p>　?。?）坍塌的深度大致在相同的埋深上。通過坍塌槽段的超聲波檢測圖像分析可以發(fā)現(xiàn)，一般坍塌的位置處在2-4米之間，另外在下部12到14米處也出現(xiàn)了局部垮塌。 </p><p>　　圖1-1其中一矩形槽段

8、的超聲波檢測圖 </p><p>　?。?）其他形狀的槽段比矩形槽段坍塌程度更加嚴(yán)重。根據(jù)形狀可以將項目中槽段分為T形、偏T形、鈍角形和矩形，經(jīng)過統(tǒng)計各個形狀槽段的充盈系數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，T形和偏T形槽段坍塌最為嚴(yán)重，鈍角其次，矩形穩(wěn)定性最好。 </p><p>　　槽壁加固前各形狀槽段 </p><p>　　混凝土澆筑充盈系數(shù)統(tǒng)計表 </p><p&

9、gt;　?。?）在T形槽段呈現(xiàn)陽角面槽壁坍塌更為嚴(yán)重，對應(yīng)面相對較好。分析T形超聲波深度及垂直度檢測圖像可以發(fā)現(xiàn)，槽壁坍塌面都在陽角附近。如圖5-2為T形槽段E3-1的超聲波檢測圖像，右邊圖像為陽角面，2-4米出現(xiàn)了較大面積的坍塌，12-14米也出現(xiàn)了垮塌，對應(yīng)的另一面在12-14米沒有出現(xiàn)坍塌現(xiàn)象。 </p><p>　　圖5-2T形槽段E3-1的超聲波檢測圖 </p><p>　　總結(jié)

10、以上幾大特點和現(xiàn)場情形分析可以得出這樣的結(jié)論：（1）地下連續(xù)墻在泥漿護(hù)壁的條件下開挖仍然有一定程度的坍塌，坍塌位置相近；（2）在外界條件相同的狀況下，坍塌程度與槽段形狀有關(guān) </p><p>　　其中陽角為槽壁主要破壞區(qū)域。 </p><p><b>　　3.加固方案設(shè)計 </b></p><p>　　3.1加固位置確定 </p>

11、<p>　　在泥漿護(hù)壁條件下仍然不能滿足槽壁穩(wěn)定的情況下，就需要對槽壁進(jìn)行加固，根據(jù)上海地區(qū)已有項目的經(jīng)驗，項目組決定采用高壓旋噴樁對槽壁進(jìn)行加固。鑒于T形和偏T形槽段坍塌程度嚴(yán)重，決定重點對這樣形狀的槽段進(jìn)行加固，加固面主要為陽角面。下面為高壓旋噴樁在地下連續(xù)墻地區(qū)的加固分布圖。 </p><p>　　圖5-3項目場地東側(cè)地下連續(xù)墻加固圖 </p><p>　　圖5-4項目場

12、地西側(cè)地下連續(xù)墻加固圖 </p><p>　　3.2樁身參數(shù)選擇 </p><p>　　樁體形成后的參數(shù)決定了其加固的范圍，要選定高壓旋噴樁的工藝參數(shù)，就必須先對槽壁坍塌的范圍進(jìn)行確定。根據(jù)經(jīng)典的槽壁坍塌計算理論，槽壁坍塌范圍的確定可以按照下面的力學(xué)模型圖來進(jìn)行計算。 </p><p>　　取單位長槽壁進(jìn)行計算，令坍塌體的高度為，地下水位取1米，泥漿水位為0，為坍塌

13、體上表面受到的超載，經(jīng)計算取為5。 </p><p><b>　　坍塌體自重為： </b></p><p><b>　　， </b></p><p>　　其中：——土的天然重度，——水的重度。 </p><p>　　坍塌面上受到的壓力： </p><p><b>　

14、　， </b></p><p>　　其中：——泥漿重度。 </p><p><b>　　超載：。 </b></p><p>　　根據(jù)受力平衡條件可得： </p><p>　　根據(jù)庫倫定理，滑動面上能夠提供的最大抗剪力為： </p><p>　　其中: ——土體的內(nèi)摩擦角，——土體內(nèi)聚力

15、。 </p><p>　　將該項目工程參數(shù)代入計算： </p><p><b>　??； </b></p><p><b>　　; </b></p><p>　　根據(jù)高壓旋噴注漿法的加固原理，結(jié)合在上海地區(qū)槽壁加固和軟地基處理經(jīng)驗，采用雙重管法進(jìn)行施工。相應(yīng)的參數(shù)確定為：0.8的水灰比，水泥漿壓力為2

16、0MPa，空氣壓力為0.8MPa。對于土體性質(zhì)進(jìn)行分析，第三大層主要為淤泥質(zhì)砂土，粘聚力和摩擦角均較小，為相對軟弱層，集合超聲波坍塌圖像坍塌的深度范圍在2米-14米，綜合這些因素將旋噴樁的加固深度控制為樁頂埋深2米，樁底埋深12.5米。 </p><p><b>　　4.加固效果分析 </b></p><p>　　在高壓旋噴樁施工完成后，為了使樁體強(qiáng)度有較高的強(qiáng)度，決

17、定在一個星期后才開始對加固槽段進(jìn)行開挖。給予固結(jié)體一定的時間主要考慮到三點因素：（1）固結(jié)體的水化作用比較緩慢，需要時間達(dá)到較高的強(qiáng)度；（2）水泥漿在樁體中會有部分滲透至周圍土體，有助于周圍土體強(qiáng)度的提升；（3）成槽機(jī)所使用的挖斗具有較高的掘進(jìn)能力，在工期內(nèi)，挖斗能夠正常掘進(jìn)具有一定強(qiáng)度的樁體。 </p><p>　　雖然高壓旋噴樁的樁徑由于土體性質(zhì)不同樁體在不同的深度具有不同的樁徑，但由于本地區(qū)軟土層性能差別不

18、是太大，根據(jù)雙重管高壓旋噴樁在上海第四紀(jì)軟土層中的施工經(jīng)驗，并文獻(xiàn)【李糧剛】中對于樁體直徑的取值范圍，樁體加固范圍（樁徑）取為800mm，作為加固計算的依據(jù)。 </p><p>　　經(jīng)過加固取得了較好的槽壁穩(wěn)定效果，土體坍塌情況得到了一定程度的改善，施工過程較順利。加固的偏T形槽段中部分效果明顯，另一部分效果一般，主要與開挖時間有關(guān)。下表是在不同加固完成時段開挖的偏T形槽段充盈系數(shù)的對比情況： </p>

19、;<p>　　表5-4偏T形槽段加固前后后充盈系數(shù)對照表 </p><p>　　偏T形槽段的主要特點為在開挖后，槽孔具有兩個陽角槽壁，但其中一個距離橫邊緣較近，一定程度上緩解了應(yīng)力集中。對于T形槽段，兩個陽角槽壁對稱，采用加固方案時，也是對稱設(shè)計的，由于工期原因在加固7天后進(jìn)行開挖加固效果不明顯，加固前的充盈系數(shù)為1.20，加固后為1.18，沒有取得較好的加固效果。 </p><

20、p>　　通過總結(jié)以上兩點不難得出這樣的結(jié)論：（1）高壓旋噴樁在此地區(qū)應(yīng)用到槽壁加固中是可行的，加固方案中所選取的參數(shù)也是合理的；（2）達(dá)到能維護(hù)槽壁穩(wěn)定強(qiáng)度的固結(jié)體需要一定的水化反應(yīng)時間，這個時間在15天左右。 </p><p><b>　　5.結(jié)論 </b></p><p>　　高壓旋噴樁處理軟弱地基的機(jī)理成熟和實踐經(jīng)驗豐富，對于槽壁加固具有較強(qiáng)的實際應(yīng)用意義

21、。本文結(jié)合具體項目加固實例，通過計算和對比分析，說明了此種加固方法能夠?qū)崿F(xiàn)槽壁加固，取得良好的經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量效益。 </p><p>　　通過進(jìn)一步的分析，發(fā)現(xiàn)高壓旋噴樁的參數(shù)選擇對于土體加固范圍和強(qiáng)度起著決定性的作用。同樣，開挖時間關(guān)系到水泥土的發(fā)育，進(jìn)而影響加固土體的強(qiáng)度。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>