發(fā)布時間：2014-09-15 09:35

【摘要】 本文以武漢市軌道交通2號線一期工程江漢路站為實例,從“超深”和“富水砂層”兩個特點對連續(xù)墻施工進行技術研究,力爭解決富含水砂層成槽過程中槽壁的穩(wěn)定性、超深地下連續(xù)墻垂直度控制、大型鋼筋籠在深槽中的吊裝及下放、連續(xù)墻接頭防繞流等一系列技術難題,以保證地下連續(xù)墻順利施工和工程質(zhì)量,為后續(xù)的車站基坑基坑降水,土方開挖,主體結(jié)構(gòu)施工提供更安全、可靠的施工條件。通過研究總結(jié)出適合復雜地層條件下超深連續(xù)墻成槽設備選型、成槽工藝、超長超重鋼筋籠吊裝、接頭繞流處理等技術,能正確地指導現(xiàn)場施工,保證施工質(zhì)量及安全；探索積累了超深地下連續(xù)墻綜合施工技術,并運用連續(xù)墻超深成槽施工技術,迅速完成了車站連續(xù)墻施工,確保了節(jié)點工期,提高了企業(yè)技術核心競爭力；總結(jié)形成“復雜地層條件下超深地下連續(xù)墻施工技術”成果報告,提高了企業(yè)科技研發(fā)水平。通過對94幅成型地下連續(xù)墻槽段中19幅槽段的超聲波抽檢,墻身完整性均達到I類樁；在后期基坑開挖過程中,地下連續(xù)墻墻體無侵線,接頭無大面積滲漏現(xiàn)象；基坑周邊建筑物的沉降監(jiān)測值均達到控制范圍。這一技術研究將會對以后車站超深復雜地層地下連續(xù)墻施工起到充分的借鑒作用。
 
【關鍵詞】 地鐵車站； 超深； 富水砂層； 地下連續(xù)墻；

1緒論

隨著城市進程化飛速發(fā)展，土地資源越來越稀缺，城市地下空間的開發(fā)和利用越來越成為城市發(fā)展的主流和方向，如高層建筑，城市地鐵，防空設施等。城市地下空間也逐步向大尺寸、超深的方向發(fā)展，地下連續(xù)墻技術也隨之向超深的方向發(fā)展。與此同時，由于各地地質(zhì)條件的差異，不同工程的要求，以及周邊環(huán)境的影響，超深地下連續(xù)墻施工中出現(xiàn)了很多技術難題，需要借鑒成功的施工經(jīng)驗，不斷學習新技術，確保經(jīng)濟性和安全性的有機統(tǒng)一。
深度超過40m的地下連續(xù)墻,施工時成槽垂直度、槽壁穩(wěn)定、接頭止水等的難度較一般地下連續(xù)墻大,本文暫定為超深地下連續(xù)墻。
武漢市軌道交通2號線一期工程江漢路站全長169.7rn，外包總寬（標準）21.9m，為地下四層站，基坑開挖深度約23.6m，車站圍護結(jié)構(gòu)采用厚度1.0m，深55?65m的地下連續(xù)墻。地下連續(xù)墻主要處在富水砂層之中，砂層厚度約40m，地下水受300m外的長江水動態(tài)補給，成槽極其困難，施工難度大，為解決以上問題，本文從連續(xù)墻的設計、施工理論研究入手，緊密結(jié)合江漢路站地質(zhì)特點和施工技術要求，提出了有效的施工方法，不僅延伸和豐富了地下連續(xù)墻理論內(nèi)涵，填補了國內(nèi)超深地下連續(xù)墻理論空白，而且拉近了理論與實踐的距離，在工程實際中取得了良好的應用效果。

1.1地下連續(xù)墻作用機理
地下連續(xù)墻英文名稱：diaphragm wall panel trench, slurry trench, slurry wall,continuousdiaphragm wall, cut-off wall等。指用專用的挖槽（孔）設備，沿著深基礎或地下構(gòu)筑物周邊，采用泥楽護壁，開挖出具有一定寬度（或直徑）與深度的溝槽（或孔），在槽（或孔）內(nèi)設置鋼筋籠，采用導管法繞筑輪，筑成一個單元墻（或樁柱）段，依次施工，以某種接頭方式連接成一道連續(xù)的地下鋼筋輪墻，作為基坑幵挖時的防滲、擋土、鄰近建筑物基礎的支護以及直接成為承受垂直荷載的基礎結(jié)構(gòu)物的一部分，這就是地下連續(xù)墻[1][2]。
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1.2地下連續(xù)墻的發(fā)展現(xiàn)狀
地下連續(xù)墻幵挖技術起源于歐洲。它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥楽和水下繞注輪的方法而發(fā)展起來的，1950年在意大利米蘭首先采用了護壁泥菜地下連續(xù)墻施工。1954年傳入法國、聯(lián)邦德國，1959年傳入日本，20世紀60年代該項技術在西方發(fā)達國家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎施工中有效的技術[2]。
1.2地下連續(xù)墻的發(fā)展現(xiàn)狀地下連續(xù)墻幵挖技術起源于歐洲。它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥楽和水下繞注輪的方法而發(fā)展起來的，1950年在意大利米蘭首先采用了護壁泥菜地下連續(xù)墻施工。1954年傳入法國、聯(lián)邦德國，1959年傳入日本，20世紀60年代該項技術在西方發(fā)達國家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎施工中有效的技術[2]。續(xù)墻技術在我國建筑工程上得到越來越廣泛的應用。
我國早在1993年小浪底工程中，用作壩基右側(cè)防滲墻的地連墻深達81.9in['] ；2007年建成的武漢陽邏大橋采用了深62m、厚1.5m的地連墻；南水北調(diào)穿黃工程的地連墻深達76.6m[3]；上海世博500kV變電站的地下連續(xù)墻深57.5m;上海軌道交通4號線采用了 65.5m深的地下連續(xù)墻[4] :2007年擴建的天津站交通樞紐，地下連續(xù)墻深至55m⑷；在建的天津市文化中心地下連續(xù)墻深66~70m，目前為天津軟土地區(qū)最深。國外以日本發(fā)展較為迅速，日本東京灣橫斷道路工程中，研宄開發(fā)了 3.2m厚，深達170m的超大型地下連續(xù)墻施工技術；日本建設省關東地方建設局外郭放水路立坑，地下連續(xù)墻深達140m [6]。

1.3地下連續(xù)墻的分類
按成墻方式：樁排式；壁板式；組合式[1]。
按墻的作用分：用作臨時擋土墻；作為主體結(jié)構(gòu)的一部分兼做臨時擋土墻；用作多邊形基礎兼作墻體[7]。
按挖槽方式：抓斗式；沖擊式；回轉(zhuǎn)式[7]。

1.4地下連續(xù)墻的適用范圍
地下連續(xù)墻適用于作為地下?lián)跬翂�、擋水圍堪、承受豎向和側(cè)向荷載的橋梁基礎、平面尺寸大或形狀復雜的地下構(gòu)造物及適用于除巖溶和地下承壓水很高處的其他各類土層中施工。房屋的深層地下室、地下停車場、地下街、地下鐵道、地下倉庫、礦井等均可應用[7]。
地下連續(xù)墻可采用直線單元節(jié)段式施工；也可用樁排式施工方式。
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2地下連續(xù)墻設計方法

2.1現(xiàn)有設計理論與方法
地下連續(xù)墻施工階段的靜力計算方法目前正在發(fā)展中，完善的設計計算理論尚未形成，目前的理論和計算方法大致有四類
1)較古典的計算方法：考慮土壓力為已知，而不考慮墻體和支撐變形，屬于此類方法的有等值梁法，二分之一分擔法、泰沙基法等；
2)彈性計算法，認為墻體彎矩和支撐軸力不隨開挖過程變化，計算條件：土壓力為已知，考慮墻體變形，但不考慮支撐變形；
3)認為墻體彎矩和支撐軸力隨開挖過程和支撐設置而變化的一種計算方法，計算條件：考慮土壓力為已知，同時，即考慮支撐的彈性變位，又考慮墻體的變形；
4)共同變形計算方法，認為土壓力是受墻體變形影響而變化，同時考慮墻體和支撐的變形。
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2.2設計計算方法研究

1)土壓力計算方法研究：
庫倫、朗肯土壓力理論基本假定：
庫倫理論：擋土墻是剛性的，墻后土層是無粘性；當墻向前或向后移動以產(chǎn)生主動土壓力或被動土壓力時的滑動楔體是沿著墻背和一個通過墻踵的平面發(fā)生滑動；滑動土楔為剛體。
朗肯理論：墻背和墻后土間沒有摩擦力，然后按墻身的移動情況，根據(jù)土體內(nèi)任一點處于主動或被動極限平衡狀態(tài)時，最大和最小主應力間的關系，求得主動或被動土壓力強度，以及主動和被動土壓力。
與實際情況的出入：庫倫理論的滑動平面與實際不符，應是滑動曲面；朗肯理論的無摩擦力也與實際不符，實際摩擦力是存在的；假定壓力是隨深度呈線性分布，實際是與墻身位移和變形有關，應是曲線分布。
2)莫爾-庫倫破壞理論與極限平衡條件
通過總結(jié)土的破壞現(xiàn)象和影響因素，庫企提出土的抗剪強度公式為：
 τ= C + atgφ                    (1.1)
式中1：τ---土的抗剪強度（kPa)；
C---土的粘聚力（kPa)；對無粘性土為零；
a---作用于剪切面上的正應力（kPa)；
φ---土的內(nèi)摩擦角。
粘聚力、內(nèi)摩擦角是決定土的抗剪強度的兩個重要指標，稱為抗剪強度指標。把土的抗剪強度與法向應力間的函數(shù)關系看成是線性關系，莫爾提出剪切破壞包絡線，根據(jù)剪應力是否達到抗剪強度為破壞標準的理論為莫爾-庫倫破壞理論。
極限平衡狀態(tài)：土體內(nèi)一點的應力狀態(tài)用莫爾圓表示，見圖2.1所示[2]。

當該圓與抗剪強度曲線相切時，表明土體中該點處于極限平衡狀態(tài)。由幾何關系可建立極限平衡方程式：

由此可推導出：土中某點處于極限平衡狀態(tài)時，破裂面與大主應力作用面的夾角為45°+φ/2，與小主應力作用面的夾角為45°-φ/2。
3) 土壓力計算現(xiàn)狀：
①朗肯土壓力計算：利用極限平衡理論計算：
主動土壓力：

被動土壓力：

式中 C一土的粘聚力（kPa)。
②庫企土壓力計算：不是從研究擋土結(jié)構(gòu)后土體某一點的應力狀態(tài)出發(fā)，而是從考慮擋土結(jié)構(gòu)后某一個滑動楔體的整體靜力平衡條件出發(fā)，直接求出作用在擋土結(jié)構(gòu)背后的總土壓力。
土壓力的分布形式對計算土壓力關系很大，庫倫、朗肯靜止土壓力的分布皆為三角形，實測與理論對比如圖2.2所示。

4)連續(xù)墻的設計計算

本文編號：8938