發(fā)布時(shí)間：2014-09-15 09:35

【摘要】 本文以武漢市軌道交通2號(hào)線一期工程江漢路站為實(shí)例,從“超深”和“富水砂層”兩個(gè)特點(diǎn)對(duì)連續(xù)墻施工進(jìn)行技術(shù)研究,力爭(zhēng)解決富含水砂層成槽過(guò)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(shù)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(chē)站基坑基坑降水,土方開(kāi)挖,主體結(jié)構(gòu)施工提供更安全、可靠的施工條件。通過(guò)研究總結(jié)出適合復(fù)雜地層條件下超深連續(xù)墻成槽設(shè)備選型、成槽工藝、超長(zhǎng)超重鋼筋籠吊裝、接頭繞流處理等技術(shù),能正確地指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)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(shù),并運(yùn)用連續(xù)墻超深成槽施工技術(shù),迅速完成了車(chē)站連續(xù)墻施工,確保了節(jié)點(diǎn)工期,提高了企業(yè)技術(shù)核心競(jìng)爭(zhēng)力；總結(jié)形成“復(fù)雜地層條件下超深地下連續(xù)墻施工技術(shù)”成果報(bào)告,提高了企業(yè)科技研發(fā)水平。通過(guò)對(duì)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(dá)到I類(lèi)樁；在后期基坑開(kāi)挖過(guò)程中,地下連續(xù)墻墻體無(wú)侵線,接頭無(wú)大面積滲漏現(xiàn)象；基坑周邊建筑物的沉降監(jiān)測(cè)值均達(dá)到控制范圍。這一技術(shù)研究將會(huì)對(duì)以后車(chē)站超深復(fù)雜地層地下連續(xù)墻施工起到充分的借鑒作用。
 
【關(guān)鍵詞】 地鐵車(chē)站； 超深； 富水砂層； 地下連續(xù)墻；

1緒論

隨著城市進(jìn)程化飛速發(fā)展，土地資源越來(lái)越稀缺，城市地下空間的開(kāi)發(fā)和利用越來(lái)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(shè)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(shù)也隨之向超深的方向發(fā)展。與此同時(shí)，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(shù)難題，需要借鑒成功的施工經(jīng)驗(yàn)，不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，確保經(jīng)濟(jì)性和安全性的有機(jī)統(tǒng)一。
深度超過(guò)40m的地下連續(xù)墻,施工時(shí)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(hào)線一期工程江漢路站全長(zhǎng)169.7rn，外包總寬（標(biāo)準(zhǔn)）21.9m，為地下四層站，基坑開(kāi)挖深度約23.6m，車(chē)站圍護(hù)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(zhǎng)江水動(dòng)態(tài)補(bǔ)給，成槽極其困難，施工難度大，為解決以上問(wèn)題，本文從連續(xù)墻的設(shè)計(jì)、施工理論研究入手，緊密結(jié)合江漢路站地質(zhì)特點(diǎn)和施工技術(shù)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(bǔ)了國(guó)內(nèi)超深地下連續(xù)墻理論空白，而且拉近了理論與實(shí)踐的距離，在工程實(shí)際中取得了良好的應(yīng)用效果。

1.1地下連續(xù)墻作用機(jī)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(shè)備，沿著深基礎(chǔ)或地下構(gòu)筑物周邊，采用泥楽護(hù)壁，開(kāi)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(shè)置鋼筋籠，采用導(dǎo)管法繞筑輪，筑成一個(gè)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(shí)的防滲、擋土、鄰近建筑物基礎(chǔ)的支護(hù)以及直接成為承受垂直荷載的基礎(chǔ)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(shù)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(lái)的，1950年在意大利米蘭首先采用了護(hù)壁泥菜地下連續(xù)墻施工。1954年傳入法國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)，1959年傳入日本，20世紀(jì)60年代該項(xiàng)技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中有效的技術(shù)[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(shù)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(lái)的，1950年在意大利米蘭首先采用了護(hù)壁泥菜地下連續(xù)墻施工。1954年傳入法國(guó)、聯(lián)邦德國(guó)，1959年傳入日本，20世紀(jì)60年代該項(xiàng)技術(shù)在西方發(fā)達(dá)國(guó)家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中有效的技術(shù)[2]。續(xù)墻技術(shù)在我國(guó)建筑工程上得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
我國(guó)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(dá)81.9in['] ；2007年建成的武漢陽(yáng)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(dá)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(hào)線采用了 65.5m深的地下連續(xù)墻[4] :2007年擴(kuò)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(guó)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(kāi)發(fā)了 3.2m厚，深達(dá)170m的超大型地下連續(xù)墻施工技術(shù)；日本建設(shè)省關(guān)東地方建設(shè)局外郭放水路立坑，地下連續(xù)墻深達(dá)140m [6]。

1.3地下連續(xù)墻的分類(lèi)
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(shí)擋土墻；作為主體結(jié)構(gòu)的一部分兼做臨時(shí)擋土墻；用作多邊形基礎(chǔ)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(chǔ)、平面尺寸大或形狀復(fù)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(lèi)土層中施工。房屋的深層地下室、地下停車(chē)場(chǎng)、地下街、地下鐵道、地下倉(cāng)庫(kù)、礦井等均可應(yīng)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(shè)計(jì)方法

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

1)土壓力計(jì)算方法研究：
庫(kù)倫、朗肯土壓力理論基本假定：
庫(kù)倫理論：擋土墻是剛性的，墻后土層是無(wú)粘性；當(dāng)墻向前或向后移動(dòng)以產(chǎn)生主動(dòng)土壓力或被動(dòng)土壓力時(shí)的滑動(dòng)楔體是沿著墻背和一個(gè)通過(guò)墻踵的平面發(fā)生滑動(dòng)；滑動(dòng)土楔為剛體。
朗肯理論：墻背和墻后土間沒(méi)有摩擦力，然后按墻身的移動(dòng)情況，根據(jù)土體內(nèi)任一點(diǎn)處于主動(dòng)或被動(dòng)極限平衡狀態(tài)時(shí)，最大和最小主應(yīng)力間的關(guān)系，求得主動(dòng)或被動(dòng)土壓力強(qiáng)度，以及主動(dòng)和被動(dòng)土壓力。
與實(shí)際情況的出入：庫(kù)倫理論的滑動(dòng)平面與實(shí)際不符，應(yīng)是滑動(dòng)曲面；朗肯理論的無(wú)摩擦力也與實(shí)際不符，實(shí)際摩擦力是存在的；假定壓力是隨深度呈線性分布，實(shí)際是與墻身位移和變形有關(guān)，應(yīng)是曲線分布。
2)莫爾-庫(kù)倫破壞理論與極限平衡條件
通過(guò)總結(jié)土的破壞現(xiàn)象和影響因素，庫(kù)企提出土的抗剪強(qiáng)度公式為：
 τ= C + atgφ                    (1.1)
式中1：τ---土的抗剪強(qiáng)度（kPa)；
C---土的粘聚力（kPa)；對(duì)無(wú)粘性土為零；
a---作用于剪切面上的正應(yīng)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(qiáng)度的兩個(gè)重要指標(biāo)，稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。把土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)力間的函數(shù)關(guān)系看成是線性關(guān)系，莫爾提出剪切破壞包絡(luò)線，根據(jù)剪應(yīng)力是否達(dá)到抗剪強(qiáng)度為破壞標(biāo)準(zhǔn)的理論為莫爾-庫(kù)倫破壞理論。
極限平衡狀態(tài)：土體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)用莫爾圓表示，見(jiàn)圖2.1所示[2]。

當(dāng)該圓與抗剪強(qiáng)度曲線相切時(shí)，表明土體中該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)。由幾何關(guān)系可建立極限平衡方程式：

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

被動(dòng)土壓力：

式中 C一土的粘聚力（kPa)。
②庫(kù)企土壓力計(jì)算：不是從研究擋土結(jié)構(gòu)后土體某一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)出發(fā)，而是從考慮擋土結(jié)構(gòu)后某一個(gè)滑動(dòng)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(duì)計(jì)算土壓力關(guān)系很大，庫(kù)倫、朗肯靜止土壓力的分布皆為三角形，實(shí)測(cè)與理論對(duì)比如圖2.2所示。

4)連續(xù)墻的設(shè)計(jì)計(jì)算

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