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怎样防止地下连续墙槽壁坍塌?

345 2021-12-13 08:56:36

地下连续墙施工时,保持槽壁的稳定性,防止槽壁坍塌是一个十分重要的问题。若在成槽期间一旦发生坍方,坍塌的土体将可能埋住挖槽机,使挖槽机提不出来,同时还可能引起地面沉陷以及挖槽机械的倾覆,对邻近的建筑物和地下管线造成破坏。若在吊放钢筋笼后,或在浇筑混凝土过程中产生坍方,坍方的土体会混入混凝土内,造成墙体缺陷,甚至会使墙体内外贯通,成为产生管涌的通道。因此,槽壁坍方是地下连续墙施工中极为严重的事故。

与槽壁坍方有关的因素是多方面的,但总的来说,可归纳为泥浆、地质条件与施工三个方面

(1)泥浆

泥浆的质量和泥浆液面的高低对槽壁稳定有很大影响。由于泥浆的原因造成的槽壁坍方主要表现在;

1)护壁泥浆的种类选择不当,自成泥浆或半自成泥浆的密度不够,不能形成坚实可靠的护壁作用。

2)泥浆配制不合要求,泥浆的质量控制指标,如粘度、密度、失水重、泥皮厚度和稳定性等达不到指标要求。

3)泥浆水质不合要求,含盐和泥砂多,易于沉淀,使泥浆性质发生变化,起不到护壁作用。

4)地下水位过高,泥浆液面标高不够,槽壁内外压力不平衡。

5)由于漏浆或跑浆,造成槽内泥浆液面下降。

针对以上造成槽壁坍方的成因,成槽时应根据土质情况选用合格泥浆,并通过试验确定泥浆配合比和泥浆密度,泥浆密度不应小于1.05;制备泥浆应充分溶胀,一般要静置 24h 以上,最低不得少于3h,严禁将膨润土、火碱等直接倒入槽中,所用水质应符合要求。泥浆液面应高出地下水位一定高度,一般宜高出0.5~1.0m。如发现有漏浆或跑浆现象,应及时堵漏和补浆。

(2)水文、地质条件

地下水位愈高,平衡它所需要的泥浆相对密度也愈大,槽壁失稳的可能性也愈大,因此地下水位的相对高度,对槽壁稳定的影响很大。需要注意的是,地下水位是变化的,尤其是在雨季,降雨会使地下水位急剧上升,地面水有时也会绕过导墙底流入槽段,这样就使泥浆对地下水的超压力减小,极易产生槽壁坍方。因此,当采用泥浆护壁开挖深度大的地下连续墙深槽时,要重视地下水的影响,必要时,可全部或部分降低地下水位,将对保证槽壁稳定起到很大作用。

土质的条件直接影响着槽壁稳定。试验证明,土的内摩擦角φ愈小,所需泥浆的相对密度愈大,反之所需泥浆的相对密度就愈小。φ值的大小在一定程度上反映了土质的好坏,φ值大,土质条件好,就不易发生槽壁坍方。为此,施工中应根据不同的土质条件选用不同的泥浆配合比。各地的配合比经验值只能参考,不能照搬,尤其是在地层中存在软弱的淤泥质土层或粉砂层时。例如,在竖向节理发育的软弱土层或流砂层中控槽,若钻进速度过快,泥浆密度未做适当调整<加大)时,极易发生坍方;若遇到多孔的砾石地层或落水洞、暗沟等,泥浆也极易大量流失,造成泥浆液面下降,静水压力减小,此时也应注意提高泥浆粘度和密度,及时补浆和堵漏。

(3)施工作业

地下连续墙槽壁的稳定与施工作业也有密切的关系,主要表现在∶

1)单元槽段的划分

单元槽段的长度决定了深槽的长深比(H/,H为槽深,i为单元槽段的长度),一般槽段的长深比越小,土拱作用越小。槽壁越不稳定、因此一般一个单元槽段的长度不要超过2~3个控掘段。另外,单元槽段的长度也影响成槽时间,挖槽时间长,使泥浆质量恶化,从而也影响槽壁的稳定。

2)钻进参数

施工中要注意控制钻进进尺和钻机回转速度,尽量减小对槽壁的扰动。在有竖向节理发育的软弱土层或流砂层钻进时,应采取慢速钻进;在松软砂层中钻进时,应注意控制进尺,不要过快或空转过长。

3)吊放钢筋笼

钢筋笼的外形及尺寸、笼体的整体刚度等要满足入槽的要求,不得强行插入钢筋笼,以免碰落槽壁土体,参见101问。

4)搁置时间

成槽后应及时吊放钢筋笼、浇灌混凝土,如果搁置时间过长,泥浆会逐渐发生沉淀,泥浆性能指标恶化,失去护壁作用。搁置时间过久,还会增加时空效应对槽壁土体变形的影响,削弱槽壁土体的稳定性。

5)地面荷载

施工期间地面荷载、附近的车辆和机械对地层的振动等都会影响到槽壁稳定。

当槽壁出现坍塌迹象时,如泥浆大量漏失,液位明显下降,泥浆内有大量泡沫上冒或出现异常扰动,导墙及附近地面出现沉陷,排土量超过设计断面的土方量,多头钻或抓斗升降困难等,此时应首先将挖槽机提至地面,然后迅速采取措施,避免坍塌进一步扩大。常用的措施是立即进行补浆,严重的坍方,应用优质粘土(掺入20%水泥)回填至坍塌处以上 1~2m,待沉积密实后再行钻进。

此外,在制订施工方案时,还应考虑工程桩与地下连续墙的施工顺序的问题。如果工程桩的施工会产生挤土现象,如工程桩为预制钢筋混凝土方桩、管桩等,则必须先施工工程桩,后施工地下连续墙。但如果工程桩为钻孔灌注桩,桩施工本身虽不会产生挤土,可是会扰动土体,那么就一定要先施工地下连续墙,后施工工程桩。大量地工程实例证明,先行施工基坑内的钻孔灌注桩是目前工程中引起土体扰动的主要因素,而地下连续墙槽壁土体坍落(尤其是大面积的坍落)的主要成因是侧壁土体受到了扰动,因而我们在制订施工组织设计中切不可将施工顺序颠倒。如果因为某些原因已、经(或不得不)先行施工坑内的钻孔灌注桩时,那么就必须对这些桩地面以下、桩顶以上的送桩孔进行回填和注浆处理,以提高土体强度,尽量减少土体扰动的影响。

例如上海浦东陆家嘴金融贸易区内某高层建筑,基坑开挖深度15.1~19.6m,占地面积 7900m2,场区自地表向下18m范围内为淤泥质粉质粘土和淤泥质粘土,自 30m 向下为砂质粉土,厚10m,地下水位为0.8m。基坑支护结构为"二墙合一"的地下连续墙,墙深 38m,厚1m,设有三道混凝土水平内支撑,采用27口深井降水。该工程的基础为钻孔灌注桩,由于某些客观原因,先于地下连续墙施工,结果在地下连续墙试成槽时,槽壁发生严重坍方,抓斗挖不到设计标高,作业处混凝土路面下沉约400mm,下沉范围达15m²,可见先行施工钻孔灌注桩对土体扰动的影响。针对上述情况,修改了原施工方案,决定对地下连续墙内侧 6m范围内的送桩孔和周围土体采用劈裂注浆加固,注浆深度为16m,略大于送桩孔深度,以提高受扰动土体的强度和变形模量。按此方案施工,劈裂注浆 7d后开始地下连续墙挖槽,则未再发生槽壁坍方,成槽时间也大大缩短,由原来的平均成槽时间29h缩短到19h,最短的只有10h(一个槽段长 6m、厚1m,深38m)。

综上所述,造成地下连续墙槽壁坍塌的成因是多方面的,要综合分析,措施的针对性要明确。解决好槽壁的稳定性问题是地下连续墙施工的一个关键。

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