探讨建筑施工中地下连续墙失稳因素

关键词：地下连续墙；泥浆；失稳；影响因素 

　　引言 

　　地下连续墙开挖技术最早起源于欧洲，是根据打井和石油钻井使用泥浆和水下浇筑混凝土的方法而发展起来的。目前的主要施工流程就是预先进行成槽作业，形成具有一定长度的槽段，在槽段内放人预制好的钢筋笼，并浇筑混凝土建成墙段，如此连续施工，各墙段相互连接构成一道完整的地下墙体。由于这种施工方法可以开挖任意深度和断面的深槽，所以能够根据设计要求，建造各种深度、宽度、形状、长度和强度的地下墙，之所以具有如此广泛的应用，主要是因为地下连续墙具有以下一些优点： 

　　1）施工时振动小，噪声低，非常适于在城市施工。 

　　2）墙体刚度大，用于基坑开挖时，可承受很大的土压力，极少发生地基沉降或塌方事故，已经成为深基坑支护工程中必不可少的挡土结构。 

　　3）防渗性能好，由于墙体接头形式和施工方法的改进，使渗透系数可达到10 m／s～7 m／s以下，使连续墙几乎不透水。 

　　4）可以贴近施工。由于具有上述几项优点，使我们可以紧贴原有建筑物建造地下连续墙。 

　　5）可用于逆作法施工。地下连续墙刚度大，易于设置预埋件，很适合于逆作法施工。 

　　6）适用于多种地基条件。地下连续墙对地基的适用范围很广，从软弱的冲积地层到中硬的地层、密实的砂砾层，各种软岩和硬岩等所有的地基都可以建造地下连续墙。 

　　7）可用作刚性基础。目前地下连续墙不再单纯作为防渗防水、深基坑围护墙，而且越来越多的用地下连续墙代替桩基础、沉井或沉箱基础，承受更大的荷载。 

　　1 地下连续墙槽壁失稳的影响因素 

　　由于地下连续墙开挖技术的广泛应用，随之而来的槽壁稳定问题也越来越引起重视。根据对大量失稳实例的总结研究发现，引起连续墙失稳的影响因素主要有以下几点。 

　　1.1 地基土质条件 

　　地基土的抗剪强度指标是影响开挖稳定性的主要因素之一。土的内摩擦角越小，槽壁越容易发生坍塌。 

　　土的密实度对槽壁稳定性也有一定的影响。在泥浆护壁的条件下，黏性土由于密实性较高，泥浆很容易在槽壁上形成泥皮，并且粘聚力越大，所需的泥浆容重越小。非黏性土由于孔隙较大，泥浆会渗入土层一段距离，由于泥浆的胶凝作用会使泥浆不再渗入土层，使得在槽壁上形成泥皮。因此土的级配的好坏和平均粒径大小对稳定也有着重要的影响。 

　　1.2 泥浆的性质 

　　目前，护壁泥浆绝大多数采用的是膨润土泥浆。膨润土泥浆具有触变性，在水中会形成薄板状颗粒的悬液，颗粒表面和端头分别带有负电荷和正电荷，通过正负电荷间的引力作用，在颗粒间形成弱胶结，这种弱胶结性质在开挖护壁中有两个作用：1）可以悬浮部分开挖土颗粒，减少槽底沉渣；2）当泥浆向孔周围土体入渗，土颗粒问的孔隙被黏土颗粒封堵后，很快就可以在槽壁上形成一层类似于不透水薄膜的泥皮，以保证泥浆的静液压力作用在开挖槽壁上，抵抗槽壁周围地基土体的土压力和水压力。在开挖过程中，泥浆对开挖稳定的影响主要表现在以下几个方面： 

　　1）泥浆本身性质的木足造成的破坏，如泥浆的种类选择不当，容重不够，质量指标达不到要求等。 

　　2）泥浆液面标高不够，从而造成槽壁内部压力不平衡，主要是由于漏浆或跑浆，造成槽内泥浆液面下降。 

　　3）在开挖过程中由于土中细颗粒的混入，使得泥浆容重变大，从而提高了槽壁的稳定性，这是有利的一面。 

　　4）泥浆的渗入使得槽壁周围土体变成土与膨润土的混合物，土中的孔隙被泥浆填充，这将影响土的抗剪强度指标。 

　　1.3 地下水位的影响 

　　从力学角度看。泥浆压力必须大于地下水压力并平衡掉部分土压力，护壁作用才能有效发挥。泥浆液面与地下水位之间的相对高差成为了工程实施的控制条件之一。一般要求泥浆液面高出地下水位1m或1.5m以上。地下水位越高，平衡它所需要的泥浆相对容重也越大，槽壁失稳可能性也越大，因此潮汐、地表水流和降雨都会使地下水位发生变化，对槽壁的稳定会造成一定的影响。 

　　1.4 地下连续墙的开挖形状 

　　泥浆护壁开挖工程中槽段的形状主要有圆形和矩形，当然也有其他的特殊槽段如“L”形和“T”形等。显而易见，轴对称的圆形槽的开挖稳定要高于矩形和其他形状的槽段。这是因为轴对称情况下，槽壁上土体径向应力的释放大部分会转移到环向应力当中，形成封闭的应力拱。对于矩形槽段，其长度是影响开挖稳定性的主要因素。 

　　1.5 施工的影响 

　　地下连续墙的稳定与施工作业也有密切的关系，主要表现如下： 

　　1）开挖机械的重量和施工振动对泥浆护壁开挖的稳定性是不利的。施工机械对槽段的荷载作用，以及开挖过程中抓斗对泥浆的扰动，不利于泥浆在槽壁上形成泥皮，从而影响了槽段的稳定性。  

　　2）施工顺序对槽壁稳定性也有一定的影响。对于地下连续墙，采取间隔施工比顺序施工更有利于地基土拱的发挥，提高开挖的稳定性。 

　　连续墙稳定控制措施，以上分析了各种因素对槽壁稳定性的影响。在实际的施工过程中，应对可能出现的情况进行分析，并结合行之有效的措施来保证槽壁的稳定。 

　　1）加大泥浆比重。改善泥浆的性能，或开发新性能泥浆。在特殊的槽段下对泥浆增加比重大的添加剂对槽壁稳定是有利的，或者是研究开发新性能的聚合物泥浆。 

　　2）利用槽段的形状充分发挥地基土的拱效应。合理设置槽段的长宽比，充分利用土的自成拱能力，使槽段更易于稳定。 

　　3）充分利用导墙的支护效果。在连续墙施工前浇筑混凝土导墙，一方面能够提高表层临空面土体的稳定性，另一方面就是控制开挖的垂直度。 

　　4）施工细节的控制。如连续墙垂直度的控制，抓斗在成槽过程中的提升速度，施工机械避免对槽壁造成超载等。 

　　2 结束语 

　　地下连续墙占地少，可以充分利用建筑红线以内有限的地面和空间，充分发挥投资效益，地下连续墙也存在一些不足之处，如在特殊的地质条件下会增加很大的施工难度，如果施工不当容易引起相邻槽段漏水、坍塌等情况。文中对造成坍塌的原因进行分析，对地下连续墙槽壁失稳的影响因素，并针对性地提出了连续墙的稳定控制措施，以供借鉴、参考。