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摘要：地下连续墙是基坑围护结构的重要施工工艺，地下连续墙的质量直接关系到基坑施工的安全。地下连续墙施工中的槽壁稳定性控制是地墙施工质量的关键。本文论述了地下连续墙槽壁稳定的机理，分析了影响槽壁稳定的关键因素及控制措施，并通过工程实例验证取得良好效果。
关键词：地下连续墙 槽壁稳定 关键因素 控制措施
随着科技的发展，城市建设中高层建筑的大量涌现，基坑围护工程越来越多，而地下连续墙更是基坑围护的重要施工工艺。成槽槽壁的稳定性直接影响地下连续墙施工质量及安全，尤其在周边环境复杂的软弱地层进行地下连续墙施工，成槽过程中的槽壁稳定性控制更为关键。
1 槽壁失稳机理
地下连续墙成槽施工，由于土体卸载，导致地层的原有应力平衡受到破坏，应力场发生改变进行重新分布，进而将引起周边环境的随动变化。因此，最大限度保持成槽阶段土体的应力平衡至关重要。
土层的水平应力：
式中:K-土层水平侧压力系数；γ-各层土体容重；H-各层土体厚度。
槽段开挖后，地层的水平应力如果未得到平衡，在水平应力作用下，土体将会发生向槽段内的位移并持续发展，最终将导致槽壁坍塌失稳。因此，地下连续墙成槽时，必须保证槽壁的应力平衡，施工中一般采用护壁泥浆来平衡地层的水平应力。
护壁泥浆的压力为：
在应力差的作用下，将导致槽壁产生位移。如果△σ为正值，槽壁将向槽段内位移，如果△σ为负值，槽壁将向槽段外位移。槽壁向槽段内位移时，土体压力将由静止状态转
变为主动状态，有效降低了土体的侧向压力，并最终与护壁泥浆压力平衡。
2 影响槽壁稳定的因素
地墙槽壁稳定性控制是一复杂过程，在工程施工过程中，地基土质条件、地下水、施工工艺、泥浆性能在槽孔开挖过程中相互影响，与槽壁稳定性密切相关【1】，其中护壁泥浆性能是影响槽壁稳定性的关键因素【2】。
2.1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[3]。就槽壁面上泥皮的形条件来看，粗粒径土(砂土和粉土)较粘性土有利，而在粘土中则比较困难。但粗粒径土的渗透系数大，而土体的渗透系数过大又可能会造成泥浆的流失和泥浆液面的迅速下降，进而可能造成槽壁局部坍塌。工程中常采用地基加固的措施来改善槽壁两侧土体的地质条件。
2.2地下水
泥浆液面与地下水位之间的相对高差是影响开挖稳定性的主要因素之一。从静力平衡角度来看，护壁泥浆压力必须大于地下水压力并平衡掉部分土压力，泥浆的护壁作用才能有效发挥。
2.3施工工艺
不同槽段成槽的先后顺序对槽壁的稳定也有一定的影响。一般采用间隔施工比顺序施工更有利于地基土拱效应的发挥，从而提高开挖的稳定性。此外，开挖时间或成槽后的静置时间如果过长，泥浆会发生絮凝和沉淀，上部泥浆的容重将减小，降低槽壁的稳定性。此外混凝土浇筑速度也会对槽壁稳定性产生影响。
2.4泥浆性能
泥浆具有一定的重度，将会对槽壁产生
静水压力，可有效抵抗槽壁上水平土压力和水压力，形成槽段内的液体支撑，从而防止槽壁坍塌和剥落。泥浆重度与槽壁稳定呈正趋势关系，泥浆重度越大，护壁作用就越强，槽壁就越稳定【2】。因此，地下连续墙成槽泥浆护壁是确保槽壁稳定的重要措施。
3 工程应用实例
3.1工程概况
广州南沙客运港地铁站位于南沙区科技大道和港前大道交叉路口地底，临近珠江口，基坑采用明挖法施工。本工程软土分布广泛，主要为第四系海陆交互项淤泥层夹砂层，层厚约30米。地下水主要为第四系松散层孔隙潜水，地下水位受珠江口水位影响较大，工程勘察所揭露的地下水稳定水位埋藏深度1.67~6.30m，大气降雨充沛，水位会明显上升，而在冬季因降雨减少，地下水位随之下降。工程全部采用地下连续墙结构，期望通过地墙良好的整体性、抗渗漏性等优点，实现基坑开挖过程中围护结构的稳定性。如何控制槽壁施工稳定性，面临着极大困难：①施工范围内存在较厚的软弱土层，给地连墙施工过程中槽壁稳定性控制增加困难；②基坑紧靠珠江口，地下渗漏水情况严重，成槽施工风险极高。
3.2槽壁稳定性控制措施
3.2.1泥浆配制
泥浆是平衡地层压力，维持槽壁稳定的重要措施，施工中基于地层情况和槽段设计情况，配制专用优质泥浆，设定适度的泥浆重度，平衡地层水平压力；同时，控制泥浆在夹砂层层的失水特性，充分发挥护壁泥浆的胶凝作用和泥浆失水而形成的泥皮对稳定槽壁的有利作用，确保槽段施工全过程槽壁稳定性得到有效控制，配置泥浆参数为比重1.09-1.11t/m3，粘度22-24s，ph>7，含砂率<2%。
考虑地下水位较高，且人工填土层较厚的不良地质条件，施工过程中确保泥浆液面不低于导墙顶面标高50cm，降低泥浆液面因漏失而导致槽壁失稳的风险，提高泥浆稳定槽壁的可靠性。
3.2.2施工工序
工程采用间隔施工工序，相邻槽段成槽时间相差不得少于24小时，钢筋笼制作加工必须在成槽结束之前完成，待成槽清孔结束后立即组织钢筋笼的吊装入槽。
3.2.3三轴搅拌桩槽壁加固
考虑施工范围内较厚的淤泥层以及较高的地下水位等较差地下条件影响，而降低地下水位虽能有效提高砂性土体抗剪强度，但由于施工区域临近珠江口，且水涨潮落直接影响施工场区地下水活动，采取降水方法难以保证地下水位深度稳定在成槽安全深度。经综合研究，成槽前三轴搅拌桩进行槽壁预加固，通过主动改良土体抗剪强度，实现成槽稳定性的大幅提升。此外，地墙外侧连续三轴搅拌桩，形成了良好的主动止水帷幕，可有效降低地墙渗漏。
3.3槽壁稳定性控制效果
通过采取综合措施，本工程840m地下连续墙围护结构施工中，未有大面积槽壁坍塌事故发生，经超声波检测成槽垂直度控制在0.3%以内，开挖过程中地连墙无鼓包、露筋均在控制范围内，同时基坑开挖期间，由于地墙外侧的三轴搅拌桩止水帷幕作用，亦未发生明显地墙渗漏现象。
4结语
地下连续墙的成槽稳定，受多因素综合影响，施工中需予以重视。一般的黏性地层，通过优化护壁泥浆性能、提高泥浆液面超高等措施、选择间隔施工工序，对槽壁的稳定具有良好效果；对软弱地层，尤其地下水位以下软弱地层，则应谨慎对待，采用三轴搅拌桩进行成槽前的主动土体改良是行之有 效的措施。
参考文献
[1] 丛蔼森．地下连续墙的设计施工与应用[M]．北京：中国水利水电出版社，．2001．
[2]袁振．泥浆性能指标对槽壁稳定的影响[J]．建筑施工，2010(4)：328—329．
[3]王轩．矩形地下连续墙槽壁失稳机理及其分析方法研究[D]．河海大学，2005．
论文作者:黎楚雄
论文发表刊物:《基层建设》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/14
标签：泥浆论文; 稳定性论文; 地下论文; 地层论文; 稳定论文; 基坑论文; 应力论文; 《基层建设》2017年第8期论文;