摘要：本文以厦门市轨道交通2号线二期工程土建施工总承包长庚医院站主体工程围护结构地下连续墙为例，针对在淤泥质软土、砂层中地墙成槽时出现的槽壁失稳问题，分析原因，并提出相应措施，有效控制后续成槽质量，以供相关工程参考，借鉴。
关键词：槽壁稳定；地下水；淤泥质软土；砂层
1地墙成槽槽壁稳定的重要性
城市轨道交通工程中车站常采用地下连续墙作为围护结构形式，其具有刚度大，防渗性能好等诸多优点。在地墙施工过程中，保证槽壁稳定，防止槽壁坍塌格外重要。槽壁坍塌发生后，不仅有可能引起地面沉陷，对周边建筑物及管线造成危害，更有甚者造成成槽机抓斗被埋、机械倾覆等安全事故。如在浇筑混凝土时或钢筋笼入槽后发生坍塌，易造成墙体缺陷，形成涌水通道，严重影响后期基坑施工安全。
2地墙成槽槽壁失稳分类
地墙槽壁失稳可分为整体失稳和局部失稳两类。通过对相关案例的调查研究发现，地墙槽壁整体失稳多发生在4～10m范围，以浅层失稳为主，范围较大，通常折射到地表的破坏线沿槽长分布，一般呈现椭圆形。槽壁局部失稳多呈现局部鼓包现象，地下连续墙围护结构侵入主体结构边线，后期基坑开挖暴露后，需修整基面，凿除侵限混凝土，严重影响围护结构施工进度。
3长庚医院站地墙成槽概况
长庚庚医院站为厦门市轨道交通2号线二期工程第7个车站，沿新阳北路向东敷设，北侧比邻排洪渠。长庚医院站采用明挖法施工，车站主体围护结构采用800mm厚地下连续墙加内支撑体系。主体围护结构共计178幅地连墙，地连墙插入基底深度为7～8m，墙深在21～23m。
在该站拟建场地中分布较广的中粗砂层，分布深度在8～15m左右，富水性大、透水性强，水头压力大；新美排污泵站周边及车站北侧绿化带范围地表土多为腐殖土及淤泥质土，分布深度约在2～6m左右，地连墙施工前，选取了车站北侧4幅及南侧4幅靠近新美排污泵站的地连墙作为实验幅，其中南侧地连墙在成槽过程中出现相邻段导墙局部偏移现象；后对实验槽段进行成槽效果检测，发现8幅槽体均存在不同程度的局部失稳情况。
图1 长庚医院站周边环境图
4长庚医院站地墙槽壁失稳原因分析
泥浆性能的好坏对槽壁稳定起着非常重要的作用，地连墙施工不同于传统桩基的自然造浆，在成槽前需根据地质环境配置相应的浆液，通过泥浆在地层中渗透作用，在槽壁上形成泥皮，并在泥浆液面与地下水液面的差值的作用下，将有效作用力作用在泥皮上以抵消失稳作用力，从而保证槽壁稳定。长庚医院站初见水位埋深基本在2.4m左右，地下水位较高，从而直接影响了泥浆护壁有效作用力的大小（高差大作用力大，高差小作用力小）。成槽前期，由于浆液与地下水液面压差小，泥浆渗透缓慢，渗透时间长，泥皮不易形成，不利于槽壁的稳定。同时长庚医院站导墙范围多为淤泥质软土，土体本身自稳能力弱，易诱发整体失稳，且该土层渗透系数较小，在槽壁泥皮形成以前，无法靠泥浆渗透产生的渗透力维持地墙槽壁的局部稳定，极易产生局部失稳，引发超挖现象，通过超声波检测及开挖后的观察，集中在南侧冠梁以下1～3m范围内的侵限现象十分明显，如下图所示：
图2 南侧泵站周边冠梁标高下的地连墙侵限
初期成槽过程中，不排除槽段周边超载现象的发生，超载工况下的负孔隙水压力要大于无超载工况下的负孔隙水压力。同时由于超载的存在，加大了槽壁及其附近的土体的剪应力值，就有可能超过土体自稳的滑移线，造成槽壁附近土体坍塌。
长庚医院站场地中广泛分布的中粗砂层，当开挖至这些颗粒孔隙较大的地层时，处于该地层下的泥浆，由于渗透路径过长，容易引发漏浆现象，不利于泥皮的形成。同时土体颗粒的级配、颗粒大小、含水率等因素也会影响泥浆的渗透能力、泥皮形成速度、泥皮形成厚度，进而影响槽壁稳定性。要达到良好的护壁效果，需要具备以下条件：浆液液面和地下水液面必须形成一定高差；在泥浆渗透的作用下能尽快形成一定厚度的泥皮。因此在施工中应尽量提高泥浆液面的高度，根据地质条件的不同针对性调整泥浆重度，重视对开挖土方及槽内液面的观察，及时补充浆液以保持槽壁稳定，尽快形成一道抗渗性能好、抗冲击能力强的泥皮。同时对泥浆的黏度、失水量、含砂量等也有一定要求，一般来说为了利于槽壁稳定，会采用失水量小的泥浆，形成的泥皮薄而韧，护壁效果好，反之厚而软，护壁效果差。
控制成槽时间也是槽壁稳定的关键因素，地墙成槽开挖时间对土体暴露期间及整个施工阶段的槽段变形有着显著影响，开挖时间长，槽段内土体变形风险大，并会随时间推移而不断增大。
同时成槽机械的选用也会影响槽壁稳定性，通常采用抓斗法进行成槽，抓斗上下移动时对槽壁的扰动作用大，特别是在流变质软土中，未采取加固措施，极易造成槽壁坍塌，如改用反循环钻孔设备则会大大降低对槽壁的扰动作用。
5地墙槽壁失稳原因归纳
结合长庚医院站围护结构施工过程中产生的问题，并通过对其他一些地铁车站地连墙围护结构施工质量事故的案例分析，发现导致地墙槽壁失稳的原因大致可分为两类，一类是施工因素：主要包括成槽设备的选择、泥浆配比参数、槽段划分、槽段施工顺序及成槽时间控制等；另一类为环境因素：主要包括地质条件、水文条件、及槽段周边施工荷载等。
6避免长庚医院站地墙槽壁失稳措施
在后续的地墙成槽施工前，采用双重管高压旋喷桩对南侧泵站周边淤泥质土区域的地墙槽壁进行加固，有效防止了地墙整体失稳的发生。
长庚医院站原采用的金泰SG40成槽机（施工43幅），潜水电钻反循环钻孔因其成槽效率问题，相同槽宽成槽时间比原成槽机长，增加了槽段失稳风险，如采用需重新进行槽段划分，减少槽段开挖宽度。综合比选后，将原金泰SG40成槽机改为德国宝峨GB46成槽机（主要体现在抓斗的提升功率上），提高了成槽效率，由原先的平均8个小时成槽时间提高到了平均6个小时，通过对后续施工的135幅地连墙超声波槽壁检测，根据检测结果统计分析，发现在该地质条件下采用大功率成槽设备，地墙的侵限率及侵限值大大降低。
地墙周边荷载主要源自成槽机、履带吊、土方车及钢筋混凝土搅拌车等大型施工机械设备，调查得出各种机械的允许作业半径，尽量使大型设备远离地墙，并在槽段边铺设钢板以分散槽体周围大型机械产生的集中荷载；同时加强现场管理，严禁在槽段作业区影响范围内堆放钢筋、回填土等施工材料。
针对长庚医院站特殊的地质条件，将原先采用“「”字型导墙改变为“]”字型，并适当增厚导墙厚度，提高导墙整体刚度，防止导墙变形现象的发生。
需通过实验手段验证相关地层的泥浆配比，选用黏度大、失水量小，能快速形成泥膜的优质泥浆，通常泥浆性能好坏会直接决定地墙槽壁稳定性。在成槽过程中需经常监测槽壁的变化情况，做到信息化施工，及时调整泥浆各项性能指标，适时添加外加剂，并及时补浆，充分保障槽壁的稳定。
7结束语
通过对长庚医院站主体工程地连墙围护结构成槽槽壁失稳问题的分析研究，得出造成地墙槽壁失稳的相关因素，并针对性提出了防控措施，在后续长庚医院站135幅地墙施工中，采取上述措施，有效预防了在淤泥质软土及含砂量较高土层中成槽过程槽壁失稳问题，可供后相关工程借鉴、参考。
参考文献：
[1]韩长玉，陈锦剑，王建华，夏小和.地下连续墙成槽过程中阳角处槽壁的稳定性[J]上海交通大学学报，2013，47（09）：1409-1412+1418.
[2]刘艳芬，胡兰.地下连续墙成槽施工中泥浆的质量控制[J]居舍，2018（35）：32+41
[3]梁宇.盖挖半逆作大开孔法在高寒富水高风险区地铁深基坑工程中的应用[J]科技经济导刊，2019（01）：42+44.
[4]颜荣华，杜明礼，朱明.地下连续墙成槽过程槽壁土体变形测试[J].岩土工程技术，2016，30（02）：74-77.
[5]卢鑫.T型地下连续墙槽壁稳定性及变形研究[D].华南理工大学，2013.
论文作者:林双自
论文发表刊物:《基层建设》2019年第5期
论文发表时间:2019/4/30
标签：长庚论文; 泥浆论文; 医院论文; 稳定论文; 结构论文; 淤泥论文; 地下论文; 《基层建设》2019年第5期论文;