地下连续墙作防渗结构新的思考与实践

一般地下连续墙具有挡土、防渗的作用,但是其结构存在着施工冷缝等不利因素。因此,亟需探索新的地下连续墙结构,补足地下连续墙结构上的不足。基于相关实践,对防渗膜地下连续墙、钢箱地下连续墙以及钢筋笼附膜地下连续墙3种工艺进行了介绍,并与一般地下连续墙进行了包括防渗能力、结构整体性、综合受力能力以及施工难易程度、施工成本等方面的对比。相关工艺可以为类似工程项目施工提供参考。

装配式地下连续墙拼装接头性能研究

选用设计了一种新型装配式地下连续墙钢件接头,在接缝处设置橡胶止水带,接缝表面进行沟槽嵌缝合接头缝隙注水泥基灌浆料处理,来解决装配式地下连续墙拼装接头防水技术问题。通过数值模型计算结果表明,本装配式地下连续墙连接接头在受荷载下形变和应力均控制在有效范围内,能够满足地铁车站的围护结构在富水粉砂地层中的结构安全要求。

锚碇基坑地下连续墙围护结构作永久受力结构的应用研究

随着地下建设空间的进一步利用,地下连续墙应用范围不断向下拓展。目前,地下连续墙已经作为永久受力结构应用于建、构筑物主体结构中。基于上海远方相关地下连续墙锚碇基坑实践,对地下连续墙作永久受力结构的应用进行探讨,并针对框架式地下连续墙、桩-墙咬合式地下连续墙、圆形地下连续墙施工关键技术进行阐述。结果表明,作永久受力了的地下连续墙结构通常较为特殊,部分为特殊结构形式,部分包含特殊接头形式,在目前的施工技术下是可以实现地下连续墙作永久受力结构的。用集约高效,推进城市功能复合。创建“就近职住、功能复合”的现代城市,在规划及设计中进行街道一体化设计。

双层地下连续墙土压力的现场实测研究

南京某超深基坑工程采用异形围护结构双层地下连续墙进行施工,双墙间土体处于非极限平衡状态,土压力分布演变形式及墙土间相互作用机制并不明确。为探明深基坑开挖施工引起的双墙间有限土体的土压力变化规律及墙外侧土拱效应对土压力分布的影响,采用现场实测分析结合物理模型计算的方法开展研究。首先,通过现场试验在土层中布设土压力监测点,获取基坑开挖过程中墙间土压力演变规律;其后,建立考虑土体分层的曲面锥形土拱模型,计算侧土拱发展引起的墙外土压力变化量,并结合试验数据的参数反演和误差分析对模型计算结果的准确性展开讨论。研究结果表明:基坑开挖施工对双墙间土体的影响总体呈现为挤压变形,有限土体受到的侧向约束作用有助于进一步发挥土体的抗剪强度;基坑开挖各工序中土方开挖过程对地层扰动最为显著;侧土拱效应进一步增大了浅层土体挡土墙侧土压力,而中深层土体中几乎没有侧土拱发展;考虑侧土拱效应的土压力计算结果较传统水土分算的Coulomb理论计算方法与现场实测结果更加吻合。本研究可为异型围护结构的深基坑工程设计及施工提供思路与建议。

基于粒子图像测速技术的节状地下连续墙变形特性与破坏模式研究

节状地下连续墙(简称节状墙)是一种新型的地基基础形式,具备良好的工程特性,相对于传统地下连续墙而言,由于节部的存在,其抗拔承载力得到了有效地提升。目前,节状墙的应用及研究尚处于起步阶段,其变形特性与破坏模式亟待摸清。通过室内模型试验辅以粒子图像测速(particle image velocimetry,简称PIV)技术对节状墙基础竖向受拉下的位移和破坏形态开展了分析,研究结果表明:端部与中部节的设置扩大了深部与浅部土体的影响范围,多部节的设置相对于单部节有利于调动更广范围的土体。节状墙的破坏模式包括垂直滑移面、倒金字塔状或正切曲线和花瓶状曲线(即曲线滑移面)相连接的滑移面。总体而言,与抗拔桩相比,节状墙的抗拔破坏面受到节部数量和位置的影响而表现为复合型,且部分滑移面的走向与土体内摩擦角有关。

地下连续墙施工过程引起的地层和既有隧道变形响应分析

为探究地连墙施工对既有隧道变形影响,以武汉某基坑工程为例,分析地下连续墙施工过程中周边土体变形规律和既有结构变形响应特征,以为优化地连墙施工过程控制隧道变形提供指导。采用PLAXIS 2D软件,建立二维数值模型,研究地连墙开挖成槽和混凝土浇筑2个阶段引起的土体变形和隧道变形特征,分析不同泥浆重度下地层变形和既有隧道变形演化规律。结果表明,地下连续墙施工引起的地层变形受泥浆重度影响显著,泥浆重度较大时泥浆压力大于土体水平压力,引起周边土体向槽外变形。地下连续墙施工完成后引起的地层水平位移随泥浆重度增大而增大,既有隧道拱顶沉降随泥浆重度增加而显著减小。当泥浆重度从12 kN/m3增至14 kN/m3时,施工引起土体的最大水平位移从3.48 mm增长至22.04 mm,左线隧道拱顶沉降由5.54 mm减少至0.90 mm,右线隧道拱顶沉降由5.33 mm减少至0.84 mm。

地下连续墙新型刚性接头设计与研究

城市建设的快速发展促使对地下空间的需求日益增加,地下连续墙作为深大基坑的支护或结构外墙的应用也越来越多。针对“两墙合一”的地下连续墙,提出了一种新型刚性接头、防绕流接头板及施工工艺,能有效预防混凝土绕流问题,进而提高地下连续墙的整体刚度、强度以及接头的止水能力。通过数值模拟计算了刚性接头的承载力与延性,并与普通工字钢接头进行了对比。结果表明,采用新型刚性接头的地下连续墙,具有较好的刚度和受力性能,施工可行性高,具有较好的应用和推广前景。总结的经验可供今后类似工程借鉴。

深基坑嵌岩地下连续墙弯矩计算及风险评估研究

深基坑嵌岩地下连续墙弯矩承载能力是评估工程风险的重要指标,现有基于监测数据的计算方法无法定量分析上软下硬复杂地质条件下围护墙弯矩特性。文章提出了一种基于弹性地基梁力学模型与监测数据融合的方法,开展了深圳某基坑施工过程嵌岩围护墙弯矩计算与风险评估研究,结果显示围护墙最大测斜变形、嵌岩处弯矩和安全余量分别为67mm、2080kN·m和0.44,可作为基坑嵌岩围护墙断裂风险判别准则,为工程安全施工提供指导意义。

上海超深基坑地下连续墙的空间变形特性实测分析

基于大量现场实测数据,对上海城区某大型通道工程超深基坑在开挖和降水耦合作用下地下连续墙的空间变形特性及规律进行了详细分析与研究。结果表明:①当基坑长深比、长宽比较小时,受坑角效应影响,地下连续墙变形呈现显著的三维效应,且局部出现较大横向挠曲,其中靠近坑角两侧的局部挠跨比大于中部,靠近坑角两侧的横向挠跨比平均值约为(0.32~0.56)δ_(h)/H_(e),跨中位置横向挠跨比平均值约为(0.15~0.23)δ_(h)/H_(e);②地下连续墙最大侧移δhm随着开挖深度H的增加而呈非线性变化,特别地当开挖深度H超过12m之后,其变化率明显增加;③大幅度坑内超前预降水的卸荷效应会造成地下连续墙先期变形显著增加,并导致后续累计变形的大幅增加,受此影响,基坑开挖期间地下连续墙最大侧移及竖向变形分别为0.7%He,0.1%He(回弹),坑中立柱回弹变形最大为0.2%He,约为地下墙回弹的两倍,各变形量均显著大于上海地铁标准车站基坑(深度16~20 m)的实测统计数据。因此,在超深基坑施工过程中应尽量采用分步降水方式,避免一次性预降水。

考虑土体非均质性和孔隙水压力耦合作用的地下连续墙槽壁稳定性研究

针对非均质和富水地层中地下连续墙成槽施工诱发槽壁坍塌失稳的发生机理和破坏模式研究尚不透彻这一现状,利用空间离散技术构建了地下连续墙槽壁极限状态下的三维离散型破坏机制。基于该破坏机制和极限分析上限定理,通过将土体非均质特性和孔隙水压力引入内外能耗功率计算获得了极限状态下槽壁的安全系数目标函数。利用非线性规划算法对该目标函数进行优化计算,得到了地下连续墙槽壁安全系数的最优上限解。为了验证该方法的有效性,将计算得到的槽壁安全系数分别与已有计算结果以及数值模拟结果进行了对比分析,对比结果表明:该方法计算的安全系数与已有计算结果和数值模拟结果基本一致。在此基础上,考虑土体非均质特性和孔隙水压力的耦合作用对地下连续墙槽壁的安全系数进行了参数分析,分析结果表明:孔隙水压力和土体非均质性对地下连续墙槽壁安全系数有较大影响,地下连续墙槽壁安全系数随地下水位高度Hw的升高和黏聚力非均质系数kc的增大而减小,随重度非均质系数kg的增大而增大。

地下连续墙受力变形光纤监测与数值模拟研究

地下连续墙是一种常见的深基坑支护方式,具有刚度大、防渗性能好、适应范围广等优点,但其受力变形规律较为复杂。基于超弱光纤光栅感测技术,对某地铁车站基坑地下连续墙水平位移进行实时监测。将监测数据与数值模拟结果进行对比,验证了数值分析模型选取的合理性,并基于该数值分析模型研究了不同厚度软土层中,地下连续墙水平位移的变化规律,通过墙体位移梯度(D_(w))和软土位移梯度(D_(r))进行临界厚度比计算。研究结果显示:水平位移随软土厚度的变化呈“凸肚”状,沿深度方向划分为相对稳定区、线性增长区、最大变形区和线性下降区。利用D_(w)和D_(r)标定出临界厚度比为0.24;土压力变化在基坑前四步开挖过程中较为稳定,而在第五步开挖与施工后40 d变化显著。上述研究结果为类似工程的设计、施工和监测方案的制定提供了重要参考。

基坑盖板下逆作车站地下连续墙托换破除技术

附属结构与地铁车站连通常需要对地下连续墙进行破除,当地下连续墙上设有临时承重盖板时破除的施工难度更大,风险更高。以某地铁盖挖逆作车站的地下连续墙破除施工为依托,提出了利用局部破除体作为临时竖向支撑进行托换破除的施工方法。首先,采用数值计算分析了不同托换间距对盖板结构体系的受力影响,综合施工进度和作业空间考虑,确定预留1m宽的临时托换柱和不大于12m的破除间距为控制指标,能够满足各受力结构体系在临时托换施工下的承载性能要求;其次,对盖板下地下连续墙破除及切割块转运施工进行了详细分析,给出了分块尺寸、切割块吊装、预留柱节点等关键施工环节的控制指标与做法。实施结果表明:利用既有地下连续墙作为临时托换结构进行破除地下连续墙的施工方法,安全可靠,施工速度快,成本经济。

基于ABAQUS的新型格型地下连续墙稳定性评估

对于需要采用格型地下连续墙围护的工程而言,设计一种能够节省造价的新型格型地下连续墙并评估其稳定性具有很大的意义。本文以广州某码头项目为背景,结合工程设计资料、钻探、物探资料,设计一种新型格型地下连续墙,并利用ABAQUS有限元软件,建立新型格型地下连续墙模型,模拟基坑开挖过程,进行有限元计算并分析结果,对照现场实测数据,对该种新型格型地下连续墙的稳定性进行评估。研究结果表明:该种新型格型地下连续墙有限元计算最大侧移为20 mm,实测数据为14 mm,满足稳定性的要求,同时达到节省造价的目的;新型格型地下连续墙最大侧移出现在基坑底部与该种新型格型地下连续墙的“一型”位置的相交处;采用ABAQUS模拟,能够较好地对新型格型地下连续墙的稳定性进行评估。

超厚硬岩层地下连续墙旋铣入岩技术研究

以深圳市福田区沙头街道金地工业区城市更新单元一期项目01地块基坑支护与土石方工程项目为研究背景,根据工程实际情况,对地下连续墙超厚硬岩层的入岩施工技术进行了深入研究实践。依靠对现有机械设备的组合使用,通过改进施工工艺,完善施工技术,摸索出一种利用旋挖钻机先行引孔、再用双轮铣槽机铣岩成槽的入岩施工技术,极大保证和提升了地下连续墙施工进度和施工质量,降低了施工成本,为国内同类型的深基坑工程地下连续墙超厚硬岩层的入岩施工技术发展提供相关参考。

地下连续墙对软弱夹层场地地下结构地震反应影响研究

在地下结构抗震分析中,软弱夹层场地较一般成层场地而言问题要更为突出。本文以双层双跨矩形框架地铁车站结构为研究对象,基于有限元软件ABAQUS,建立土-地下连续墙-地铁车站结构体系的静动力耦合有限元分析模型,研究地下连续墙对软弱夹层场地地下结构地震反应的影响,对比分析了在不同场地工况下地连墙以及地连墙的连接方式对地铁车站结构的地震响应规律。研究结果表明:地下连续墙与车站结构协同作用使得车站结构整体水平变形减小,且减小效果随着软弱夹层厚度的增加更加明显;地下连续墙同时会引起附加的侧向土压力作用到车站结构上,对上层中柱和侧墙顶部等部位存在不利影响,建议工程实践中采取一定的加强措施。

复杂地层超深地下连续墙设计与施工关键技术

以上海软土地区某挖深达45.5m的矩形超深基坑工程为依托,针对深度约90m的超深地下连续墙的设计和施工关键技术展开了系统研究。提出了适用于超深基坑工程的墙体分幅设计、止水措施、混凝土配合比、钢筋配置、垂直度要求等一系列设计参数。正式施工前进行了复杂地层的成槽试验及首件施工验收,确定其施工能力、施工工效以及施工参数,并针对超深地下连续墙容易出现的施工质量通病提出了系统的施工控制措施。在此基础之上完成了该工程超深地下连续墙的正式施工,墙体质量的超声波检测及开挖验证结果均达到设计要求,坑外地下水监测数据验证了悬挂帷幕的承压水控制效果,顺利通过了基坑开挖和结构回筑的服役过程。

上层软土下层基岩地下连续墙成槽施工技术

地下连续墙施工是基础建设的重要组成部分。针对传统单一成槽工艺在工程规模、槽深和地层多变性方面的局限性,提出了一种新的“导墙、抓槽、钻孔、铣槽”复合成槽施工技术。首先开挖和浇筑导墙,然后采用抓斗成槽机对上层软土层进行开挖成槽。针对下层坚硬的基岩层,先采用钻孔机对基岩层进行钻孔,待钻孔结束后采用铣槽机对已钻孔的基层进行一铣成槽或三铣成槽,完成地下连续墙的成槽施工。在施工过程中,采用成槽检测仪定期检验成槽效果,确保施工质量。该技术可以灵活应对复杂地层条件,提高施工效率、降低成本,并保证地下连续墙的质量和稳定性。该技术在工程项目中已得到应用和验证,取得了较好的经济效益和社会效益。

厚砂性土层密集清障区超深地下连续墙施工技术研究

为解决存在大量障碍物的厚砂性土层清障后,地下连续墙施工面临的难题,结合上海某地铁车站基坑围护的施工实例,研发了一种在厚砂性土层中密集清障区的超深十字钢板接头地下连续墙施工关键技术,以期为今后类似工程的施工提供借鉴。

冻结法在基坑地下连续墙缺陷处治中的应用分析

地下连续墙出现缺陷时,存在失稳及渗漏水风险,可采用冻结法对缺陷区域进行加固。基于某地铁基坑工程,开展现场监测及数值模拟分析,对比HS模型与MC模型在冻结工法中的适用性,发现HS模型能更好地反映实际冻结效果,适用于研究冻胀问题。基于HS模型,分别讨论冻结区厚度、深度、宽度对基坑变形及支撑内力的影响,建议冻结区采用0.4~0.6倍地下连续墙幅宽、1.5~2倍基坑深度,同时控制冻结区宽度,可保证冻结效果,控制工程规模。

铁路超深基坑地下连续墙成槽施工工艺

本文以铁路杭州萧山机场站枢纽及接线工程项目为例,对其施工时使用的超深地下连续墙成槽施工技术开展了全面而透彻的分析,找到了推动该工程项目朝着更加先进的方向发展的最佳施工方法。该工程采取了积极的措施严格管控泥浆质量,对三轴搅拌桩槽壁进行了加固处理,显著提升了连续墙成槽的稳定性。