高地下水位\\粉砂土中連續墻槽孔穩定性研究

摘要: 地下連續墻施工中經常會遇到高地下水位的情況，而地下水位對槽孔的穩定性至關重要，特別是粉土粉砂層中的槽孔，由于地下水位影響，泥漿的固壁作用會大打折扣。本文結合工程實例，就高地下水位、粉砂土中連續墻槽孔的穩定性進行探討研究。

關鍵詞: 地下連續墻;高地下水位;泥漿;基坑

某地鐵換乘車站，采用明挖法施工，基坑開挖最大深度約21.8m，采用連續墻+內支撐圍護結構體系，連續墻厚1000mm，墻深37.5m，為柔性接頭形式。車站位于城市老城區，且地勢較周邊低洼，地下水位至地表，地面平均標高為1.0，在-6～-14標高范圍內，是極不穩定的粉土和粉砂土層，對工程特別是地下連續墻的施工極為不利。本文對這種高地下水位粉土層中連續墻槽孔穩定性進行研究，便于更好的控制連續墻的施工質量。

不考慮土體拱效應時，高地下水位中，連續墻槽孔穩定安全系數可按如下公式求解:

式中分別為土層和泥漿的浮容重，單位為;

為土層內摩擦角;

為土層的粘聚力;

為泥漿膠凝體的不排水抗剪強度(膨潤土泥漿取;加重泥漿取);

為連續墻幅寬(本文結合工程實際，取);

為連續墻頂施工荷載(本文取);

為連續墻槽孔計算深度;

根據上式，④-1～④-2粉土層中不同泥漿比重下槽孔穩定安全系數見下表:

根據表中計算可知，不管采用膨潤土泥漿或是加重泥漿都無法保證在高地下水位、粉土層中槽孔的穩定性，而加大泥漿的比重對槽孔的穩定性作用極為明顯。

由于意識不足，在本工程的一期的地下連續墻成槽施工中在粉土層出現多處塌孔現象，嚴重影響了連續墻的質量，基坑開挖時在粉土層中有大量的混凝土鼓包，同時接縫出現多處滲漏，造成的損失巨大，工期嚴重滯后，這直接促使項目部技術人員研究采取其他的技術措施。

既然加大泥漿比重對于高地下水位、粉土層中的槽孔穩定也無濟于事，那就要考慮其他措施控制槽孔的穩定，而最經濟、合理、有效的方案莫過于降低地下水位，使槽內泥漿壓力與槽壁土層側壓力平衡，以下對此進行深入探討。

由于本工程周邊控制保護建筑多，且緊鄰城市主干道，降水時必須考慮因此產生的危害，確保周邊環境安全。本文采用朗肯土壓力理論及等效應力原理確定槽孔穩定的臨界水位降。

槽孔土層側向壓力按朗肯土壓力理論，可以表示為:

根據等效應力原理，槽孔內某一深度處泥漿的壓力大于該處土體壓力時槽孔是穩定的，即:(其中為安全系數，本文取)

本文在分析過程中，成槽泥漿采用膨潤土泥漿，比重取1.05，下圖為不同地下水位情況下，槽孔內泥漿壓力與槽孔土層側壓力曲線關系圖。

由圖可知，地下水位為③層頂部(標高-2.0)時，粉土層④-1、④-2中槽孔均是不穩定的!而當地下水位降至③層底部(標高-6.0)時，兩粉土層中任意位置處的泥漿壓力均大于孔壁土層側壓力，亦即泥漿能夠平衡土體側壓力，槽孔是穩定的。據此可知，保證槽孔穩定的臨界水位必位于③層土體中。

根據槽孔穩定安全系數公式，槽孔深度越大，安全系數越小，槽孔越不穩定，現分別以兩粉土層底作為計算點，分析能同時滿足兩處槽孔穩定條件的臨界水位。設地下水液面離③層土頂部為，要保證槽孔的穩定，在④-1、④-2兩粉土層中地下水位降必須同時滿足穩定性要求，即:

根據有關數據，分別求得:

因此，要保證該粉土層中槽孔穩定，只能取，地下水位降，即地下水位液面需降至標高時方能滿足成槽施工時槽孔的穩定。

在本工程后期連續墻施工時，在成槽孔兩側設置輕型井點，同時設置觀測井，根據施工需要并結合周邊環境，定時、定量、按需抽降地下水，在成槽時實時監測降水效果，并在臨近地表設置沉降觀測點，確保降水時周邊環境安全。采取降水措施后施工的連續墻沒有出現槽孔失穩坍塌現象，效果非常明顯，有效保證了連續墻的施工質量，大大降低了連續墻接縫在基坑開挖時出現滲漏的風險。

以上通過定量的方法確定高地下水位、粉砂土層中槽孔穩定性與地下水位之間的關系，利于指導連續墻的施工。經實際應用檢驗，作用非常明顯。

當然，除了地下水位，影響槽孔穩定性的因素還有很多，因此，在連續墻施工時需輔以其他措施保證槽孔的穩定，比如提高泥漿性能、合理組織施工、適當調整連續墻幅寬、控制施工時間，對不穩定的回填土進行換填后施工導墻等。對于粉砂土層中的槽孔，必須綜合各種措施，方能確保槽孔的穩定。

參考文獻:

[1]叢藹森 地下連續墻的設計施工與應用北京 中國水利水電出版社2000.10