基于變形曲線的渠道式水泥切割連續墻彎矩測算方法

于春紅 宿官忠 宋永娜

摘要：渠道式水泥切割連續墻具有較好的地基加固、擋土止水作用，能夠在諸多方面進行應用，尤其在深基坑中具有較好的影響。掌握渠道式水泥切割連續墻的彎矩能夠降低施工事故發生率，增強連續墻的應用效果。使用跟蹤監測方法能夠及時獲取連續墻的彎矩，但是為了降低成本，往往只會對部分截面進行監測，所以使用這種方式不僅會增加施工成本，而且還不能完全掌握連續墻的所有截面彎矩，甚至某些監測結果會出現失真情況。所以為了提高連續墻彎矩測算的精確度，并且降低施工成本，分析了一種基于變形曲線的彎矩測算方法。該方法是通過對變形曲率進行計算，然后計算出連續墻的彎矩。文章首先對彎矩測算方法進行了分析，然后將其應用到實際工程實例中，通過與實際測量彎矩結果相比，文章研究的測算方法與之吻合度較高，表明了基于變形曲線的測算方法具有較好的準確度。

關鍵詞：變形曲線;渠道式水泥切割連續墻;彎矩

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1001—5922（2021）02—0167—04

渠道式水泥切割連續墻屬于一種新型水泥土墻施工工藝，具有連續成墻、深度大的特點，主要作用在于地基加固、擋土止水等，常常在深基坑、垃圾填埋場、水庫堤壩等中進行使用。為了提高連續墻的安全性，需要深入了解其內力，但是使用跟蹤檢測的方式獲取連續墻應變或者應力的結果往往會失真，而且會消耗大量的成本。于是文章提出了一種基于變形曲線的方式測算連續墻彎矩，通過對彎矩的測算，能夠及時發現問題，從而降低工程事故的發生。

1連續墻彎矩測算方法

1.1計算變形曲率φ

渠道式水泥切割連續墻受到外力的作用之后會發生測向變形，而其變形彎曲的程度就是變形曲率西，在計算變形曲率西可以根據一個重要信息，即φ和墻體的曲率半徑R互為倒數。于是文章將采用測斜曲線擬合直接求導法計算出變形曲率φ。

由于連續墻基坑在開挖過程中，該墻體與地面呈現垂直狀態，于是在豎直方向，連續墻只會受到自身重力的影響，于是能夠將其看作是純彎構件。于是可以得到如下公式：

2公式實例計算分析

2.1工程概況

通過上述基于變形曲線的彎矩測算方法，將其應用到某市地鐵車站中。該車站的基坑開挖深度大致為23m，屬于一種基坑非常深的車站。使用厚度為1m的渠道式水泥切割連續墻。車站的主體結構為框架結構，地下包含三層三跨或者四層。連續墻中使用的垂直主筋為Ⅱ級熱軋鋼筋，支撐體系使用的是西609×16鋼管支撐。在開挖過程中會對軸力、沉降、測斜進行檢測，還會對鋼筋應力進行監測，圖2即為基坑測點布置圖。

其中，w為墻項水平位移、沉降點;WJ為墻體鋼筋應力測點;Q為墻體測斜點;z為支撐軸力測點。

2.2根據變形曲線估算彎矩

文章對4個不同工況下的變形情況進行測查，如圖3所示，主要針對的是Q3測點，一共對12個截面的彎矩進行估算。首先用六次多項式對變形進行線性擬合，再通過公式（1）計算出φ，然后對彎矩進行修正處理得到實際彎矩，計算結果如圖4和圖5所示。

對兩個彎矩結果進行觀察，發現沒有修正的彎矩和修正之后的彎矩之間的變化規律一致，且基本上最大彎矩出現在開挖面附近1～2m的范圍內，這種現象也正好與實際工程中的受力情況相同。但是兩個彎矩值存在比較大的差別，比如圖4中4種不同工況下彎矩最大值分別為1039.47kN·m、1310.74kN·m、1260.81kN·m、1451.15kN·m，圖5中的彎矩最大值分別為696.11kN.m、795.32kN·m、777.36kN·m、846.11kN·m，如5中的彎矩明顯比圖4中彎矩小很多。所以當連續墻上彎矩越大時，剛度下降的趨勢就會越小，正好與M-φ曲線的結果相一致。

2.3彎矩估算結果和實測結果的比較

為了檢測本文研究的測算方法的準確度，于是使用跟蹤監測的方式得到不同工況下的實際彎矩，圖6即為部分工況下的對比結果。圖中，修正前表示的沒有對剛度進行修正的彎矩，修正后表示的是經過剛度修正之后的彎矩，實測表示的是通過監測儀器測量的實際彎矩。從圖中可以看出，經過剛度修正之后的彎矩與實測彎矩更加接近，而沒有進行剛度修正的彎矩與實測彎矩相差比較大。另外，對不同深度下彎矩進行觀察，發現當深度越來越大時，經過剛度修正的彎矩與實測彎矩結果更加接近。出現這種現象的原因在于當深度越大時，連續墻發生的變形就會大，就會增加變形曲率的準確度，于是就會增加彎矩的準確度，所以就會更加接近于實測彎矩。反之，當變形比較小時，就會增加測斜的相對誤差，于是就會增加φ的誤差，彎矩結果自然就會更加不準確，與實際測量的結果就會相差較大。

從圖中還可以看出，經過剛度修正后的彎矩一般情況下會稍稍比實測彎矩大，這樣有利于防止連續墻受彎破壞，因為連續墻所處的環境比較復雜，會受到各種其他因素的影響，將彎矩測算結果設計的稍大一點，當發現連續墻的彎矩達到極限抗彎能力時，此時由于設計的彎矩稍微大一些，于是還不至于發生非常嚴重的后果，有助于及時作出補救措施，就會降低事故發生率、減少損失。

3結語

在深基坑施工過程中，基于變形曲線測算渠道式水泥切割連續墻彎矩具有不錯的準確度，因為通過與實際測量結果相比，吻合度比較高，所以將此方法應用到彎矩測算中能夠滿足實際要求。并且使用該方法的計算較為簡單，用于指導深基坑工程施工，能夠及時了解到連續墻的抗彎能力，而且還不用對鋼筋應力進行監測，就會降低購買、搭建檢測設備的費用，從而可以降低工程成本。而且使用該測算方法能夠避免工程事故發生，提高工程施工的安全性，所以文章對連續墻的彎矩測算方法具有較好的社會效益和經濟效益。