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深基坑地连墙成槽土体微挠动控制方法
摘要：随着国内城市建设发展迅猛，特别是大型城市市区内的深基坑工程，由于各类商业、住宅、道路、地铁等建构筑物密集，深基坑的开挖引起的卸荷效应以及开挖所导致的基坑外水位下降都将引起周边地表及深层土体产生较大位移变形，进而会影响到周边建构筑物的使用安全，本文探讨总结了几种地下连续墙成槽阶段能减少土体挠动的微挠动控制方法，为类似工程施工提供相应的措施方案。
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“微扰动施工”的概念源于岩土工程中,其中软土地区的地下工程活动可能导致地下岩土体原始应力状态发生改变,这种改变可能是渐进的微小的,也可能是破坏性的,取决于岩土体的“娇贵程度”及工程活动的剧烈程度｡
微扰动施工要求在施工过程中尽可能减少对周围土体的扰动,以保护周围环境不受影响｡例如,在城市临近在运营地铁线路的深基坑工程施工时,宜采取必要的减少土体挠动的措施和进行施工影响检测,以保护建构筑物的安全｡
深圳某超深基坑项目,基坑开挖深度达到40多米,紧临在运营地铁线路,在深基坑施工过程中开展了连墙成槽土体微挠动控制方法的研究,本文是针对研究成果的总结｡
1、隔离桩对减少土体挠动的研究
采用有限元分析软件(midas)分别对有､无隔离桩时,地下连续墙成槽施工对周围土体挠动影响分析｡
1.1无隔离桩地连墙成槽时
图1说明:无隔离桩时,槽段两侧的位移场基本是对称的｡双幅与单幅成槽的分析结果类似,无隔离桩时,槽段两侧的位移场基本对称,而隧道结构的计算最大变形增大近一倍,说明两槽段同时施工时的影响是叠加的｡
1.2有隔离桩地连墙成槽时
图2说明:有隔离桩时,槽段引起的位移场明显被隔断｡隧道结构的计算最大变形与无隔离桩时差别较大｡
由上述比较可知,在地连墙与隧道之间设置隔离桩后,成槽施工对地铁隧道结构的影响能明显减小｡
图2有隔离桩成槽
1.3采取双重护槽减少土体挠动
图3案例项目,通过在地连墙和地铁隧道之间设置直径1200mm荤素结合的全护筒全回转咬合桩进行隔离,在咬合桩与地连墙之间预留200mm空隙,同时,在基坑内侧地下连续墙护槽采用双排600mm直径三重管高压旋喷桩,有效减小了地连墙成槽施工对邻近地铁的土体直接扰动｡
图3地连墙双重护槽示意图
为保证满足地铁变形方面的控制要求,现场围护结构分为以下两种施工顺序:
①地铁保护区内:隔离桩→内侧旋喷桩→地连墙｡
②地铁保护区外:外侧旋喷桩→内侧旋喷桩→地连墙｡
2、小幅成墙减少对土体的挠动研究
通过对比,地连墙成槽时,控制施工空槽尺寸,将传统的6m地连墙分幅优化为4m,可以有效降低槽段周边土应力对地铁的影响｡
并且地下连续墙施工时进行跳幅施工,单元槽段均采用先两侧后中间的顺序｡(图4)
图4单元槽开挖顺序示意图
3、采取三机联动实现超深连续墙微挠动控制
由于基坑所处地区地质情况复杂,地连墙成槽深度超深达到数十米｡
地连墙成槽可用的设备有旋挖机､抓斗成槽机､铣槽机,各机械适用的土层,成槽效率,性能优势各不相同,三机联动成槽技术可以很好发挥各机械的特点优势,加快成槽速度,缩短成槽时间,减少对土体的挠动｡
3.1三机联动具体方案
“三机联动”技术,即:“旋挖机引孔破坏岩层的完整性+成槽机抓取上部土层+大功率宝峨铣槽机铣削岩层”,三机进行全工序穿插施工,提高成槽效率｡(图5)
图5三机联动成槽
3.2旋挖机引孔
采用旋挖钻进行引孔可解决岩面倾斜度大､硬度高､岩面浅的难题｡
旋挖钻布孔结合槽段长度及成槽设备刀头尺寸,铣槽机作业要求引孔完毕后刀架位置两侧岩体必须是平均的,否则铣槽机无法正常作业或者造成偏位｡首开槽段施工时,槽段外放1m,孔位布置均匀分布5孔,引孔间间距距离为50cm;闭合槽段距离工字钢腹板1.4m为引2个孔,孔间距80cm｡(图6)
图6旋挖钻布孔示意图
3.3铣槽机铣槽顺序
铣槽机铣槽顺序为先槽段正中间一刀,后施工工字钢两侧40cm岩石｡首开槽段施工时,槽段外放1m,引孔间间距距离为40cm;闭合槽段引孔为中间位置引孔,铣槽机铣槽按槽段正中间下刀｡(图7)
图74m槽段引孔布置图
成槽过程中,安排专人实时记录施工情况,充分利用机械设备自带的纠偏系统进行垂直度调整｡
3.4旋挖机加装刷壁装置清理槽段接头
通过携带刷壁器的旋挖机钻头处理地连墙多槽段接头处破碎后的编织袋解决编织袋碎屑堵塞铣槽机泥浆管的问题,从而提高地连墙成槽质量,实现降本增效目的｡(图8)
图8旋挖机钻头刷壁器
3.5超深地连墙微扰动成槽质量检测
测壁仪是检测成槽质量的重要手段,利用超声波检测仪,可获得钻孔或连续墙的垂直度､直径､孔壁等深基础开挖体的状态参数｡(图9)
图9测壁仪检测成槽质量
4、土体抬动监测
止水帷幕注浆工序,在帷幕灌浆压力释放孔及时排气,严控基岩灌浆施工过程中最大灌浆压力值,最大限度降低对地铁范围内土体抬动变形的影响｡同时,运用地铁运行结构侧土体抬动监测装置,可自动､实时监测土体抬动情况,灌浆施工过程中对地铁线安全运行进行保驾护航｡
灌浆过程,在盾构隧道分缝处(两块之间)设置测点,采用千分表进行变形监观测｡(图10)
图10土体抬动自动监测设备
观测时将千分表安装在盾构隧道分缝处,并派专人进行观测,同时严格控制灌浆压力,必要时也可采用测量仪器对变形情况进行辅助观测｡
使用土体抬动监测技术,在基岩破碎带灌浆过程中,采用基岩灌浆抬动监测技术实时对地铁隧道结构绝对沉降及水平位移､轨道与轨道相对变形､地层抬动､孔压等参数进行监测｡
该技术实现了地铁运行线结构侧土体抬动情况的实时自动监测,当监测数据出现异常情况或超预警值时,可指导现场及时调整灌浆压力值｡有效避免了地层抬动变形及灌浆压力过大的问题,进而保证基岩灌浆施工期间不对地铁造成影响｡
5、总结
深圳某超深基坑项目,基坑开挖深度达到40多米,紧临在运营地铁线路,基坑地质情况复杂,处于填海区,地下水丰富;基坑开挖过程中,地铁隧道的变形控制要求是,预警值6mm,报警值8mm,控制值10mm,变形控制要求十分严格｡
“深基坑地连墙成槽土体微挠动控制措施”是该项目基坑施工过程中的一项重要措施,通过设置隔离桩,地连墙小幅成墙,旋挖机､抓斗成槽机､铣槽机三机联动成槽,土体抬动监测等措施,结合项目实施的其他控制措施,最终实现了超深基坑施工过程,紧临在运营地铁隧道的毫米级变形控制的目标｡
参考文献:
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文章来源:苏国活.深基坑地连墙成槽土体微挠动控制方法[J].价值工程,2025,44(10):123-125.
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期刊名称：河北建筑工程学院学报
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主管单位：河北省教育厅
主办单位：河北建筑工程学院
出版地方：河北
专业分类：建筑
国际刊号：1008-4185
国内刊号：13-1252/TU
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发行周期：季刊
期刊开本：大16开
见刊时间：4-6个月
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2025-04-14
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