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随着地下连续墙应用领域的拓宽,其使用形式多种多样,T形墙体作为其中一种得到了大量应用。通过实践表明T形槽孔阳角处土体的稳定性极差,需要采用比一般矩形槽孔更多的措施来保证其稳定,这就需要对其进行研究。在必要时,还需要采取外部加固的手段来增强槽壁附近土体的粘聚力和内摩擦角,以达到维护阳角处槽壁稳定性的目的。目前采用加强土体(砂体)力学性能的方法主要依靠泥浆的渗透作用和水泥浆的水化作用,总结起来为改善泥浆性能、水泥搅拌法、高压喷射法和预注浆法。实践证明这些方法都能在一定程度上增加槽壁的稳定性。
首先对影响地下连续墙槽壁稳定性的因素进行归纳和总结。本文对影响地下连续墙槽壁稳定性的六大因素做了较详细的阐述,地质条件、地下连续墙的形状、泥浆、地下水位、施工机械(挖掘速度)、外荷载都对槽壁稳定性起着一定的作用,要提高槽壁的稳定性可以从这几点入手,结合具体工程实践采取合适措施。目前,在维护槽壁稳定的措施中,泥浆为最常用最受重视的因素。泥浆的高度和比重决定对槽壁的压力,流变性、失水造壁性等决定了泥皮的质量和对槽壁附近土体的影响,泥浆本身的抗剪切能力对于维护槽壁稳定也是极有利的。
随后,对T形地下连续墙阳角处槽壁的稳定性展开研究。第一步,对建立在普适地下连续墙槽壁稳定性的研究成果加以总结,找出提出分析计算模型的依据和特点:槽壁稳定性分析模型的雏形为竖直边坡、塑性力学应力应变轨迹和工程开挖后墙体的凸起情况。模型的分析计算依赖于经典土力学中极限破坏条件。第二步,在T形槽阳角处综合考率边坡破坏和类比矩形应力应交轨迹两方面的因素后,提出了四分之一圆底面楔形体,对其进行受力分析也是依据土力学中极限破坏条件。通过对本文所关注的工程载体计算来看,模型具有一定的准确性和实用性。
其次,对地下连续墙槽壁加固的一些方法进行总结归纳。当采取许多措施仍然不能满足施工中槽壁稳定的条件时,就需要从内部出发,去改变土体本身的性质。首先,从泥浆角度出发泥浆利用渗透作用去加固槽壁附近土体,实践证明泥皮的形成是作用体现强度的关键因素。前期渗入泥浆有助于提高土体强度,后期渗入水的量反而加速土体破坏。当泥浆不能满足生产需求时,就需要采用其他的手段来加固槽壁,水泥搅拌桩、高压旋喷桩和注浆法都能提高土体性能,加固机理和方法全部来源于软弱地基处理,具有较高的理论依据和实践经验。纵观许多参考文献和资料,在地下连续墙槽壁加固中,许多的案例都表明使用某一种方法能够取得不错的效果,但是加固方案都是基于实践经验所提出的,没有定量的分析。这种原因在于地层情况多变,采用的加固方法本身在改变土体性质中具有一定的不确定性。
本文主要总结了水泥搅拌法和高压旋喷注浆法这处理地基的方法在槽壁加固中的作用机理和应用特点,两者在改变土体性状这一点上都随着水灰比(水泥掺入比)、深度、时间等发生变化,变化规律不容易采用某一单纯的函数曲线去描述。所以这些决定了加固方法必须更加依赖于实践经验。
在以上几点的研究成果之上,对上海市铜山街旧改南块项目中的地下连续墙子项目进行槽壁加固分析和方案改进。在槽壁的破坏条件已经确立,实际应用就具备了初步条件。进一步结合论文的实践背景,有必要以一个载体对理论分析加以验证。本文首先任意选取一个T形槽段,对其阳角处槽壁稳定性进行分析,得到的结果与实际坍塌的结果非常接近,表明模型的提出与计算都是合理的。进一步结合对高压旋喷注浆法在槽壁加固中应用的总结,从而以此法来对加固失败的槽段重新进行分析与加固方案改进。经过基于基坑支护原理的计算得到了经过优化的加固方案,但是方案的提出是在理论分析上的,另外高压旋喷桩的加固范围内的强度是由中向外逐步由强变弱,具体的加固范围无法确定,本文以桩体为刚性支撑作为计算扩大了安全系数,具有一定的参考价值。具体的工程应用方案应结合该项目中加固经验来选择和改动。从而看出,槽壁加固设计需要考虑加固方法、槽壁破坏条件和实践经验等因素,而槽壁破坏条件包含的因素最多。基于基坑支护原理计算得到的结果偏于保守,具有参考价值,具体方案选择还应该根据实际加固经验或者试验来确定。
最后,对本文所做的工作进行总结并提出本文的论点,作出了对地下连续墙槽壁稳定性研究的展望,主要指出坍塌分析模型建立在对槽壁坍塌机理的基础之上的,对于粘性土的破坏机理进一步探究有助于更优模型的建立和评判;槽壁坍塌的分析和加固研究对于时效性具有较高的灵敏度,应该加强这方面的研究。