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【摘 要】从泥浆的性能、地层条件、地下水位、槽段的划分及施工工艺、施工机械及孔口地面荷载等因素进行了详细的分析与，针对上述影响因素提出一些提高防渗墙槽壁稳定性的有效措施，并指出今后在深厚覆盖层防渗墙槽壁稳定性方面需要开展的工
作及研究内容。
【关键词】槽壁；施工技术；稳定性
1 引言
随着我国水利水电事业的进一步发展，近期或者将来在深厚覆盖层上建坝的工程会越来越多，而深厚覆盖层是一种地质条件相对复杂的地层，它具有结构松散，堆积厚度较大，颗粒以漂卵石、砾石、块碎石、粉细砂等为主，颗粒组成偏粗大，通常缺乏中间粒径，一般有较大的孔隙比，局部存在架空层，含水量比较丰富等特点。在这种复杂的地质条件下建造防渗墙是十分困难的，尤其是造孔成槽时的稳定性是一个很值得研究的问题。
现阶段我国防渗墙施工中主要采用泥浆护壁技术维护槽壁稳定，虽然经过长期的工程实践和试验研究，泥浆护壁技术在施工工艺、、施工机械、施工质量控制等方面已经有很大进步，但是开挖造孔过程中槽壁坍塌失稳并导致超挖、相邻地面沉降、邻近建筑物损坏甚至生命财产损失的情况仍然时有发生。因此有必要专门对深厚覆盖层防渗墙施工过程中槽壁稳定的影响因素进行全面系统的分析，找出提高槽壁稳定性措施，这对降低混凝土防渗墙造价、缩短工期以及提高成槽质量有着重要意义。
2 槽壁稳定性的影响因素分析
2.1 泥浆的性能
在诸多影响槽壁稳定的因素中，泥浆的性能被看作是影响槽壁稳定的重要因素。泥浆本身具有一定的比重，当槽内的泥浆液面高出地下水位一定高度时，泥浆就会对槽壁产生一定的静水压力，该压力可以抵抗周围的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑，可以有效防止槽壁坍塌；泥浆在渗透的作用下会向周围土层中渗透，泥浆中的细小颗粒会堵塞土层中土颗粒间的孔隙，这样很快就会在槽壁上形成一层透水性很低的泥皮，从而保证了泥浆的液体压力能够作用在开挖槽壁上并防止地下水渗入，有效的维护槽壁稳定。
容重大的泥浆产生的液体压力大，相同的压力条件下，泥浆液面越高，所需泥浆的容重越小，槽壁失稳的可能性就越小，地下水位越低，槽壁越稳定。施工中应根据实际需要选择合理的泥浆容重，尽量提高泥浆液面的高度并及时补浆以确保泥浆液面保持在所需高度。要提高泥浆的有效护壁作用，泥浆在槽壁上就必须尽快形成薄而致密，抗渗性好，抗冲击能力强的泥皮，这就要求泥浆的粘度、失水量、含砂量等必须达到需要的标准。深厚覆盖层中颗粒组成偏大，孔隙较大，且局部存在架空层，所以泥浆的失水量在深厚覆盖层中体现得很明显。当失水量小时，在槽壁形成的泥皮薄而致密，质量高，有利于槽壁稳定；反之，形成的泥皮厚而软，质量低，护壁效果就差。在同样时间和同样压差条件下，相对密度越大的泥浆，其充填孔隙的速度越快，效果也越好，形成泥皮的时间也越短。由于泥浆能够悬浮开挖土体中的细颗粒，在一定程度上可以增加泥浆的容重，有利于提高开挖的稳定性，但是泥浆护壁的过程中由于多种原因泥浆的质量会变坏，性能会降低，故槽孔开挖过程中应不断监测泥浆的性能指标。
2.2 地层条件
地层中土体的组成、性质及其土的密实度也是影响开挖槽壁稳定的重要因素之一。如果地下土层土体比较密实，有较大的抗剪强度，就不容易失稳。土层中如果存在软弱夹层，当地下水位较高时，容易发生砂土的液化，对槽壁的稳定十分不利。
地层中土体的级配情况、粒径大小、和孔隙程度决定了地层的渗透性。而泥浆护壁的基本条件就是泥浆能够渗入土层并能形成泥皮，也就是说土层必须具有一定的渗透性。土层的粒径组成和级配影响泥浆的容重、泥浆的渗透过程和形成泥皮的难易程度及泥皮的厚度，如果土的级配很差，缺乏中间粒径，则土的孔隙过大，泥浆在土中的渗透路径很长，从而造成泥浆的大量渗漏，不利于泥浆颗粒形成泥皮，泥浆在土层中的胶结作用就难以发挥，泥浆的护壁能力也大大降低。而深厚覆盖层的地质条件正是如此，覆盖层中存在的架空层也经常是槽壁失稳的薄弱部位，架空层会造成泥浆的大量流失，可能导致泥浆液面的迅速下降，造成槽壁稳定性降低。土层中的土颗粒粒径和孔隙比越大，泥浆入渗的距离也越长。泥浆的渗入使得槽壁周围土体变成为土与膨润土的混合物，土中的孔隙被泥浆充填，对于土的抗剪强度指标也会产生一定的影响。
2.3 地下水位
地下水位的高低对槽壁稳定有十分显著的影响。从力学角度分析，泥浆液面必须高出地下水位一定高度，泥浆的液体压力才能平衡掉地下水压力及侧向土压力。地下水位越高，槽壁所受的侧向静水压力也就越大，即槽壁失稳的可能性越大。地下水位即使有较小的变化，对槽壁的稳定亦有显著的影响。因此工程实际中一般都要求泥浆液面高出地下水位lm或1.5m以上。相关规范也明确规定在施工期间，槽内泥浆液面必须高于地下水位0.5m以上。
我国的江浙地区气候潮湿，雨量充沛，洪水量大，汛期长，因此这些地区深厚覆盖层的地下水位一般埋藏很浅。当地下水位较高时，在较强的水压力作用下，土层中粉细砂层很容易发生砂土液化，结构松散的砂砾石层以及架空层也很容易局部或整体坍塌导致槽壁的失稳。地下水位的高低直接影一响泥浆护壁有效作用力的大小，而泥浆的有效作用直接影响泥浆的渗透特性以及泥皮的形成，泥皮的性质直接影响泥浆护壁的效果。研究发现，压差小，泥浆渗透缓慢，渗透时间长，泥皮不易形成，不利于槽壁的稳定。当槽内泥浆液面不变的情况下，地下水位越高，槽壁失稳的可能性就越大，平衡水压力所需的泥浆容重就越大。
所以在深厚覆盖层中造孔成槽时应重视地下水位对槽壁稳定的影响，必要时可部分或全部降低地下水位以提高防渗墙槽壁的稳定性。
2.4 槽段的划分及施工工艺
泥浆护壁开挖工程中槽段的形状主要有圆形槽孔（灌注桩）和矩形槽段（地下连续墙）。在水利水电工程防渗墙中一般都是矩形槽段。圆形槽的开挖稳定性要明显高于矩形和其他形状的槽段，因为其结构各向对称，槽壁上土体径向应力的释放大部分会转移到环向应力当中，形成封闭的应力拱。对于矩
径的漂石或块石，一般采用重锤冲击或者爆破的方法使其破碎，这种冲击和振动作用对槽壁稳定的影响是不容忽视的，有可能造成泥皮的脱落、粉细砂层的液化、架空层的坍塌等局部失稳问题。施工中应尽量避开这些‘顽石”，冲击或爆破时应尽量减小对槽壁的冲击和振动。另外，在漂石层中造孔的进度较慢，槽孔的开挖时间和静置时间较长，也会降低开挖槽壁的稳定性。
施工中槽孔口还会有相应的辅助施工设施及人员流动，对槽壁稳定也有一定的影响。必须布置时，应尽量远离槽孔口，或者分散其在孔口附近的压强。
3 提高槽壁稳定性的措施
通过上述对槽壁稳定性的影响因素分析，总结出深厚覆盖层防渗墙造孔成槽时提高槽壁稳定性的有效措施：充分了解深厚覆盖层地质条件，掌握地层的组成成分、颗粒级配以及粉细砂层、架空层、大块石漂石的分布情况，对有可能发生槽壁失稳的薄弱部位进行预测，并制定相应的预防及应对措施，如钻进过程中遇到疏松、易坍塌地层时，可向该部位投加适量粘土或增加泥浆的粘度等，施工时应尽快穿过此层。在掌握深厚覆盖层地质条件的情况下，应进行泥浆护壁的室内与现场试验，确定合理的泥浆性能指标，并在施工过程中严格控制，定时监测；开挖过程中泥浆质量会降低，适当采取相应的措施提高泥浆的性能，如添加适量的外加剂；为了提高稳定性，可选用优质的造浆材料并适当加大泥浆容重；尽量维持泥浆液面在一定的高度，液面下降时应及时补浆。掌握深厚覆盖层水文地质条件，了解地下水位线的走势，在工程需要且条件允许的情况下，可采取适当的降水措施以降低地下水位；实践证明，降低地下水位能有效地提高防渗墙成槽的稳定性，此外还要考虑地表水流和降雨对地下水位的影响。根据工程实际情况，结合理论与实践经验合理划分槽段长度，密实地层可长些，疏松地层应短些。合理选择造孔成槽机械与施工方法，尽量减少或避免对槽壁稳定的不利因素。施工过程中精心组织设计，严格控制把关，尽量减少人为因素造成的槽壁失稳事故。
要想确保深覆盖层中防渗墙槽壁开挖的稳定性，除了提出一些提高槽壁稳定性的有
作及研究内容。
【关键词】槽壁；施工技术；稳定性
1 引言
随着我国水利水电事业的进一步发展，近期或者将来在深厚覆盖层上建坝的工程会越来越多，而深厚覆盖层是一种地质条件相对复杂的地层，它具有结构松散，堆积厚度较大，颗粒以漂卵石、砾石、块碎石、粉细砂等为主，颗粒组成偏粗大，通常缺乏中间粒径，一般有较大的孔隙比，局部存在架空层，含水量比较丰富等特点。在这种复杂的地质条件下建造防渗墙是十分困难的，尤其是造孔成槽时的稳定性是一个很值得研究的问题。
现阶段我国防渗墙施工中主要采用泥浆护壁技术维护槽壁稳定，虽然经过长期的工程实践和试验研究，泥浆护壁技术在施工工艺、、施工机械、施工质量控制等方面已经有很大进步，但是开挖造孔过程中槽壁坍塌失稳并导致超挖、相邻地面沉降、邻近建筑物损坏甚至生命财产损失的情况仍然时有发生。因此有必要专门对深厚覆盖层防渗墙施工过程中槽壁稳定的影响因素进行全面系统的分析，找出提高槽壁稳定性措施，这对降低混凝土防渗墙造价、缩短工期以及提高成槽质量有着重要意义。
2 槽壁稳定性的影响因素分析
2.1 泥浆的性能
在诸多影响槽壁稳定的因素中，泥浆的性能被看作是影响槽壁稳定的重要因素。泥浆本身具有一定的比重，当槽内的泥浆液面高出地下水位一定高度时，泥浆就会对槽壁产生一定的静水压力，该压力可以抵抗周围的侧向土压力和水压力，相当于一种液体支撑，可以有效防止槽壁坍塌；泥浆在渗透的作用下会向周围土层中渗透，泥浆中的细小颗粒会堵塞土层中土颗粒间的孔隙，这样很快就会在槽壁上形成一层透水性很低的泥皮，从而保证了泥浆的液体压力能够作用在开挖槽壁上并防止地下水渗入，有效的维护槽壁稳定。
容重大的泥浆产生的液体压力大，相同的压力条件下，泥浆液面越高，所需泥浆的容重越小，槽壁失稳的可能性就越小，地下水位越低，槽壁越稳定。施工中应根据实际需要选择合理的泥浆容重，尽量提高泥浆液面的高度并及时补浆以确保泥浆液面保持在所需高度。要提高泥浆的有效护壁作用，泥浆在槽壁上就必须尽快形成薄而致密，抗渗性好，抗冲击能力强的泥皮，这就要求泥浆的粘度、失水量、含砂量等必须达到需要的标准。深厚覆盖层中颗粒组成偏大，孔隙较大，且局部存在架空层，所以泥浆的失水量在深厚覆盖层中体现得很明显。当失水量小时，在槽壁形成的泥皮薄而致密，质量高，有利于槽壁稳定；反之，形成的泥皮厚而软，质量低，护壁效果就差。在同样时间和同样压差条件下，相对密度越大的泥浆，其充填孔隙的速度越快，效果也越好，形成泥皮的时间也越短。由于泥浆能够悬浮开挖土体中的细颗粒，在一定程度上可以增加泥浆的容重，有利于提高开挖的稳定性，但是泥浆护壁的过程中由于多种原因泥浆的质量会变坏，性能会降低，故槽孔开挖过程中应不断监测泥浆的性能指标。
2.2 地层条件
地层中土体的组成、性质及其土的密实度也是影响开挖槽壁稳定的重要因素之一。如果地下土层土体比较密实，有较大的抗剪强度，就不容易失稳。土层中如果存在软弱夹层，当地下水位较高时，容易发生砂土的液化，对槽壁的稳定十分不利。
地层中土体的级配情况、粒径大小、和孔隙程度决定了地层的渗透性。而泥浆护壁的基本条件就是泥浆能够渗入土层并能形成泥皮，也就是说土层必须具有一定的渗透性。土层的粒径组成和级配影响泥浆的容重、泥浆的渗透过程和形成泥皮的难易程度及泥皮的厚度，如果土的级配很差，缺乏中间粒径，则土的孔隙过大，泥浆在土中的渗透路径很长，从而造成泥浆的大量渗漏，不利于泥浆颗粒形成泥皮，泥浆在土层中的胶结作用就难以发挥，泥浆的护壁能力也大大降低。而深厚覆盖层的地质条件正是如此，覆盖层中存在的架空层也经常是槽壁失稳的薄弱部位，架空层会造成泥浆的大量流失，可能导致泥浆液面的迅速下降，造成槽壁稳定性降低。土层中的土颗粒粒径和孔隙比越大，泥浆入渗的距离也越长。泥浆的渗入使得槽壁周围土体变成为土与膨润土的混合物，土中的孔隙被泥浆充填，对于土的抗剪强度指标也会产生一定的影响。
2.3 地下水位
地下水位的高低对槽壁稳定有十分显著的影响。从力学角度分析，泥浆液面必须高出地下水位一定高度，泥浆的液体压力才能平衡掉地下水压力及侧向土压力。地下水位越高，槽壁所受的侧向静水压力也就越大，即槽壁失稳的可能性越大。地下水位即使有较小的变化，对槽壁的稳定亦有显著的影响。因此工程实际中一般都要求泥浆液面高出地下水位lm或1.5m以上。相关规范也明确规定在施工期间，槽内泥浆液面必须高于地下水位0.5m以上。
我国的江浙地区气候潮湿，雨量充沛，洪水量大，汛期长，因此这些地区深厚覆盖层的地下水位一般埋藏很浅。当地下水位较高时，在较强的水压力作用下，土层中粉细砂层很容易发生砂土液化，结构松散的砂砾石层以及架空层也很容易局部或整体坍塌导致槽壁的失稳。地下水位的高低直接影一响泥浆护壁有效作用力的大小，而泥浆的有效作用直接影响泥浆的渗透特性以及泥皮的形成，泥皮的性质直接影响泥浆护壁的效果。研究发现，压差小，泥浆渗透缓慢，渗透时间长，泥皮不易形成，不利于槽壁的稳定。当槽内泥浆液面不变的情况下，地下水位越高，槽壁失稳的可能性就越大，平衡水压力所需的泥浆容重就越大。
所以在深厚覆盖层中造孔成槽时应重视地下水位对槽壁稳定的影响，必要时可部分或全部降低地下水位以提高防渗墙槽壁的稳定性。
2.4 槽段的划分及施工工艺
泥浆护壁开挖工程中槽段的形状主要有圆形槽孔（灌注桩）和矩形槽段（地下连续墙）。在水利水电工程防渗墙中一般都是矩形槽段。圆形槽的开挖稳定性要明显高于矩形和其他形状的槽段，因为其结构各向对称，槽壁上土体径向应力的释放大部分会转移到环向应力当中，形成封闭的应力拱。对于矩
径的漂石或块石，一般采用重锤冲击或者爆破的方法使其破碎，这种冲击和振动作用对槽壁稳定的影响是不容忽视的，有可能造成泥皮的脱落、粉细砂层的液化、架空层的坍塌等局部失稳问题。施工中应尽量避开这些‘顽石”，冲击或爆破时应尽量减小对槽壁的冲击和振动。另外，在漂石层中造孔的进度较慢，槽孔的开挖时间和静置时间较长，也会降低开挖槽壁的稳定性。
施工中槽孔口还会有相应的辅助施工设施及人员流动，对槽壁稳定也有一定的影响。必须布置时，应尽量远离槽孔口，或者分散其在孔口附近的压强。
3 提高槽壁稳定性的措施
通过上述对槽壁稳定性的影响因素分析，总结出深厚覆盖层防渗墙造孔成槽时提高槽壁稳定性的有效措施：充分了解深厚覆盖层地质条件，掌握地层的组成成分、颗粒级配以及粉细砂层、架空层、大块石漂石的分布情况，对有可能发生槽壁失稳的薄弱部位进行预测，并制定相应的预防及应对措施，如钻进过程中遇到疏松、易坍塌地层时，可向该部位投加适量粘土或增加泥浆的粘度等，施工时应尽快穿过此层。在掌握深厚覆盖层地质条件的情况下，应进行泥浆护壁的室内与现场试验，确定合理的泥浆性能指标，并在施工过程中严格控制，定时监测；开挖过程中泥浆质量会降低，适当采取相应的措施提高泥浆的性能，如添加适量的外加剂；为了提高稳定性，可选用优质的造浆材料并适当加大泥浆容重；尽量维持泥浆液面在一定的高度，液面下降时应及时补浆。掌握深厚覆盖层水文地质条件，了解地下水位线的走势，在工程需要且条件允许的情况下，可采取适当的降水措施以降低地下水位；实践证明，降低地下水位能有效地提高防渗墙成槽的稳定性，此外还要考虑地表水流和降雨对地下水位的影响。根据工程实际情况，结合理论与实践经验合理划分槽段长度，密实地层可长些，疏松地层应短些。合理选择造孔成槽机械与施工方法，尽量减少或避免对槽壁稳定的不利因素。施工过程中精心组织设计，严格控制把关，尽量减少人为因素造成的槽壁失稳事故。
要想确保深覆盖层中防渗墙槽壁开挖的稳定性，除了提出一些提高槽壁稳定性的有