深层地下连续墙安全施工控制方案的系统设计（李会民 许效民）.PDF

第29卷第1期1997年3月西 安 建 筑 科 技 大 学 学 报J. Xian U niv. of A rch.& Tech.Vol129No11M ar.1997深层地下连续墙安全施工控制方案的系统设计李会民许效民(西安建筑科技大学建筑工程系,西安, 710055;第一作者男, 41岁,副教授)摘要依据多项工程实例,采用系统分析理论及数理统计方法,对深层地下连续墙安全施工内力校核、控制措施的选择及稳定性设计等问题进行了系统研究,提出了系统控制设计方案。关键词深层地下连续墙;系统设计;安全施工;稳定性中图分类号TU 476On the control scheme of safe constructingdeep diaphragm wallL i H uim inX u X iaom in(Dept.of Cons . Eng. , Xian U niv. of A rch.& Tech. , Xian, 710055)AbstractBased on many practicalprojects and according to the theories of system analysis and statistics, thestrength analysis of walling, the controlmeasures to be taken and stability analysis for the safe constructionof deep diaphragm wall are systematically studied.Key wordsdeep d iaphragm w all,system atical design,saf e construction,stability随着深层地下连续墙在基础工程中应用的不断增多,施工阶段的安全问题越来越显得重要。虽然在泥浆护壁条件下安全竣工的深层地下连续墙工程实例很多,但对于安全施工控制机理的分析、施工阶段墙体内力的校核、墙体稳定性计算、控制措施的选择及施工方案的系统设计等问题仍是施工中尚未完全解决的课题。本文依据多项工程实例,采用数理统计分析方法和误差筛选分析法,对上述一些问题进行了系统研究。1墙体安全施工内力校核程序设计施工阶段墙体内力校核的目的是为了使墙体及墙体竖向接头能抵抗施工阶段土压及水压引起的墙体的剪力和弯矩,从而保证墙体的安全施工。其步骤如图1所示。收稿日期:1996- 07- 24 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.图1墙体安全施工内力校核程序框图2安全施工控制措施设计安全施工控制措施设计所涉及的内容很多。依据对国内外38份文献资料及国内60余项已安全竣工的地下连续墙工程实例的统计分析和系统研究,本文着重就墙体施工单元长度、 护壁泥浆用量及墙体插入坑底深度等六个问题进行了探讨,其结果见表1。表1中公式所用符号及量纲单位分述如下:l为墙体施工单元长度(m);Q泥为护壁泥浆的总需求量(m3);V为槽段设计总挖土方量(m3);N为施工单元槽段数量;K1为泥浆重复使用率,且K1= 1 -(K2+K3),其中K2为泥浆损失率,根据当地的地质条件而定,粉砂最大,中砂以上的砂层、粘土层、砾石层要小些,一般可在0103至0130范围内取值,K3为泥浆对地层的浸透率,根据土质的种类、密度及地层状态而变化,一般可在01050150范围内取值;D插为地下连续墙作为挡土墙使用时墙体需插入坑底的深度(m);H为地下连续墙的墙体高度(m);Q水为坑底单位时间的渗水量(m3?d);K为综合渗透系数,一般取0105m?d;A为地下连续墙所围底板面积(m2);h为地下水位至基坑开挖面的高度(m);D挖为地下连续墙作为围护结构时需开挖外露段的高度(m)。04西安建筑科技大学学报第29卷 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.表1安全施工控制措施设计一览表序号项目计算方法说明1墙体施工单元长度l的确定l= 57m依据国内外28份文献资料及国内31项工程实例的统计分析求得2护壁泥浆用量Q泥的计算1Q泥=VN+VN(1 -K1) (N-1) +V K2依据12份文献资料及22项工程实例统计分析求得3墙体插入坑底深度D插的确定D插= 11711 + 01312H依据国内已安全竣工的60个工程实例采用数理统计方法求得4坑底渗水量Q水的计算Q水=KAhh+ 2D插依据多个工程实例及文献资料统计分析求得5墙体开挖深度D挖的确定D挖= 11326 + 01519H依据国内已安全竣工的45个工程实例采用数理统计方法求得6混凝土配合比设计水灰比0155;水泥用量370kg?m3;坍 落 度1822cm;砼强度等级C25C30依据国内已安全竣工的24个工程实例统计分析总结求得3安全施工稳定性设计深层地下连续墙安全施工稳定性设计,即是在确定了墙体插入坑底深度之后所进行的一系列验算工作,具体内容见表2。表2安全施工稳定性设计一览表序号项目计算方法说明1静止土压系数K0的确定2K0=(1 +23sin) (1 -sin)1 + sin依据国内外常用的20个计算公式结合工程实例由误差筛选法求得2抗隆起安全系数F隆的确定2F隆=2H2Katg+ 2cq+H+2HKatg+ 4H c(q+H)h依据国内外常用的24个计算公式结合工程实例由误差筛选法求得(取F隆1)。3抗滑移安全系数F滑的确定3F滑=ni= 1CiL-i+ni= 1ribihicosi+ tgini= 1ribihisini依据5个计算公式分析而求得(取F滑112)。4抗承压水冲溃坑底安全系数F抗的确定F抗=h1+h2h2依据工程实例资料归纳分析而求得(取F抗115)。表2中K0为静止土压系数;为土体内摩擦角;F隆为抗隆起安全系数;为土的重度(kN?m3);H为地下连续墙墙体高度(m);Ka为土体主动土压力系数;C为土的内聚力(kN?m2);14第1期李会民等:深层地下连续墙安全施工控制方案的系统设计 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.q为地面荷载(kN?m2);h为基坑开挖深度(m);F滑为抗滑移安全系数;Ci为计算单元分条土的内聚力(kN?m2);L-i为计算单元分条土的圆弧长度(m);i为计算单元分条土的内摩擦角;i为计算单元分条土的重度(kN?m3);bi为该分条土的宽度(m);hi为该分条土的高度(m);i为该分条土的坡度;F抗为抗承压水冲溃坑底安全系数;h1为地下水位距坑底的高度(m);h2为坑底以下不透水层的厚度(m)。4安全施工控制方案的系统设计为保证深层地下连续墙施工阶段的安全,控制方案的设计与实施应遵循一定的操作程序进行。图2给出了深层地下连续墙安全施工控制方案的系统设计程序框图。图2安全施工控制方案系统设计程序框图参考文献1李会民等.深层地下连续墙若干问题的探讨及系统管理程序设计.陕西建筑, 1994 (3):12162李会民等.深层地下连续墙设计施工中静止土压系数K0的探讨.陕西建筑, 1994 (1):9143吴天行.土力学.成都:成都科技大学出版社, 198224西安建筑科技大学学报第29卷 1995-2004 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.