地下连续墙支护设计与施工研究——以昆明市轨道交通首期工程金安小区站为例

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随着现代工程事业的发展,现代工程对对施工机械和施工方法的要求越来越高。在深基坑工程方面,现代建筑对基坑的要求也越来越高,基坑的深度也越做越大,相应的对基坑支护的要求也越来越高。另一方面,由于现代城市的发展,在城市里修建建筑物时,场地的限制也越来越多。地下连续墙作为一种较为新型的基坑支护技术,它顺应了现代建筑物的发展和要求,在现代工程中的应用越来越多。   地下连续墙经过几十年的发展,地下连续墙技术已经相当成熟,其中以日本在此技术上最为发达,已经累计建成了1500万平方米以上,目前地下连续墙的最大开挖深度为140m,最薄的地下连续墙厚度为20cm。1958年,我国水电部门首先在青岛丹子口水库用此技术修建了水坝防渗墙,到目前为止,全国绝大多数省份都先后应用了此项技术,估计已建成地下连续墙120万~140万平方米。地下连续墙已经并且正在代替很多传统的施工方法,而被用于基础工程的很多方面。在它的初期阶段,基本上都是用作防渗墙或临时挡土墙。通过开发使用许多新技术、新设备和新材料,现在已经越来越多地用作结构物的一部分或用作主体结构,最近十年更被用于大型的深基坑工程中。   本文以昆明市轨道交通首期工程金安小区站基坑围护结构地下连续墙工程为依托,参考国内外地下连续墙工程,详细的分析了地下连续墙工程在设计、施工工艺、施工过程中的一些技术要点和难点,并对常见质量问题的预防及解决对策进行综合分析,提出有效的解决办法。本文的主要研究内容如下:   (1)针对地下连续墙的发展过程,充分的讨论了地下连续墙的优缺点。地下连续墙作为一种基坑支护技术,虽然已经经历了几十年的发展,但其仍然是一种不成熟的支护技术。在地下连续墙的设计和施工方面,仍然没有一个统一的、完善的规范来进行指导。在地下连续墙施工过程中,仍有很多问题得不到很好的解决。如地下连续墙的接头处理问题、地下连续墙的保护问题、刷壁问题、泥浆的配置和处理问题、环境保护问题等。   (2)针对地下连续墙的设计问题,讨论了地下连续墙的设计内容。在充分分析地下连续墙的结构形式、受力形式和破坏形式的前提下,分析讨论了地下连续墙的设计计算内容和计算方法。简单讨论了m值法和m值的取值问题,针对影响m值的因素,讨论了m值的计算和修正。在此基础上,分析和讨论了几种地下连续墙挡土结构静力计算理论。主要讨论了荷载结构法、修正的荷载结构法。弹性地基梁的数值解法、连续介质的有限单元法。荷载结构法是出现较早也发展的较为完善的一种计算方法,虽然其计算过程经过了大量的简化,其计算结果不是那么的精确,但是由于其理论简单,计算方法简单,计算结果也具有一定的应用性,所以现在也是一种主流的计算方法。修正的荷载结构法是在荷载结构法的基础上,对其进行了一定的修正,在计算理论方面也进行了一定的优化,使计算结果更加的精确。其代表性的方法为山肩邦男法。弹性地基梁的数值解法是矩阵位移法和弹性地基梁法的结合,它将复杂的矩阵理论应用到弹性地基梁的计算过程中,得到弹性地基梁精确的数值解。连续介质的有限单元法是有限单元软件在地下连续墙设计计算中的应用。其关键点是地下连续墙单元网格的划分、地下连续墙计算参数的选取和地下连续墙周围岩土介质的本构模型的选取问题。本文在充分研究地下连续墙的设计计算内容和计算理论前提下,对地下连续墙的设计计算进行了一定的优化。   (3)本文对地下连续墙的施工进行了一定的研究,针对以往地下连续墙工程中出现的一些问题进行了讨论分析。主要对地下连续墙的施工步骤、施工机械的选择、导墙施工、成槽施工、钢筋笼的制作和吊装、混凝土的浇筑、相邻槽段间的接头处理等问题进行了讨论。对于施工机械的选择问题,讨论了国内外主流的几种施工机械,如机械钢丝绳式抓斗、钢丝绳悬挂式液压抓斗、全导杆式液压抓斗、半导杆式液压抓斗等,介绍了几种机械各自的优缺点、并对几种施工机械进行了比较分析,对施工机械的选择提出了一定的建议。在导墙施工、成槽施工、钢筋笼的制作和吊装、混凝土的浇筑和接头处理等方面进行了一定的讨论,提出了建议性措施。   (4)本文以昆明市轨道交通首期工程金安小区地铁站为实例工程,针对昆明地区的特殊地层条件,具体分析研究了地下连续墙的施工和设计,详尽的描述了本工程地下连续墙施工的施工方案,设计参数、施工组织设计,以及在施工中出现的各种问题和相应的解决方法。针对工程的具体情况,分析了昆明地区地下连续墙施工中对机械的选择,施工方案的确定,设计参数的优化等问题,提出了一定的建议性的措施和方法,为以后类似工程的进行和处理,提供一定的借鉴和参考作用。
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