CN114875890B - 一种采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于基坑施工相关技术领域，并公开了一种采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法，该方法包括下列步骤：S1：仿真建模分析步骤；S2：辅助井点的设置步骤；S3：观测井的设置步骤；S4：地墙沟槽开挖步骤。其中通过选择确定最优化的辅助井点设置方案，来配合执行双排窄距地墙的沟槽开挖，相应可显著降低承压水对临空面土体的挤兑效应。通过本发明，能够有效降低高承压水头，改善工况地质条件，提高施工效率和安全性，并有利促进了双排窄距地墙成槽完整性。
Description
技术领域
本发明属于基坑施工相关技术领域，更具体地，涉及一种采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法。
背景技术
地下连续墙是采用挖槽机械，在泥浆护壁的辅助作用下开挖出深而狭窄的地下沟槽、并进一步浇筑合适的材料而形成的具有隔渗效果、挡土作用及承重功能的连续性的地下墙体。双排窄距地墙开挖技术由于其施工振动小、墙体刚度大、整体性好、施工速度快、适应性强等特点，已广泛运用于各类地下工程中。
目前对于高承压水头下的双排窄距地墙成槽开挖，通常仅考虑开挖后支护的处置方式。这样不仅耗费了大量的人力物力，同时还可能面临开挖失败的风险。尤其是，当双排窄距地墙施工中穿越承压含水层时，槽内泥浆除用于平衡槽壁土有效应力外，还要抵抗承压水压力。当地墙成槽施工中引起液位变化时，承压水还和泥浆水产生水量交换，进而产生动水压力，导致槽壁可能出现整体破坏和渗透破坏，导致局部地墙塌方，进而可能波及地表。
相应地，本领域亟需对此技术问题作出进一步的研究和改进，以便更好地满足双排窄距地墙成槽完整性的更高需求。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或需求，本发明的目的在于提供一种采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法，其中通过开展辅助井点降低承压水对临空面土体的挤兑效应研究，并结合不同工况下井点降水试验的成槽检测参数，相应所形成的辅助井点设置方案能够有效降低高承压水头，改善工况地质条件，提高施工效率和安全性，并显著促进了双排窄距地墙成槽完整性。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1：仿真建模分析步骤
依据作为施工对象的双排窄距地墙的实际工况，建立对应的仿真模型，并获得相应的数值模拟结果；
S2：辅助井点的设置步骤
基于以上数值模拟结果，设定辅助井点的多个设置参数，并按照这些参数组合在沟槽的相应地点分别模拟设置多个辅助井点；
S3：观测井的设置步骤
设置观测井对不同时间和不同深度的多个辅助井点执行降水试验，并获得相应的多组成槽检测参数；对比分析这多组成槽检测参数，选择确定符合最佳成槽质量的辅助井点设置方案；
S4：地墙沟槽开挖步骤
采用步骤S3选择确定的辅助井点设置方案，配合执行双排窄距地墙的沟槽开挖，相应通过降低承压水对临空面土体的挤兑效应，从而确保了成槽完整性。
作为进一步优选地，在步骤S1中，优选建立考虑渗流的流固耦合模型，并获得相应的数值模拟结果。
作为进一步优选地，在步骤S2中，所述多个设置参数优选包括设立位置、设立数量、间隔距离、抽水量和滤管长度等。
作为进一步优选地，在步骤S3中，优选采用超声波法获得多组成槽检测参数。
作为进一步优选地，在步骤S4中，优选采用错位交叉法执行沟槽开挖，该过程设计如下：将双排平行沟槽各自沿着延伸方向预先划分为多个彼此间隔的小段，并且双排平行沟槽相邻的各小段之间存在一定的交错重合；分段依次开挖彼此交错重合的各小段沟槽，然后依次开挖剩下的中间部分，直至形成完整的双排平行沟槽。
作为进一步优选地，在步骤S4中，优选采用单轴水泥土搅拌桩槽壁加固的方式，对地墙上层执行加固处理，同时采用高压旋喷桩对槽段连接处执行隔水强化处理。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下技术优点：
(1)本发明通过采用辅助井点来配合执行双排窄距地墙沟槽开挖过程，较多的工程实践表明，其能够有效降低现场施工时承压水头高度，在减小了承压水对槽内泥浆的压力的同时，还降低了承压水与泥浆水产生的水量交换，进而显著减弱了承压水对临空面土体的挤兑效应，从而促进成槽完整性；
(2)本发明通过采用错位交叉成槽施工，两侧沟槽并未同时开挖且中部未形成薄壁墙体，这样当沟槽分段开挖结束后，再次开挖未施工部分时就会在很大程度上减小所形成的中部薄壁墙体的扰动，从而进一步提高了成槽稳定性；
(3)本发明的采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法整体而言便于操控、安全性强、复杂环境适用性好，同时可节约维持开挖安全所需的大量成本，提高了经济效应，因而尤其适用于城市地下复杂空间的双排窄距地墙施工这类的应用场合。
附图说明
图1是按照本发明采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的工艺方法的整体流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是按照本发明采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的工艺方法的整体流程图。下面将结合图1逐一进行具体解释说明。
首先，是仿真建模分析步骤。
依据作为施工对象的双排窄距地墙的实际工况，建立对应的仿真模型，并获得相应的数值模拟结果。
更具体地，在地墙施工中，泥浆到位较晚，且维持的液位高度不够，加上地层承压水水位高度较大，导致泥浆液位和地下水高差不够，泥浆向地层渗流速度缓慢，高质量的泥皮生成速度不够，导致泥浆液位无法快速平衡地下水压力和土压力，在卸荷荷载超过泥浆液位平衡压力后，导致局部破坏，进而在临空面的作用下，导致新建地墙局部整体失稳。
针对以上实际情况，譬如可建立考虑渗流的流固耦合模型，并获得相应的数值模拟结果。以某实际工程为例，模型建立依据实际工况，在西侧地墙开挖时，已有建筑为一期围堰，故对于整体模型，在模型北侧建立河流边界，在建立模型时，考虑到河流对于实际工程中的影响，将河流建立为隔水边界，即将河床渗透系数变小，使其几乎不透水。在南侧建立定水头边界。对于两侧地槽采用防渗墙将两侧的地槽设置为不透水边界。
接着，是辅助井点的设置步骤。
在此步骤中，可基于以上数值模拟结果，设定辅助井点的多个设置参数，并按照这些参数组合在沟槽的相应地点分别模拟设置多个辅助井点。所述多个设置参数优选包括设立位置、设立数量、间隔距离、抽水量和滤管长度等。
更具体地，仍以上述工程项目为例，通过模拟结果可以看出，由于左侧沟槽先开挖结束，且已有沟槽内地下连续墙修建，故对于右侧沟槽开挖，其开挖深度为32m，根据该工况模拟出的流固耦合结果，当右侧沟槽水位下降至工作面以下，左侧已开挖沟槽水位即使高出5m左右，对于工况模拟结果来看，影响都不大，因此可将降水井布置在右侧沟槽，在尽可能满足西侧沟槽开挖的要求的同时，还能够满足整体安全。
相应地，譬如可利用MODFLOW软件模拟抽水井的降水作用。基于此分别设置井布置在两沟槽中间，布置在东侧，布置在西侧，以及东西两侧各布置一排。每隔10m布置一口井，抽水量为40m3/天。滤管长度设置为50m。
通过以上方式，采用辅助井点降压也即将抽水井按照一定的排布顺序安装好，由此减弱承压水对临空面土体的挤兑效应，从而促进成槽完整性。
接着，是观测井的设置步骤。
在此步骤中，可设置观测井对不同时间和不同深度的多个辅助井点执行降水试验，并获得相应的多组成槽检测参数；对比分析这多组成槽检测参数，选择确定符合最佳成槽质量的辅助井点设置方案。
更具体地，仍以上述工程项目为例，譬如可以在东西两侧地墙开挖处设置观测井用来观测此处水位变化，并优选获得相应的成槽超声波检测参数。
最后，是地墙沟槽开挖步骤。
在此步骤中，可采用以上步骤所选择确定的辅助井点最佳降水方案，配合执行双排窄距地墙的沟槽开挖，相应通过降低承压水对临空面土体的挤兑效应，从而确保了成槽完整性。
按照本发明的一个优选实施方式，双排窄距地墙的沟槽开挖优选采用错位交叉法执行沟槽开挖，该过程设计如下：首先，将双排平行沟槽各自沿着延伸方向预先划分为多个彼此间隔的小段，并且双排平行沟槽相邻的各小段之间存在一定的交错重合；接着，分段依次开挖彼此交错重合的各小段沟槽，然后依次开挖剩下的中间部分，直至形成完整的双排平行沟槽。
综上，按照本发明采用辅助井点来配合执行双排窄距地墙沟槽开挖过程，其能够有效降低现场施工时承压水头高度，在减小了承压水对槽内泥浆的压力的同时，还降低了承压水与泥浆水产生的水量交换，进而显著减弱了承压水对临空面土体的挤兑效应，从而促进成槽完整性，因而尤其适用于双排窄距地墙施工这类的应用场合。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种采用辅助井点改善双排窄距地墙成槽完整性的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：
S1：仿真建模分析步骤
依据作为施工对象的双排窄距地墙的实际工况，建立对应的仿真模型，并获得相应的数值模拟结果；
S2：辅助井点的设置步骤
基于以上数值模拟结果，设定辅助井点的多个设置参数，并按照这些参数组合在沟槽的相应地点分别模拟设置多个辅助井点；
S3：观测井的设置步骤
设置观测井对不同时间和不同深度的所述多个辅助井点执行降水试验，并获得相应的多组成槽检测参数；对比分析这多组成槽检测参数，选择确定符合最佳成槽质量的辅助井点设置方案；
S4：地墙沟槽开挖步骤
采用步骤S3选择确定的辅助井点设置方案，配合执行双排窄距地墙的沟槽开挖，相应通过降低承压水对临空面土体的挤兑效应，从而确保了成槽完整性；
其中，所述沟槽开挖采用错位交叉法来执行，该过程设计如下：将双排平行沟槽各自沿着延伸方向预先划分为多个彼此间隔的小段，并且双排平行沟槽相邻的各小段之间存在一定的交错重合；分段依次开挖彼此交错重合的各小段沟槽，然后依次开挖剩下的中间部分，直至形成完整的双排平行沟槽。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，建立考虑渗流的流固耦合模型，并获得相应的数值模拟结果。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在步骤S2中，所述多个设置参数包括设立位置、设立数量、间隔距离、抽水量和滤管长度。
4.如权利要求1-3任意一项所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，采用超声波法获得所述多组成槽检测参数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S4中，采用单轴水泥土搅拌桩槽壁加固的方式，对地墙上层执行加固处理，同时采用高压旋喷桩对槽段连接处执行隔水强化处理。
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