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摘要：近年来，随着城市建设规模的不断扩大,深基础工程越来越多,施工条件也越来越受到周围环境的限制,特别是在地下水丰富的软土地层地连墙施工技术越来越发挥重要的作用， 根据地质情况和水文条件的特殊性,超深地连墙槽壁的稳定关系到施工质量与施工进度,是地下连续墙施工的关键技术，因此地连墙槽壁的稳定性分析十分重要。槽壁变形与土层性质、土质的流变性、泥浆比重、液面高度、地面有无超载、槽孔垂直度、地下水位的高低等因素紧密相关。通过研究和分析天津地铁六号线六马路站地质水文条件，通过理论分析、数值计算、工艺研究和现场测量等手段，对影响地下连续墙槽壁稳定性的全面因素进行研究。有效解决槽壁成孔坍塌难题，为以后软弱地层地下连续墙的设计与施工提供参考依据。
关键词：地铁；车站，连墙，槽壁，稳定性
中图分类号：U231文献标识码： A
1.工程概况
天津地铁6号线六马路站位于六马路吕纬路交叉口北侧，车站西北方位临近新开河、八马路，东靠六马路。车站中心里程D1K12+624.619，为地下三层12m宽岛式站台曲线车站。主体采用双柱三跨框架结构，车站覆土厚约3.0m～3.32m。
车站基坑总长224.7m，其中两端头井分别长15.2m，宽26.7m，深度约25.94m，围护结构采用1200mm厚地下连续墙，地下连续墙长47.0m，插入比为0.83；标准段长194.3m，宽22.4m，深度24.31m，围护结构采用1000mm厚地下连续墙，地下连续墙长47.0m，插入比为0.95。地下连续墙与主体结构内衬墙组成复合结构，车站采用明挖顺筑法施工。
2.槽壁稳定泥浆机理稳定性分析
在地下连续墙中，泥浆主要起稳定护壁作用，它首先表现在泥浆静压力作用下，对地下水产生超压力，对槽壁产生稳定平衡作用，泥浆相对于地下水位液面愈高，泥浆重度愈大，其平衡护臂作用愈强其次，泥浆住槽壁面上形成不透水膜，大大促进泥浆的护壁作用，如果泥浆不断渗透周围土中或者反过来地下水侵入槽内与泥浆混合，就会使整体不稳定或失去护壁作用。第三是泥浆的凝胶作用，泥浆侵入土中空隙成为静止的凝胶，凝胶化的泥浆固定了土颗粒的相对位置，在槽壁附近形成稳定的土层，而当壁面上土颗粒脱落进入泥浆时，凝胶状态泥浆对此有微弱的抵抗作用，下面是对凝胶泥浆的稳定护壁作用分析。
取护壁凝胶微分单元体加以研究分析，其平衡方程如下
即
平衡方程式中为凝胶的密度，当微分单元体应力状态满足屈服条件时，泥浆发生塑性流动，为凝胶的抗剪强度，在适当的边界条件，利用式（15）可以求得静态的应力。
对于宽度为2d的槽壁，根据bishop解【3】，水平应力
则全部水平抗力为
。
根据式（4），，于是可得凝胶泥浆护壁条件，槽壁稳定的临界深度，（17a）
如果，即不考虑凝胶作用，则
，（17b）
与前面推到的公式相同.同样安全系数可表示为
，(18a)
. （18b）
分析式(17a),(17b),(18a)，（18b）可知，即使凝胶泥浆的抗剪强度很小，槽壁的稳定性将增大很多，同时槽宽2b越小，其稳定性也越好.在施工中，为增强槽壁的稳定性，可以采用优质的膨润土泥浆，并增大膨润土浓度，使泥浆产生凝胶作用，而具备一定的抗剪强度。
理论和试验证明，地下水位愈高，平衡它所需的泥浆重度也愈大，即槽壁失稳的可能性也愈大；根据工程地质和水文地质条件及设计要求进行槽壁稳定性分析和安全系数计算，采用如下相应措施：采用优质膨润土拌制泥浆；参加加重剂，增大泥浆重度；提高泥浆液面或降低地下水位，使泥浆液面与地下水位保持一定高度差。
3地连墙槽壁稳定性控制方法
3.1通过机械比选、则优选择性能好的机械設备进行开挖成槽，缩短成槽时间。
通过对施工现场两台设备宝额GB34和金泰SG40各项技术进行比较，发现宝峨专利的MDSG机械卷管系统和自由落钩卷扬机配合使用，可对坚硬的地层进行一定的冲击。 由于具有冲击的能力，可以使用相对较轻的抓斗，如15吨重左右的抓斗。这样可大大减少钢丝绳的损耗、燃油的消耗和机械的损耗。 宝峨GB34的发动机功率为194KW，通常情况下工作24小时仅消耗2桶柴油。宝峨专利的机械式卷管系统（弹簧管系统）不需要消耗功率，长期运行可以节省大量燃油。通过综合对比采用宝额设备能够有效缩短成槽时间，确保槽壁稳定。
3.2优化成槽开挖方法，有效节约成槽时间，确保成槽质量
1)、合理进行地下连续墙槽段划分，优先选择异形幅作为首开幅；施工现场根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机挖土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直。 异形幅相较于标准段施工难度大，首开幅选择标准段进行施作，施工过程中全程监控并采集相关数据，为后续地下连续墙施工提供帮助。现场异形幅槽段均为首开幅（施工难度相对减小），标准段按现场实际情况确定首开幅；首开幅开挖时需考虑两端接头箱所占位置长度，顺开幅开挖时需考虑一端接头箱所占位置长度，拐角处开挖时需考虑抓斗张开最大尺寸。
2)、采用三抓成槽的方法开挖，可以有效节约开挖成槽时间。先抓取两边土体，可使成槽机抓斗抓土时受力平衡，不产生倾斜，可很好的控制左右成槽精度，防止出现欠挖和超挖现象；滞留中间土体，可使开挖槽段被分割成两段，减短槽段连续长度，使整个槽段受到的剪切力减小，有利于保持整个槽段整体稳定性； 采用先两边后中间的成槽方法，第一抓和第二抓抓斗可全部抓满，受力均匀，容易控制，最后抓取中间土，操作手无需在考虑左右成槽精度，直接抓取，加快进度。
3)、异形幅（“L”形）开挖方法优化，异形幅开挖过程中拐角处阳角极易坍塌，相较于正常幅段开挖，施工难度明显增大。
3.3优质成槽泥浆的配置，可以确保槽壁稳定
在地下连续墙施工过程中，泥浆需具备物理稳定性、化学稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力和适当的比重。既要使泥浆在长时间静置情况下，不致于产生离析沉淀，又要使泥浆有良好的触变性。对新制备的泥浆或循环泥浆都应利用专用仪器进行质量控制，一般的控制指标为：泥浆比重、泥浆黏度和切力、泥浆失水量和泥皮厚度、泥浆 pH 值、泥浆稳定性。施工现场泥浆配置主要为：自来水，钙离子浓度不超过100ppm,钠离子不超过500ppm,PH值为中性；膨润土选定：分钠膨润土、钙膨润土，对水中含有大量阳离子或有显著阳离子污染时采用钙膨润土； CMC选定：预计有海水混入泥浆时选用耐盐性CMC，溶解有困难时选用颗粒状易容性CMC，CMC黏度分高中低三种，根据地质资料（通过部分粉砂层）选用中等黏度；分散剂选定：选用碳酸钠或三磷酸钠，利于泥浆变质时不增加失水量，减少坍塌危险性
3.4各工序的衔接
施工过程中，各施工工序的高效合理衔接，缩短各工序的时间，减少混凝土浇筑完成之前对槽壁的扰动，是成槽完成后保证槽壁质量的关键；同时施工中保证接头施工质量可以有效的缩短下一幅槽段开挖时间。具体施工措施有以下几点：
1)、钢筋笼制作过程中加设防绕流铁皮。防绕流铁皮安装在工字钢上，迎土面侧采用Φ36钢管固定防绕流铁皮一端（固定方式为点焊，间距@300），并在另一端绑扎铁丝，开挖面侧采用Φ25钢筋固定防绕流铁皮一端（固定方式为点焊，间距@300），并在另一端绑扎铁丝。
2)、地下连续墙接缝处工字钢顶部接至地面，底部插入槽底0.5m，可以防止碎石回填掉入待浇筑槽段内及混凝土浇筑过程中浮浆从工字钢顶部和底部绕流。
3）接头箱下放完毕后，根据实际外放尺寸在接头箱外侧回填粘土袋和碎石。回填过程中配备专人旁站，主要控制回填密实度，防止工字钢板受混凝土挤压偏斜。粘土袋和碎石交替分层回填（粘土袋和碎石每次各回填3m）并夯实（每6m夯实一次），边回填边测量深度，必须保证接头箱后回填密实。
4）成槽完成后在相邻一幅已经完成地下连续墙的工字钢接头上必然有黏附的泥皮或异物，现场根据接头情况在成槽机液压抓斗上安装自制刷壁器，在工字钢内部进行反复清刷（刷壁次数不少于20次），直至刷壁器无泥，确保接头干净，防止后续开挖施工渗漏水现象的发生。
结束语：
护壁泥浆的合理使用是地下连续墙成槽施工中的关键，应根据实际地质条件和具体的施工条件，研究护壁泥浆应具备的性能，根据需要的性能指标选择出符合实际施工要求的泥浆。在地下连续墙成槽施工过程中，要制定相应的泥浆检验标准并及时的对各工况泥浆进行详尽的性能指标测试，如检测出泥浆性能不满足要求时要及时进行调整，保证其性能指标始终能够满足要求，从而可保证地下连续墙施工顺利的进行。
参考文献：
[1]颜恒;;地下连续墙槽壁稳定及护壁泥浆性能研究[J];石家庄铁道学院学报;2006年S1期
[2] 赵尚毅,郑颖人,时卫民,王敬林;用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J];岩土工程学报;2002年03期
[3]史世雍;章伟;;深基坑地下连续墙的泥浆槽壁稳定分析[J];岩土工程学报;2006年S1期
[4] 姜朋明,胡中雄,刘建航;地下连续墙槽壁稳定性时空效应分析[J];岩土工程学报;1999年03期
关键词：地铁；车站，连墙，槽壁，稳定性
中图分类号：U231文献标识码： A
1.工程概况
天津地铁6号线六马路站位于六马路吕纬路交叉口北侧，车站西北方位临近新开河、八马路，东靠六马路。车站中心里程D1K12+624.619，为地下三层12m宽岛式站台曲线车站。主体采用双柱三跨框架结构，车站覆土厚约3.0m～3.32m。
车站基坑总长224.7m，其中两端头井分别长15.2m，宽26.7m，深度约25.94m，围护结构采用1200mm厚地下连续墙，地下连续墙长47.0m，插入比为0.83；标准段长194.3m，宽22.4m，深度24.31m，围护结构采用1000mm厚地下连续墙，地下连续墙长47.0m，插入比为0.95。地下连续墙与主体结构内衬墙组成复合结构，车站采用明挖顺筑法施工。
2.槽壁稳定泥浆机理稳定性分析
在地下连续墙中，泥浆主要起稳定护壁作用，它首先表现在泥浆静压力作用下，对地下水产生超压力，对槽壁产生稳定平衡作用，泥浆相对于地下水位液面愈高，泥浆重度愈大，其平衡护臂作用愈强其次，泥浆住槽壁面上形成不透水膜，大大促进泥浆的护壁作用，如果泥浆不断渗透周围土中或者反过来地下水侵入槽内与泥浆混合，就会使整体不稳定或失去护壁作用。第三是泥浆的凝胶作用，泥浆侵入土中空隙成为静止的凝胶，凝胶化的泥浆固定了土颗粒的相对位置，在槽壁附近形成稳定的土层，而当壁面上土颗粒脱落进入泥浆时，凝胶状态泥浆对此有微弱的抵抗作用，下面是对凝胶泥浆的稳定护壁作用分析。
取护壁凝胶微分单元体加以研究分析，其平衡方程如下
即
平衡方程式中为凝胶的密度，当微分单元体应力状态满足屈服条件时，泥浆发生塑性流动，为凝胶的抗剪强度，在适当的边界条件，利用式（15）可以求得静态的应力。
对于宽度为2d的槽壁，根据bishop解【3】，水平应力
则全部水平抗力为
。
根据式（4），，于是可得凝胶泥浆护壁条件，槽壁稳定的临界深度，（17a）
如果，即不考虑凝胶作用，则
，（17b）
与前面推到的公式相同.同样安全系数可表示为
，(18a)
. （18b）
分析式(17a),(17b),(18a)，（18b）可知，即使凝胶泥浆的抗剪强度很小，槽壁的稳定性将增大很多，同时槽宽2b越小，其稳定性也越好.在施工中，为增强槽壁的稳定性，可以采用优质的膨润土泥浆，并增大膨润土浓度，使泥浆产生凝胶作用，而具备一定的抗剪强度。
理论和试验证明，地下水位愈高，平衡它所需的泥浆重度也愈大，即槽壁失稳的可能性也愈大；根据工程地质和水文地质条件及设计要求进行槽壁稳定性分析和安全系数计算，采用如下相应措施：采用优质膨润土拌制泥浆；参加加重剂，增大泥浆重度；提高泥浆液面或降低地下水位，使泥浆液面与地下水位保持一定高度差。
3地连墙槽壁稳定性控制方法
3.1通过机械比选、则优选择性能好的机械設备进行开挖成槽，缩短成槽时间。
通过对施工现场两台设备宝额GB34和金泰SG40各项技术进行比较，发现宝峨专利的MDSG机械卷管系统和自由落钩卷扬机配合使用，可对坚硬的地层进行一定的冲击。 由于具有冲击的能力，可以使用相对较轻的抓斗，如15吨重左右的抓斗。这样可大大减少钢丝绳的损耗、燃油的消耗和机械的损耗。 宝峨GB34的发动机功率为194KW，通常情况下工作24小时仅消耗2桶柴油。宝峨专利的机械式卷管系统（弹簧管系统）不需要消耗功率，长期运行可以节省大量燃油。通过综合对比采用宝额设备能够有效缩短成槽时间，确保槽壁稳定。
3.2优化成槽开挖方法，有效节约成槽时间，确保成槽质量
1)、合理进行地下连续墙槽段划分，优先选择异形幅作为首开幅；施工现场根据槽段长度与成槽机的开口宽度，确定出首开幅和闭合幅，保证成槽机挖土时两侧邻界条件的均衡性，以确保槽壁垂直。 异形幅相较于标准段施工难度大，首开幅选择标准段进行施作，施工过程中全程监控并采集相关数据，为后续地下连续墙施工提供帮助。现场异形幅槽段均为首开幅（施工难度相对减小），标准段按现场实际情况确定首开幅；首开幅开挖时需考虑两端接头箱所占位置长度，顺开幅开挖时需考虑一端接头箱所占位置长度，拐角处开挖时需考虑抓斗张开最大尺寸。
2)、采用三抓成槽的方法开挖，可以有效节约开挖成槽时间。先抓取两边土体，可使成槽机抓斗抓土时受力平衡，不产生倾斜，可很好的控制左右成槽精度，防止出现欠挖和超挖现象；滞留中间土体，可使开挖槽段被分割成两段，减短槽段连续长度，使整个槽段受到的剪切力减小，有利于保持整个槽段整体稳定性； 采用先两边后中间的成槽方法，第一抓和第二抓抓斗可全部抓满，受力均匀，容易控制，最后抓取中间土，操作手无需在考虑左右成槽精度，直接抓取，加快进度。
3)、异形幅（“L”形）开挖方法优化，异形幅开挖过程中拐角处阳角极易坍塌，相较于正常幅段开挖，施工难度明显增大。
3.3优质成槽泥浆的配置，可以确保槽壁稳定
在地下连续墙施工过程中，泥浆需具备物理稳定性、化学稳定性、合适的流动性、良好的泥皮形成能力和适当的比重。既要使泥浆在长时间静置情况下，不致于产生离析沉淀，又要使泥浆有良好的触变性。对新制备的泥浆或循环泥浆都应利用专用仪器进行质量控制，一般的控制指标为：泥浆比重、泥浆黏度和切力、泥浆失水量和泥皮厚度、泥浆 pH 值、泥浆稳定性。施工现场泥浆配置主要为：自来水，钙离子浓度不超过100ppm,钠离子不超过500ppm,PH值为中性；膨润土选定：分钠膨润土、钙膨润土，对水中含有大量阳离子或有显著阳离子污染时采用钙膨润土； CMC选定：预计有海水混入泥浆时选用耐盐性CMC，溶解有困难时选用颗粒状易容性CMC，CMC黏度分高中低三种，根据地质资料（通过部分粉砂层）选用中等黏度；分散剂选定：选用碳酸钠或三磷酸钠，利于泥浆变质时不增加失水量，减少坍塌危险性
3.4各工序的衔接
施工过程中，各施工工序的高效合理衔接，缩短各工序的时间，减少混凝土浇筑完成之前对槽壁的扰动，是成槽完成后保证槽壁质量的关键；同时施工中保证接头施工质量可以有效的缩短下一幅槽段开挖时间。具体施工措施有以下几点：
1)、钢筋笼制作过程中加设防绕流铁皮。防绕流铁皮安装在工字钢上，迎土面侧采用Φ36钢管固定防绕流铁皮一端（固定方式为点焊，间距@300），并在另一端绑扎铁丝，开挖面侧采用Φ25钢筋固定防绕流铁皮一端（固定方式为点焊，间距@300），并在另一端绑扎铁丝。
2)、地下连续墙接缝处工字钢顶部接至地面，底部插入槽底0.5m，可以防止碎石回填掉入待浇筑槽段内及混凝土浇筑过程中浮浆从工字钢顶部和底部绕流。
3）接头箱下放完毕后，根据实际外放尺寸在接头箱外侧回填粘土袋和碎石。回填过程中配备专人旁站，主要控制回填密实度，防止工字钢板受混凝土挤压偏斜。粘土袋和碎石交替分层回填（粘土袋和碎石每次各回填3m）并夯实（每6m夯实一次），边回填边测量深度，必须保证接头箱后回填密实。
4）成槽完成后在相邻一幅已经完成地下连续墙的工字钢接头上必然有黏附的泥皮或异物，现场根据接头情况在成槽机液压抓斗上安装自制刷壁器，在工字钢内部进行反复清刷（刷壁次数不少于20次），直至刷壁器无泥，确保接头干净，防止后续开挖施工渗漏水现象的发生。
结束语：
护壁泥浆的合理使用是地下连续墙成槽施工中的关键，应根据实际地质条件和具体的施工条件，研究护壁泥浆应具备的性能，根据需要的性能指标选择出符合实际施工要求的泥浆。在地下连续墙成槽施工过程中，要制定相应的泥浆检验标准并及时的对各工况泥浆进行详尽的性能指标测试，如检测出泥浆性能不满足要求时要及时进行调整，保证其性能指标始终能够满足要求，从而可保证地下连续墙施工顺利的进行。
参考文献：
[1]颜恒;;地下连续墙槽壁稳定及护壁泥浆性能研究[J];石家庄铁道学院学报;2006年S1期
[2] 赵尚毅,郑颖人,时卫民,王敬林;用有限元强度折减法求边坡稳定安全系数[J];岩土工程学报;2002年03期
[3]史世雍;章伟;;深基坑地下连续墙的泥浆槽壁稳定分析[J];岩土工程学报;2006年S1期
[4] 姜朋明,胡中雄,刘建航;地下连续墙槽壁稳定性时空效应分析[J];岩土工程学报;1999年03期