基于变形曲线的渠道式水泥切割连续墙弯矩测算方法

于春红 宿官忠 宋永娜

摘要：渠道式水泥切割连续墙具有较好的地基加固、挡土止水作用，能够在诸多方面进行应用，尤其在深基坑中具有较好的影响。掌握渠道式水泥切割连续墙的弯矩能够降低施工事故发生率，增强连续墙的应用效果。使用跟踪监测方法能够及时获取连续墙的弯矩，但是为了降低成本，往往只会对部分截面进行监测，所以使用这种方式不仅会增加施工成本，而且还不能完全掌握连续墙的所有截面弯矩，甚至某些监测结果会出现失真情况。所以为了提高连续墙弯矩测算的精确度，并且降低施工成本，分析了一种基于变形曲线的弯矩测算方法。该方法是通过对变形曲率进行计算，然后计算出连续墙的弯矩。文章首先对弯矩测算方法进行了分析，然后将其应用到实际工程实例中，通过与实际测量弯矩结果相比，文章研究的测算方法与之吻合度较高，表明了基于变形曲线的测算方法具有较好的准确度。

关键词：变形曲线;渠道式水泥切割连续墙;弯矩

中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1001—5922（2021）02—0167—04

渠道式水泥切割连续墙属于一种新型水泥土墙施工工艺，具有连续成墙、深度大的特点，主要作用在于地基加固、挡土止水等，常常在深基坑、垃圾填埋场、水库堤坝等中进行使用。为了提高连续墙的安全性，需要深入了解其内力，但是使用跟踪检测的方式获取连续墙应变或者应力的结果往往会失真，而且会消耗大量的成本。于是文章提出了一种基于变形曲线的方式测算连续墙弯矩，通过对弯矩的测算，能够及时发现问题，从而降低工程事故的发生。

1连续墙弯矩测算方法

1.1计算变形曲率φ

渠道式水泥切割连续墙受到外力的作用之后会发生测向变形，而其变形弯曲的程度就是变形曲率西，在计算变形曲率西可以根据一个重要信息，即φ和墙体的曲率半径R互为倒数。于是文章将采用测斜曲线拟合直接求导法计算出变形曲率φ。

由于连续墙基坑在开挖过程中，该墙体与地面呈现垂直状态，于是在竖直方向，连续墙只会受到自身重力的影响，于是能够将其看作是纯弯构件。于是可以得到如下公式：

2公式实例计算分析

2.1工程概况

通过上述基于变形曲线的弯矩测算方法，将其应用到某市地铁车站中。该车站的基坑开挖深度大致为23m，属于一种基坑非常深的车站。使用厚度为1m的渠道式水泥切割连续墙。车站的主体结构为框架结构，地下包含三层三跨或者四层。连续墙中使用的垂直主筋为Ⅱ级热轧钢筋，支撑体系使用的是西609×16钢管支撑。在开挖过程中会对轴力、沉降、测斜进行检测，还会对钢筋应力进行监测，图2即为基坑测点布置图。

其中，w为墙项水平位移、沉降点;WJ为墙体钢筋应力测点;Q为墙体测斜点;z为支撑轴力测点。

2.2根据变形曲线估算弯矩

文章对4个不同工况下的变形情况进行测查，如图3所示，主要针对的是Q3测点，一共对12个截面的弯矩进行估算。首先用六次多项式对变形进行线性拟合，再通过公式（1）计算出φ，然后对弯矩进行修正处理得到实际弯矩，计算结果如图4和图5所示。

对两个弯矩结果进行观察，发现没有修正的弯矩和修正之后的弯矩之间的变化规律一致，且基本上最大弯矩出现在开挖面附近1～2m的范围内，这种现象也正好与实际工程中的受力情况相同。但是两个弯矩值存在比较大的差别，比如图4中4种不同工况下弯矩最大值分別为1039.47kN·m、1310.74kN·m、1260.81kN·m、1451.15kN·m，图5中的弯矩最大值分别为696.11kN.m、795.32kN·m、777.36kN·m、846.11kN·m，如5中的弯矩明显比图4中弯矩小很多。所以当连续墙上弯矩越大时，刚度下降的趋势就会越小，正好与M-φ曲线的结果相一致。

2.3弯矩估算结果和实测结果的比较

为了检测本文研究的测算方法的准确度，于是使用跟踪监测的方式得到不同工况下的实际弯矩，图6即为部分工况下的对比结果。图中，修正前表示的没有对刚度进行修正的弯矩，修正后表示的是经过刚度修正之后的弯矩，实测表示的是通过监测仪器测量的实际弯矩。从图中可以看出，经过刚度修正之后的弯矩与实测弯矩更加接近，而没有进行刚度修正的弯矩与实测弯矩相差比较大。另外，对不同深度下弯矩进行观察，发现当深度越来越大时，经过刚度修正的弯矩与实测弯矩结果更加接近。出现这种现象的原因在于当深度越大时，连续墙发生的变形就会大，就会增加变形曲率的准确度，于是就会增加弯矩的准确度，所以就会更加接近于实测弯矩。反之，当变形比较小时，就会增加测斜的相对误差，于是就会增加φ的误差，弯矩结果自然就会更加不准确，与实际测量的结果就会相差较大。

从图中还可以看出，经过刚度修正后的弯矩一般情况下会稍稍比实测弯矩大，这样有利于防止连续墙受弯破坏，因为连续墙所处的环境比较复杂，会受到各种其他因素的影响，将弯矩测算结果设计的稍大一点，当发现连续墙的弯矩达到极限抗弯能力时，此时由于设计的弯矩稍微大一些，于是还不至于发生非常严重的后果，有助于及时作出补救措施，就会降低事故发生率、减少损失。

3结语

在深基坑施工过程中，基于变形曲线测算渠道式水泥切割连续墙弯矩具有不错的准确度，因为通过与实际测量结果相比，吻合度比较高，所以将此方法应用到弯矩测算中能够满足实际要求。并且使用该方法的计算较为简单，用于指导深基坑工程施工，能够及时了解到连续墙的抗弯能力，而且还不用对钢筋应力进行监测，就会降低购买、搭建检测设备的费用，从而可以降低工程成本。而且使用该测算方法能够避免工程事故发生，提高工程施工的安全性，所以文章对连续墙的弯矩测算方法具有较好的社会效益和经济效益。