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1、防渗墙板中新拌混凝土压力和产生的变形1 2 2Hermann Schad , Pieter A. Vermeer, Annette L ?chler11德国斯图加特大学岩土系第 5部门物质测试学院2 德国斯图加特大学岩土工程勘察研究所1. 简介 提及由防渗墙支持的深层挖掘时 , 众所周知, 考虑施工过程的影响 是非常重要的。在这些分析中，一个重要组成部分 , 是新拌混凝土压力 的建模。出于这个原因 , 首先展示的是微观几何尺寸中的新拌混凝土的 经验介绍。 然后展示了新鲜混凝土在膜片墙中压力的标准的边界条件和 测量。最后 , 新的测量在鹿特丹得到普遍解释和广泛讨论。到目前为止 , 经数值计算的工
2、程施工过程模拟，产生了一些影响， 导致只有极少有用信息存在。出于这个原因 , 防渗墙板的安装过程是在 鹿特丹经有三维有限元分析模拟过的。三个板的施工工艺，即开挖和凝 固过程，进行了数值模拟。数据的展示和新混凝土压力是基于现场地下 防渗面板测量记录的。关于五块隔膜墙板，大量的监控程序在鹿特丹展开 , 还包括孔隙水 和地表压力的测量值，以及垂直和水平变形。最后 , 将数值计算结果与 原测量值进行了比较。2. 现浇混凝土压力2.1 混凝土防渗隔膜墙 开挖期间的土壤是由膨润土支撑的。安装后的加固 , 取而代之的是混凝土浆。混凝土的混合控制在 DIN EN 1538和DIN 1045-2之间(水下混 凝
3、土5.3.4 章节)。最大浓度的混凝土是由这些混合物制成。粉煤灰在附 着力和矩形混凝土状态上有积极作用。对大型结构 , 它是一个用来结合 以下物质的概念，即粉煤灰与 CEM-和CEM-II或者CEM-III(低水泥浓度 的)而非CEM-lll(Schie ?1,1997)。此外，粉煤灰的含量较高可改善抗硫 酸盐和氯化物 (Schie ?l,2001) 。防渗墙在最终构造的过程中很重要。所 有这些较高含量的粉煤灰的积极效果能也有利于混合物隔膜墙。2.2 在微观几何学上新拌混凝土结构压力的经验在文献中， 人只能找到基于测量值的新拌混凝土压力近似值。 研究 分析方法没有得到改进。水压静态新拌混凝土是
4、依据例如凝固速度、铺设时的混凝土温度、混合性能，粘结材料(Specht,1981)。最大的压力值 是新拌混凝土静压力，因此混凝土被假定为流体(重度二25kN / m3)。通过自压缩混凝土，用全静态水压现浇混凝土来设计构筑物。 最近, 许多实验室已经进行多次测试，平均而言，93%的现浇混凝土压力是测量过的，与倾倒的不同，Staiger也提到，现浇混凝土压力的价值在于 与摇溶现象的接合。混凝土压力以及压力减少量近似值是由增强的摇溶 现象来加速的。Assaad(2003)和Vanhove(2004)等人展示了最初侧压力 的峰值，以及不同的SC(混合物。而且，后来的滴剂也是明显不同，这 取决于混合物和
5、摇溶现象额水平。压力下降的原因，在于SC(和模版的摩擦力，这是在Van hove等人的试验中得出来的。2.3地应力测量关于防渗墙版中现浇混凝土的压力Lings等人计算了隔水墙板中现浇混凝土压力的三个现场测量值。 表1中，最高的现浇混凝土压力值出现在剑桥的 Lion Yard、奥斯陆的 Telefonhust以及塞尔维亚的地铁。宣-5AM fflE lkbpCRIT HEIGhTT: 5 m|hydnost. slurry phydrast. fristi concnele pmax fresrt concrete p - design p envelope100300300*Q0500hori
6、zontal pressure p kN/m2CRiT. HEIGHT: 6 mhydrgt sliunyp hydrosl fresh concrete p - mas. fnesti concrefie p a design p envelope0100200300400500600harizctfital prsur p JkN/m2Fig. 1. Maxiininn fresh concrete pies sines 一 Cambndge. Oslo and Seville-3C亘-eAJfifflE 言-aqhydrosl siuiTy p -hydrost fresh concre
7、te p 一 max fresh concrew p t design p envelope | CRIT. HEIGHT: 10m0 1M 200 3500 600 700 SOOhorizontal pressure p kN/m2佥U桥的Lion Yard的墙体有0.6m厚，约17m深, 5m长。嵌板挖掘工作 在坚硬以及非常坚硬的泥灰质粘土中。在最后凝固时，假定一个大约5m的临界深度。在奥斯陆的防渗墙的几何学性质与剑桥的相近，防渗墙有 20m深, 1m厚，长度均匀。凝固后粘土中的临界深度可以假定为6m第三个测量是在塞尔维亚的，有34n深的防渗墙结构中进行的。这些34n长， 0.8m厚的嵌
8、板在-25m以下与松软的泥灰相连。表土层是沙泥与碎石，临 界深度可以设置为10m对于那些所有的，都可以定义一个线性的最大压力值（见表 1）一 直到临界深度，包膜可以由流体力学中现浇混凝土压力值来定义。在这 个深度内，压力值和深度随着泥浆线的斜率而增大，这个现象出现在 CIRIA108关于水下凝固的报告中。这个过程与防渗墙板中膨润土下铺设 的混凝土类似。基于Lings等人的结论和建议，实践中，1/3墙深处有临 界深度的压力图表能应用与分析之中。2.4防渗墙板中现浇混凝土压力值的最新数据德国斯图加特的Ed. Z tblin股份公司在鹿特丹得到了新的现浇混 凝土压力的测量值。一项在荷兰的铁路工程在鹿
9、特丹开始动工。该工程 有两个单独的轨道管，即所谓的Statenwegtrac 。对于Blijdorp ”站点，发掘-肿cpu r* 如Pm电 十：！ 当 ri hAFBir-WA* Will 2鼻-j 祎 IF! NAP pryi 空.一 ISbbw Ajcia b ci L4oc in-din OTOE lar/(Mb*ei erisifwiei I pisacrnwerJ ftorti pressup sensor curf&ci nw测號irncrt iirt rtesfurewncrtjre serz 合 些 ExbETBcmeta11 i pisznmgttr rtti p*W*5
10、ssrw冒sd的 Mflnet芦Fig, 2. Geological cross section of station Rlijdoi卩工作正在计划进行中。定位墙由带有支柱翼的防渗墙板组成，沿着5个嵌板，一个大范围的监控程序已经就绪。防渗墙以及发掘工作的整个施工进度中，都会控 制测量值。表2展示了 Blijdorp ”站点的地质横截面，该站点已经安装了监控Fig, 3. Details of rlie niomioiine pioeiain ar station Blijdoip程序的仪表。防渗墙板有41m深, 1.2m宽以及8袖勺平均长度。为保证发 掘工作，在四个不同深度分别做了支柱设置。第
11、三第四支柱移除后安装 第五支柱。在表3中，很多细节中显示了检查的规划。两个面板（ 91和92点） 之间的泥浆与现浇混凝土的温度和压力值都进行了测量。在be轴线（分别在34板之前 36）之间，在不同深度处的位移和压力值都有记录 （9396 点）。轴线a中，8个传感器安置于竖向间隔5m最深处40m处。压力传 感器和整体温度传感器安置于一个金属管上（直径 200mm并在凝固迁 安置在一个加固的套筒中，表 4左侧显示了选定深度处现浇混凝土压力 在最初20h内的发展情况。第一个值代表了相应深度处泥浆最初的液态 静压力值。 一旦混凝土经过传感器， 根据混凝土标号， 压力值就会上升。在最深处的亚敏元件记录了
12、压力的最大值。 传感器安置偏高， 先是 最大压力值会有时间延迟。凝固后12h压力开始降低（水化过程）。15h后，压力再次达到静 态泥浆压力的初值水平。混凝土的浇筑会中断，这种现象在NA一线和10m处的压敏元件是显而易见的，并附带其停滞期。继这个突变之后， 一个能力的损失导致 2.5h 的数据缺失。因此这个阶段没有数据标绘出 来。最初20h内，平均最大值在压力方面，是102kN/nfe这个测量出的 最大值取决于凝固的速率。现浇混凝土压力值随它的沉降走势而减小， 并随混你图标号而增加，基于此事实，最终压力值取决于浇筑的速率。 高速率产生更大的现浇混凝土的最大压力值。这种现象的原因在于， 混凝土标号
13、的迅速上升， 以及初期混泥土凝 固产生的微小影响。另一方面，当混泥土标号增加更慢时，凝固的低速 率会更显著地影响沉落走势。 因此，最高现浇混凝土压力值会变得更小。如图4，右侧图表中， 34和36板间（ 91和 92点）最大混凝土压力值 是标绘的相对深度。 同时新拌混凝土静水泥浆 /压力画在参考线旁。 两个 面板之间实测压力最高值都可以描述为有设计压力的包膜。 这条线可以 由一个流体静压混凝土临界高度值定义出来 ,此后可由泥浆静压力梯度 来定义。关于新拌混凝土的分析更多细节问题，详见L?chler等人报告 （2006）。选择的设计压力包膜形状与 Lings 等人所提供的类似。 唯一的差别 是选定
14、的临界高度约 8.5 米。假设:临界高度为三分之一的沟深度 ,这将达 12 米。根据 Lings 等人的著作，笔者同意使用一个多段线的包膜。但是OJEfN邑 d普n鞋世dFig. 4. Fresh concrete pressme in panel S4 （left） and the niaxuniim values of the fbesh conereie pressiue tor panel 34 and panel 36 （ligln）没有在结论中对临界高度做出解释。高度不能被修正。因此，倾倒速度是 个适当的条件。根据建筑施工操作过程中实用的倾倒速率，我们可以说 临界高度是五分之一到三分之一的槽壁高度。图4。在新拌混凝土面板压力34（左）和最大价值观的新拌混凝土面 板与面板压力34 36（右）3.个案研究在鹿特丹，那三个连续墙面板的安装过程是三维有限元分析进行模 拟的。该项目的监控程序在章节 2.4中以及有所描述。，在这个章节中， 数值计算的结果与原位测量的数据进行了比较。在三维有限元模拟中， 是以面板32到34的开挖和凝固为模型的。考虑到数据的对称，三维区域是30米宽，60米深，38.6米长，以及包括约45300个基础的网格。 欲知详情，见Lachler等人作品（2007）。地下水水位位于地表以下2.75米。全层都利
