一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法技术

本发明专利技术公开了一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，根据地质勘查资料建立地层三维模型，并在地层三维模型上建立L形成槽模拟区，然后通过有限元分析的方式确定优选的成槽施工工艺进行的变形量安全等级，同时针对优选的成槽施工工艺下适用的成槽机械，并分析相应成槽机械的效率等级和成本等级，通过对变形量安全等级、效率等级、成本等级赋值，计算得到优选的成槽施工工艺和成槽机械的稳定能效，通过稳定能效即可科学有效对成槽施工工艺和成槽机械进行优选组合，进而在有效保证成槽施工的安全性的前提下，有效提高成槽施工的效率，同时有效控制成槽施工的成本。

【技术实现步骤摘要】
一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法
本专利技术属于地下连续墙施工的
，具体涉及一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法。
技术介绍
地下连续墙的成槽施工技术在软土地层中已趋于成熟，但在复杂地层条件下地下连续墙的开挖成槽却一直是难点问题，特别是遇到施工工期较紧的深基坑工程，采用传统地连墙成槽方案不能满足工期要求且经济性较差。因此，通常选择组合施工作为成槽方案，不同组合施工工艺可以适用大多数复杂地层的特点，于是被逐渐应用于地下连续墙的成槽施工。但是针对不同的地层中的成槽施工，特别是针对复杂地质条件下的连续墙成槽施工，存在地质条件复杂，施工困难，成槽施工时间长，异性拐角槽壁容易出现坍塌等缺陷。因此，针对复杂的地层条件，如何选用最优化的成槽施工工艺进行组合就是成槽组合施工过程中亟待解决的问题，因此，本专利技术公开了一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，实现针对不同地层条件对成槽施工工艺及相应的成槽机械进行分析以确定采用相应成槽施工工艺和成槽机械在当前地层上进行施工的变形量安全等级、效率等级、成本等级，并通过变形量安全等级、效率等级、成本等级综合计算相应成槽施工工艺和成槽机械的稳定能效，通过稳定能效即可客观科学地选择最适应于当前地层的成槽施工工艺和成槽机械，以实现针对不同地层进行不同成槽施工工艺和成槽机械的优化组合。本专利技术通过下述技术方案实现：一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，包括以下步骤：步骤1、根据地质勘察得到的地层参数对适用于当前地层的若干种成槽施工工艺进行适用性排序，即根据当前地层的土质结构、土质分类、土层厚度按照适用性从高至低对成槽机成槽、冲击钻成槽、旋挖钻成槽、爆破成槽、铣槽机成槽工艺进行适用性排序。步骤2、根据地质勘察得到的地层参数建立三维地层模型，并采用有限元分析按照步骤1中的适用性排序依次对成槽施工工艺进行变形量分析，并根据实际变形量得到当前成槽施工工艺的变形量安全等级，并将变形量安全等级与变形量安全阈值比对；根据当前地层的土质结构、土质分类、土层厚度建立相应的三维地层模型，并对三维地层模型进行网格划分，然后采用有限元分析软件按照步骤1中的适用性排序分别分析各种成槽施工工艺在当前地层上进行成槽施工时产生的地层的实际变形量，并根据实际变形量对各成槽施工工艺进行变形量安全等级的定级，变形量安全等级越高则表明当前选用的成槽施工工艺针对当前的地层施工时的安全性越高；同时预先设定变形量安全阈值，若分析得到的成槽施工工艺针对当前地层进行成槽施工的变形量安全等级小于变形量安全阈值，则表明当前的成槽施工工艺针对当前地层进行成槽施工存在安全风险。步骤3、针对变形量安全等级大于等于变形量安全阈值的成槽施工工艺，分析当前成槽施工工艺下适用于当前地层的成槽机械，计算成槽机械在当前地层中的成槽效率和成槽成本，并根据成槽效率和成槽成本得到成槽机械在当前地层中的效率等级和成本等级；步骤4、对变形量安全等级、效率等级、成本等级分配权重，并按照分配权重计算针对相应的成槽施工工艺所选用成槽机械的稳定能效，稳定能效越高，则表明当前选用的成槽施工工艺以及对应相应成槽施工工艺选用的成槽机械对当前地层的适用性越高。步骤5、按照能效确定针对当前地层最优的成槽施工工艺和对应的成槽机械，然后采用选定的成槽机械按照选定的成槽施工工艺进行成槽施工。为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述步骤2包括以下子步骤：步骤2.1、采用MIDASGTSNX有限元模拟软件按照地层的土质结构、土质分类、土层厚度建立三维地层模型，然后通过MIDASGTSNX有限元模拟软件对三维地层模型进行网格划分；步骤2.2、在三维地层模型上根据实际需要施工的L形墙体建立L形成槽模拟区，并在L形成槽模拟区的两个直段的端头上沿直段方向分别建立第一土体影响模拟区和第二土体影响模拟区，所述第一土体影响模拟区和第二土体影响模拟区用于模拟L形成槽模拟区开挖时对土体影响模拟区中土体的影响，能够确定在挖掘L形成槽模拟区时是否会造成土体影响模拟区中的土体坍塌。步骤2.3、分别沿水平X方向、水平Y方向、竖直Z方向在L形成槽模拟区、第一土体影响模拟区、第二土体影响模拟区建立若干测点，并计算成槽施工工艺在测点处的施工载荷及动力响应边界；步骤2.4、采用MIDASGTSNX有限元模拟软件根据施工载荷及动力响应边界计算L形成槽模拟区的地层最大变形量，将最大变形量对照变形量安全等级对照表得到当前成槽施工工艺对应当前地层进行成槽施工的变形量安全等级。为了更好的实现本专利技术，进一步地，分别沿水平X方向、水平Y方向、竖直Z方向在L形成槽模拟区建立的测点不少于三个，分别沿水平X方向、水平Y方向、竖直Z方向在第一土体影响模拟区和第二土体影响模拟区建立的测点不少于三个。为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述三维地层模型在实际的长度、宽度、高度基础上进行延伸，延伸范围小于等于15m；三维地层模型为立方体模型，为了减少边界效应的影响，需要将三维地层模型在长度、宽度、高度三个方向上进行一定长度的延伸，延伸量在每个方向上不超过15mm。为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述第一土体影响模拟区和第二土体影响模拟区均为普通土体；或者所述第一土体影响模拟区为普通土体，第二土体影响模拟区为混凝土；或者所述第一土体影响模拟区和第二土体影响模拟区均为混凝土。为了更好的实现本专利技术，进一步地，所述成槽施工工艺包括成槽机成槽、冲击钻成槽、旋挖钻成槽、爆破成槽、铣槽机成槽。为了更好的实现本专利技术，进一步地，若成槽施工工艺为冲击钻成槽，则计算施工载荷的公式如下：其中：Pmax为冲击载荷；h为夯锤距离地面高度；h’为夯锤进入槽坑深度；ρ泥为槽坑内泥浆密度；ρ夯为夯锤密度；M为夯锤质量；S为弹性常数。为了更好的实现本专利技术，进一步地，若成槽施工工艺为爆破成槽，则计算施工载荷的公式如下：其中：Pe为爆破施工载荷；P0为单个爆破炮孔孔壁上的爆破作用力；r0为炮孔半径；a为炮孔间距。为了更好的实现本专利技术，进一步地，计算动力响应边界的公式如下：其中：α＝1；Kv为竖向地基反力系数；Kh为水平地基反力系数；E0为地基弹性模量；其中：G为剪切模量；E为弹性模量；μ为泊松比；A为截面面积；Cp为法向粘性边界参数；Cs为切向粘性边界参数；ρ为地层密度。本专利技术与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：(1)本专利技术根据地质勘查资料建立相应的地层三维模型，然后在地层三维模型上建立L形成槽模拟区，并根据地层三维模型的地层特点对若干成槽施工工艺进行适用性排序，采用MIDASGTSNX有限元模拟软件对各成槽施工工艺对应当前地层进行成槽施工时L形成槽模拟区产生的变形量进行模拟分析，进而的到不同的成槽施工工艺针对不同地层进行槽施工时的变形量安全等级，通过变形量安全等级即可科学有效的对各成槽施工工艺的安全性进行客观判断，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1、根据地质勘察得到的地层参数对适用于当前地层的若干种成槽施工工艺进行适用性排序；/n步骤2、根据地质勘察得到的地层参数建立三维地层模型，并采用有限元分析按照步骤1中的适用性排序依次对成槽施工工艺进行变形量分析，并根据实际变形量得到当前成槽施工工艺的变形量安全等级，并将变形量安全等级与变形量安全阈值比对；/n步骤3、针对变形量安全等级大于等于变形量安全阈值的成槽施工工艺，分析当前成槽施工工艺下适用于当前地层的成槽机械，计算成槽机械在当前地层中的成槽效率和成槽成本；/n步骤4、对实际变形量、成槽效率、成槽成本分配权重，并按照分配权重计算针对相应的成槽施工工艺所选用成槽机械的稳定能效；/n步骤5、按照能效确定针对当前地层最优的成槽施工工艺和对应的成槽机械，然后采用选定的成槽机械按照选定的成槽施工工艺进行成槽施工。/n

【技术特征摘要】
1.一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、根据地质勘察得到的地层参数对适用于当前地层的若干种成槽施工工艺进行适用性排序；
步骤2、根据地质勘察得到的地层参数建立三维地层模型，并采用有限元分析按照步骤1中的适用性排序依次对成槽施工工艺进行变形量分析，并根据实际变形量得到当前成槽施工工艺的变形量安全等级，并将变形量安全等级与变形量安全阈值比对；
步骤3、针对变形量安全等级大于等于变形量安全阈值的成槽施工工艺，分析当前成槽施工工艺下适用于当前地层的成槽机械，计算成槽机械在当前地层中的成槽效率和成槽成本；
步骤4、对实际变形量、成槽效率、成槽成本分配权重，并按照分配权重计算针对相应的成槽施工工艺所选用成槽机械的稳定能效；
步骤5、按照能效确定针对当前地层最优的成槽施工工艺和对应的成槽机械，然后采用选定的成槽机械按照选定的成槽施工工艺进行成槽施工。


2.根据权利要求1所述的一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，其特征在于，所述步骤2包括以下子步骤：
步骤2.1、采用MIDASGTSNX有限元模拟软件按照地层土质情况、地层厚度建立三维地层模型；
步骤2.2、在三维地层模型上根据实际需要施工的L形墙体建立L形成槽模拟区，并在L形成槽模拟区的两个直段的端头上沿直段方向分别建立第一土体影响模拟区和第二土体影响模拟区；
步骤2.3、分别沿水平X方向、水平Y方向、竖直Z方向在L形成槽模拟区和土体影响模拟区建立若干测点，并计算成槽施工工艺在测点处的施工载荷及动力响应边界；
步骤2.4、采用MIDASGTSNX有限元模拟软件根据施工载荷及动力响应边界计算L形成槽模拟区的地层最大变形量，根据地层的最大变形量对照变形量安全等级对照表确定相应成槽施工工艺的变形量安全等级H。


3.根据权利要求2所述的一种优化地下连续墙成槽入岩的施工方法，其特征在于，分别沿水平X方向、水平Y方向、竖直Z方向在L形成槽模拟区建立的测点不少于...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏春生，何十美，郭建强，庄超，吴兴典，唐博，张川军，梁朋刚，汤振亚，
申请(专利权)人：中国铁建大桥工程局集团有限公司，中铁建大桥工程局集团第五工程有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12