¿Cómo garantizar la continuidad, eficacia y seguridad de los muros de diafragma subterráneos?Nuevas tecnologías para el diseño y la construcción de muros de diafragma subterráneos Liu Wen[Resumen] Esperando las perspectivas de aplicación de los muros de diafragma subterráneos en el subsuelo Ingeniería y nuevas tecnologías constructivas. Se propusieron las contramedidas correspondientes para abordar dificultades técnicas como la precisión de la forma de las ranuras, la estructura de las juntas de las paredes de las ranuras y la conexión de la estructura del revestimiento compuesto. Se comparan y discuten diferentes enfoques de diseño para muros pantalla subterráneos. [Palabras clave] [Palabras clave] Junta rígida junta impermeable revestimiento compuesto de muro pantalla subterráneo 1 Introducción En 1950 en Milán, Italia, los muros pantalla subterráneos se utilizaron por primera vez como estructura de contención de la excavación de zanjas (originalmente llamado método de Milán), y luego se promovió en toda Italia y aplicado en la construcción de ingeniería subterránea [1]. Se introdujo en Japón y Francia a finales de los años cincuenta, y en el Reino Unido, Alemania, Estados Unidos y la antigua Unión Soviética en los años sesenta. Los muros pantalla subterráneos se han convertido gradualmente en un método de construcción seguro y eficaz en proyectos de cimentaciones subterráneas profundas. Hoy en día, este método de construcción ha logrado un gran éxito y progreso en la construcción de ingeniería subterránea en todo el mundo. Cabe mencionar especialmente que en Japón, utilizando una excavadora rotativa para ranurar, es posible construir muros continuos subterráneos de hormigón armado con un espesor de 0,8 a 2,4 m, una profundidad de 150 m y una precisión vertical de 1/2000. Esta nueva tecnología es adecuada no sólo para arcilla blanda, limo arenoso, arena y grava, sino también para roca blanda. Desde 1958, el departamento de energía hidroeléctrica de mi país ha utilizado el método de muro continuo subterráneo para construir muros antifiltración de presas de embalses en una serie de proyectos de conservación de agua, como el embalse de Yuezikou en Qingdao, Beijing, Yunnan, Guizhou, Guangdong, Guangxi, Jilin, Jiangxi. y otros lugares. Se han logrado buenos resultados técnicos y económicos. A finales de la década de 1970, la tecnología de muros pantalla subterráneos se aplicó en la construcción de ingeniería subterránea en ciudades costeras como Shanghai, Tianjin, Guangzhou, Fuzhou y Taipei. y seguir desarrollándose y mejorando. En los últimos años, la mayoría de los grandes pozos de cimentación con una profundidad de más de 10 m en Shanghai utilizan muros continuos subterráneos como muros de contención para la estructura del cerramiento. La profundidad máxima de los muros continuos subterráneos puede alcanzar los 40 m, el espesor es de aproximadamente 1,5 m y la precisión vertical de la construcción es generalmente de 1/200. Proyectos de infraestructura subterránea como la Torre de Telecomunicaciones de Shanghai, Shanghai Evernight City, el Hotel Helen, el Centro de Comercio Internacional, estaciones de metro, el garaje subterráneo de la Plaza del Pueblo, la estación de bombeo Pengyuepu de tratamiento integral de aguas residuales y otros proyectos de infraestructura subterránea han adoptado con éxito el método de construcción de muros pantalla subterráneos y han logrado buenos logros técnicos, económicos y sociales. Además, los muros pantalla subterráneos se utilizan cada vez más en la construcción de instalaciones subterráneas, como garajes subterráneos urbanos, calles comerciales subterráneas, muros de corte sísmicos subterráneos de edificios de gran altura, cimientos de puentes y pilares de anclaje colgantes, túneles cocanal urbanos, y túneles de escudo. Pozo de trabajo excavado. Por lo tanto, es de gran importancia estudiar el diseño y la construcción de nuevas tecnologías de métodos de construcción de muros pantalla subterráneos. 2 Problemas técnicos de construcción y contramedidas Los principales problemas técnicos encontrados en la construcción de muros de diafragma subterráneos son: (1) limpieza incompleta de escoria e inclusión de lodo en el muro (2) juntas discontinuas con resistencia y rigidez débiles (3) fugas en las juntas; ; (4) No puede funcionar en conjunto con el revestimiento, formando una "doble piel". Debido a que los problemas técnicos anteriores no se resuelven adecuadamente, la calidad de los proyectos de muros pantalla subterráneos se ve gravemente afectada y, a veces, incluso se producen accidentes de ingeniería. Por ejemplo, las grietas y el colapso de las estructuras de cerramiento del pozo de cimentación del edificio Shanghai Changdu y de la estación de la Plaza del Pueblo de la línea 2 del metro se relacionaron en parte con la calidad de las paredes y las juntas. Para ello, se realizan análisis científicos sobre los temas anteriores y se formulan las siguientes contramedidas correspondientes. 2.1 Precisión de la zanja y garantía de calidad de la pared de diafragma subterránea En la actualidad, debido a la baja precisión de la máquina canalizadora y la mala calidad del fluido estabilizador, a menudo ocurren fenómenos como colapso del pozo, acumulación de arena y formas irregulares de la canaleta. En particular, hay lodo en las juntas, y las pinzas hidráulicas y las franjas de arrastre existentes no pueden rasparlo, lo que genera agujeros de lodo en los muros de diafragma subterráneos de hormigón armado, lo que reduce en gran medida la capacidad de carga y el rendimiento a prueba de agua. En la actualidad, se utilizan cuerdas para colgar barras de acero y el método manual para medir el espesor del sedimento es al revés. El sedimento no se elimina por completo, lo que afecta directamente la capacidad de carga vertical del muro diafragma subterráneo. En Japón, mediante el uso de excavadoras rotativas monitoreadas por computadora, la precisión vertical del ranurado alcanza 1/2000. Utilice un detector ultrasónico para mapear la forma del fondo del agujero y el espesor del sedimento. La bomba de chorro de alta potencia inyecta líquido estable con baja gravedad específica al fondo de la piscina y conduce el sedimento de un lado a otro. Al mismo tiempo, se pone en marcha otra bomba de absorción para aspirar sedimento con mayor gravedad específica del otro lado a través de la tubería de succión (Figura 1). Para extruir suavemente la lechada de hormigón, se utiliza hormigón de alta fluidez y alto relleno para garantizar la calidad de ingeniería del muro pantalla subterráneo. Figura 1 Hundimiento del fondo y descarga de arena 2.2 Estructura de conexión del muro de diafragma subterráneo El muro de diafragma subterráneo soporta el peso propio vertical y horizontal, la presión del agua y del suelo y la carga sísmica. Esto requiere que las barras de acero entre las ranuras estén conectadas tanto como sea posible para evitarlo. rigidez y resistencia débiles de la conexión.

El diámetro, la cantidad y la longitud de superposición de las barras de penetración horizontales y las barras de flexión horizontales, así como el diámetro y la cantidad de pernos de conexión unidos a las placas de acero de los extremos, pueden cumplir con la resistencia al corte, la flexión y la rigidez del muro diafragma subterráneo. Este tipo de junta se denomina junta rígida de placa de acero en forma de H, como se muestra en la Figura 2. El nodo de placa de acero en forma de cruz también es un nodo rígido. El extremo de la sección en forma de artesa solo se basa en la penetración horizontal y la penetración por flexión de barras de acero sin placas de acero unidas, lo que se denomina junta flexible, como se muestra en la Figura 3. El tipo de junta ranurada depende de los requisitos reales, y su capacidad de carga ha sido verificada mediante una gran cantidad de pruebas de modelos realizadas por muchas unidades en el país y en el extranjero. Figura 2 Junta rígida Figura 3 Junta flexible Figura 4 Junta impermeable 2.3 Impermeabilización de juntas de muro diafragma subterráneo Debido a las múltiples funciones de los edificios subterráneos, el muro diafragma subterráneo utilizado como muro exterior del sótano debe tener un buen rendimiento a prueba de agua. Las juntas de las secciones subterráneas de las artesas de muros pantalla son las más propensas a sufrir fugas de agua. Los resultados de las pruebas de varias juntas impermeables de muros de diafragma subterráneos se están promoviendo gradualmente: la sección del muro de diafragma subterráneo se construye con anticipación, las placas de acero en ambos extremos se envuelven con tela de nailon impermeable, las barras de acero horizontales pasan a través de la tela de nailon y el acero placa, y la tela de nailon impermeable envuelta en la sección posterior del canal se conecta con el frente. La tela de nailon impermeable en una sección de construcción se superpone para cumplir con los requisitos de impermeabilidad. Shanghai Baosteel Metallurgical Construction Co., Ltd. ha desarrollado un método único de construcción de juntas impermeables utilizando "garras hidráulicas" como preparación de la artesa y topes de agua de caucho incrustados en los extremos de las secciones de la artesa. Como se muestra en la Figura 4, el tapón de agua de caucho se fija mediante la plantilla de unión y se cuelga verticalmente cerca del extremo de la sección de ranura. Después de vertido el hormigón en la jaula de acero durante 12 horas, el encofrado de juntas impermeable se desmolda mediante el "dispositivo de desmoldeo". El encofrado de juntas impermeable se retira después de ranurar la sección de la cubeta adyacente y limpiar el fondo. El encofrado de juntas siempre protege el extremo de la sección de la cubeta donde se ha vertido el hormigón para evitar que el extremo se contamine con el lodo de ranurado, y no. Se forma una capa de barro en el extremo. El hormigón en ambos extremos está bien conectado, eliminando el riesgo de fugas en las juntas. 2.4 Como paredes laterales de calles subterráneas, estaciones de metro y sótanos de edificios de gran altura, la estructura de conexión de los muros compuestos solo se basa en muros de diafragma subterráneos para soportar la fase de construcción, la fase de uso y las cargas accidentales, por lo que la rigidez y resistencia muchas veces son insuficientes. Por lo tanto, un revestimiento de hormigón armado de cierto espesor colado in situ en el molde interno se denomina muro compuesto. Para los muros subterráneos continuos construidos en agua fangosa, es difícil garantizar que la superficie interior sea plana, limpia y estanca después de tomar la tierra. Por lo tanto, desde la perspectiva del uso, también se requiere hormigón de revestimiento in situ. A los diseñadores les preocupa cómo conseguir que el muro pantalla subterráneo y el revestimiento post-fundido funcionen en conjunto. Refiriéndose a las prácticas de los metros de Japón y Shanghai, el autor recomienda el uso de pernos y barras de acero de anclaje como medidas estructurales de conexión para paredes compuestas (Figura 5). El método de conexión entre la pared compuesta y el piso se muestra en la Figura 6. Siempre que se construya con cuidado, la capacidad de carga y el rendimiento a prueba de agua del muro compuesto construido de esta manera no son inferiores a los del muro diafragma subterráneo integral de hormigón armado. Figura 5 La conexión entre el muro compuesto y el revestimiento Figura 6 La conexión entre el muro compuesto y el piso 3 El proceso de construcción y los requisitos técnicos del muro pantalla subterráneo de alta precisión requieren tecnología de construcción avanzada y una gestión técnica estricta para completar el subsuelo La pared de diafragma tiene un alto rendimiento, precisión vertical y precisión horizontal, resistencia a la flexión continua y uniforme y rigidez en las direcciones longitudinal y transversal, alta capacidad de carga y rendimiento a prueba de agua. La Figura 7 es un diagrama de gestión de la construcción de un muro pantalla subterráneo, que representa el nivel de gestión avanzado actual. Figura 7 Tecnología de construcción de muros de diafragma subterráneos y requisitos de gestión técnica 4 Método de cálculo del diseño Como estructura de cerramiento de fosos de cimentación profundos, los muros de diafragma subterráneos deben tener suficiente espesor y profundidad de penetración para garantizar que el fondo del foso de cimentación no se abulte durante la etapa de construcción , y que la pared de diafragma subterránea no se eleve dentro o fuera del pozo. No se producirán arenas movedizas ni tuberías bajo la acción de la diferencia de altura hidráulica, y no se producirán vuelcos, cortes o deformaciones dañinas bajo cargas de construcción de presión de tierra activas y pasivas. Durante la fase de uso del edificio, el muro pantalla subterráneo, como muro compuesto, debe soportar todas las cargas durante la fase de uso y usarse como base permanente para cumplir con la capacidad de carga vertical y los límites de asentamiento. Como muro sísmico, puede cumplir con los requisitos de seguridad bajo acción sísmica. Los muros pantalla subterráneos generalmente se consideran vigas de cimentación elásticas durante la etapa de construcción. Se pueden calcular las fuerzas internas y las deformaciones bajo diferentes condiciones de trabajo, pero la deformación del medio circundante no se puede representar cuantitativamente. Utilizando métodos de elementos finitos 2D y 3D, se pueden obtener la tensión y la deformación de la pared y la roca circundante, pero los parámetros físicos y mecánicos del suelo, especialmente el suelo perturbado, no son precisos, y los resultados del análisis numérico anterior pueden sólo se utilizará como referencia. El método de análisis inverso puede calcular la fuerza interna y la deformación de la estructura a partir de la tensión y la deformación del medio monitoreado en un determinado paso de tiempo, predecir la deformación del sistema estructural en los siguientes pasos de tiempo y cambiar el método de soporte en cualquier momento. tiempo, que pueda lograr fines económicos y razonables. Durante la fase de uso, los muros pantalla subterráneos y los revestimientos forman muros combinados y sótanos tipo cajón, y la superestructura se analiza bajo diferentes combinaciones de carga. Conclusión 5.1 Los muros pantalla subterráneos se utilizarán más ampliamente en el diseño y construcción de proyectos de cimentaciones subterráneas profundas.