地下連續(xù)墻設(shè)計

1、9 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu) 目 錄 1 概述 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻兼作外墻時的設(shè)計 地下連續(xù)墻接頭設(shè)計 2 3 4 概述 1950年意大利米蘭的C.Veder開發(fā)了地下連續(xù)墻的施工技 術(shù)，并最早應(yīng)用于Santa Malia 大壩的防滲墻（深達40m） 中。50年代后期傳入法國、日本等國，60年代推廣至英國、 美國、前蘇聯(lián)等國，世界各國都是首先從水利水電基礎(chǔ)工 程中開始應(yīng)用，然后推廣到建筑、市政、交通、礦山、鐵 道和環(huán)保等部門。60年代，日本開發(fā)了許多連續(xù)墻施工機 具，之后，地下連續(xù)墻的施工技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了 較廣泛的應(yīng)用。早期的地下連續(xù)墻多用于大壩的防滲墻， 一般是在地下先鑿出一條溝槽，然

2、后澆灌混凝土以形成一 透水性很低的薄膜，由于其目的主要是隔水，因此對墻面 的垂直度、平整度及混凝土的強度的要求并不嚴(yán)格，主要 是控制其水密性。我國也是較早應(yīng)用地下連續(xù)墻施工技術(shù) 的國家之一。 概述 一般地下連續(xù)墻可以定義為：利用各種挖槽機械， 借助于泥漿的護能的連續(xù)的地下墻體。 壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆 注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土 和承重功 應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域：目前地下連續(xù)墻已廣泛用于大壩壩基 防滲、豎井開挖、工業(yè)廠房重型設(shè)備基礎(chǔ)、城市 地下鐵道、高層建筑深基礎(chǔ)、鐵道和橋梁工程、 船塢、船閘、碼頭、地下油罐、地下沉碴池等各 類永久性工程。 概述 1.地下連續(xù)墻

3、的特點與適用條件 地下連續(xù)墻的特點 在工程應(yīng)用中地下連續(xù)墻已被公認(rèn)為是深基坑工程中最 佳的擋土結(jié)構(gòu)之一，它具有如下顯著的優(yōu)點： (1)施工具有低噪音、低震動等優(yōu)點，工程施工對環(huán)境的影 響??； (2) 連續(xù)墻剛度大、整體性好，基坑開挖過程中安全性高， 支護結(jié)構(gòu)變形較?。?概述 (3) 墻身具有良好的抗?jié)B能力，坑內(nèi)降水時對坑外的影響較 小； (4) 可作為地下室結(jié)構(gòu)的外墻，可配合逆作法施工，以縮短 工程的工期、降低工程造價。 概述 地下連續(xù)墻的缺點 1.棄土及廢泥漿的處理問題，除增加工程費用外，如處理不當(dāng)， 還會造成新的環(huán)境污染； 2.一般用地下連續(xù)墻只作圍護擋墻時，造價稍高，不夠經(jīng)濟； 3.墻面

4、不夠光滑，如為“二墻合一”，即同時作為地下結(jié)構(gòu)的外 墻時，尚需加工處理或另作襯壁。 概述 地下連續(xù)墻的適用條件 由于受到施工機械的限制，地下連續(xù)墻的厚度具有固定 的模數(shù)，不能像灌注樁一樣對樁徑和剛度進行靈活調(diào)整，因 此，地下連續(xù)墻只有用在一定深度的基坑工程或其它特殊條 件下才能顯示其經(jīng)濟性和特有的優(yōu)勢。對地下連續(xù)墻的選用 必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟比較，確實認(rèn)為是經(jīng)濟合理時才可采用。 一般情況下地下連續(xù)墻適用于如下條件的基坑工程： (1) 深度較大的基坑工程，一般開挖深度大于 10m才有較好的經(jīng) 濟性； (2) 鄰近存在保護要求較高的建、構(gòu)筑物，對基坑本身的變形 和防水要求較高的工程； 概述 (3) 基

5、地內(nèi)空間有限，地下室外墻與紅線距離極近，采用其它圍護形 式無法滿足留設(shè)施工操作空間要求的工程； (4) 圍護結(jié)構(gòu)亦作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，且對防水、抗?jié)B有較嚴(yán)格要 求的工程； (5) 采用逆作法施工，地上和地下同步施工時，一般采用地下連續(xù)墻 作為圍護墻； (6) 在超深基坑中，例如30m50m的深基坑工程，采用其它圍護體無 法滿足要求時，常采用地下連續(xù)墻作為圍護體。 概述 地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式 目前在工程中應(yīng)用的地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式主要有壁板式、 T型和 形地下連續(xù)墻、格形地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力 U形折板地下 連續(xù)墻等幾種形式。 1.1.壁板式 該形式又可分為直線壁板式（如圖 11-1（a

6、）所示）和折線壁板式（ 如圖11-1（b）所示），折線壁板式多用于模擬弧形段和轉(zhuǎn)角位置 。壁板式在地下連續(xù)墻工程中應(yīng)用得最多，適用于各種直線段和 圓弧段墻段，例如，在上海世博 500kV地下變電站直徑130m的圓筒 形基坑地下連續(xù)墻設(shè)計中，就采用了 80幅直線壁板式地下連續(xù)墻 來模擬圓弧段。 2.T2.T型和形地下連續(xù)墻 T型（如圖11-1（c）所示）和形地下連續(xù)墻（如圖 11-1（d）所示 ）適用于基坑開挖深度較大、支撐豎向間距較大、受到條件限制 墻厚無法增加的情況下，采用加肋的方式增加墻體的抗彎剛度。 概述 3.格形地下連續(xù)墻格形地下連續(xù)墻 格形地下連續(xù)墻（如圖11-1（e）所示）是一種將

7、壁板式和T形地下連續(xù) 墻兩種形式組合在一起的結(jié)構(gòu)形式，格形地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)型式的構(gòu)思 出自格形鋼板樁岸壁的概念，是靠其自身重量穩(wěn)定的半重力式結(jié)構(gòu)， 是一種用于建（構(gòu)）筑物地基開挖的無支撐空間坑壁結(jié)構(gòu)。格形地下 連續(xù)墻多用于船塢及特殊條件下無法設(shè)置水平支撐的基坑工程，目前 也有應(yīng)用于大型的工業(yè)基坑，如上海耀華皮爾金頓二期熔窯坑工程 ，熔窯建成后坑內(nèi)不允許有任何永久性支撐和隔墻結(jié)構(gòu)，而且要保護 鄰近一期工程的正常使用。該工程采用了重力式格形地下連續(xù)墻方案 ，利用格形地下連續(xù)墻作為基坑支護結(jié)構(gòu)，同時作為永久結(jié)構(gòu)。格形 地下連續(xù)墻在特殊條件下具有不可替代的優(yōu)勢，但由于受到自身施工 工藝的約束，一般槽段數(shù)

8、量較多。 概述 4. 預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力U形折板地下連續(xù)墻 是一種新形式的地下連續(xù)墻，已應(yīng)用于上海某地下車庫工程。折 板是一種空間受力結(jié)構(gòu)，有良好的受力特性，還具有抗側(cè)剛度大、變 形小、節(jié)省材料等特點。 概述 地下連續(xù)墻的施工方法 地下連續(xù)墻(簡稱地墻)的施工，就是在地面上先構(gòu)筑導(dǎo)墻，采用 專門的成槽設(shè)備，沿著支護或深開挖工程的周邊，在特制泥漿護壁條 件下，每次開挖一定長度的溝槽至指定深度，清槽后，向槽內(nèi)吊放鋼 筋籠，然后用導(dǎo)管法澆注水下混凝土，混凝土自下而上充滿槽內(nèi)并把 泥漿從槽內(nèi)置換出來，筑成一個單元槽段，并依此逐段進行，這些相 互鄰接的槽段在地下筑成一道連續(xù)的鋼筋混凝土墻體，以作承重、擋

9、土或截水防滲結(jié)構(gòu)之用。施工流程如圖11-13所示。 概述 地下連續(xù)墻設(shè)計 作為基坑圍護結(jié)構(gòu)，主要基于強度、變形和穩(wěn)定性三個大的方面對地 下連續(xù)墻進行設(shè)計和計算，強度主要指墻體的水平和豎向截面承載力、 豎向地基承載力；變形主要指墻體的水平變形和作為豎向承重結(jié)構(gòu)的 豎向變形；穩(wěn)定性主要指作為基坑圍護結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn) 定性、坑底抗隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B流穩(wěn)定性等，以下針對地下連續(xù)墻設(shè) 計的主要方面進行詳述。地下連續(xù)墻設(shè)計的主要內(nèi)容包括：槽壁穩(wěn)定 及槽幅設(shè)計、槽段劃分、導(dǎo)墻設(shè)計、連續(xù)墻內(nèi)力計算及配筋設(shè)計，連 續(xù)墻接頭設(shè)計等內(nèi)容。 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻設(shè)計計算的主要內(nèi)容地下連續(xù)墻設(shè)計計算的主要

10、內(nèi)容 (1)確定在施工過程和使用階段各工況的荷載，即作用于連續(xù)墻的土壓力 、水壓力以及上部傳來的垂直荷載。 (2)確定地下連續(xù)墻所需的入土深度，以滿足抗管涌、抗隆起，防基坑 整體失穩(wěn)破壞以及滿足地基承載力的需要。 (3)驗算開挖槽段的槽壁穩(wěn)定，必要時重新調(diào)整槽段長、寬、深度的尺 寸。 (4)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)體系(包括墻體和支撐)的內(nèi)力分析和變形驗算。 (5)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計，包括墻體和支撐的配筋設(shè)計、截面強 度驗算、接頭的聯(lián)結(jié)強度驗算和構(gòu)造處理。 地下連續(xù)墻設(shè)計 （ 荷載確定荷載確定 （一）施工階段 基坑開挖水土壓力； 施工荷載，若采用逆作法考慮上部結(jié)構(gòu)自重。 （二）使用階段 水土壓力；

11、 主體結(jié)構(gòu)傳遞的恒載和活載。 地下連續(xù)墻設(shè)計 土壓力類別與墻體位移/基坑深度H 的關(guān)系 地下連續(xù)墻設(shè)計 槽幅設(shè)計 （一）槽幅：一次成槽的槽壁長度 ? 槽壁長度 ? 槽段劃分 （二）槽壁長度確定規(guī)定 ? 槽壁長度應(yīng)與成槽機械尺寸成模數(shù)關(guān)系，最小不小于機械的尺寸，最大尺寸 由槽壁穩(wěn)定性確定。 ? 目前常用為36m,一般不超過8m。 ? 影響因素： 地質(zhì)條件影響、周圍環(huán)境 起重能力、混凝土供應(yīng)量 泥 漿池體積、連續(xù)作業(yè)時間 地下連續(xù)墻設(shè)計 （三）槽幅穩(wěn)定性驗算 梅耶霍夫經(jīng)驗公式法 1.臨界深度Hcr 黏土、泥漿的有效重度，kN/m3; 條形基礎(chǔ)的承載力系數(shù)。 槽壁的平面寬度、長度，m。 地下連續(xù)墻設(shè)

12、計 2.槽壁坍塌安全系數(shù)槽壁坍塌安全系數(shù) Fs 開挖外側(cè)（土壓力)槽底水平壓力強度； 開挖內(nèi)側(cè)（泥漿壓力）槽底水平壓力強度。 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻設(shè)計 4. 地下連續(xù)墻設(shè)計 （四）槽段劃分（四）槽段劃分 考慮的因素 ? 1.成槽施工順序 ? 2.連續(xù)墻接頭形式 ? 3.主體結(jié)構(gòu)布置及設(shè)縫要求 地下連續(xù)墻設(shè)計 導(dǎo)墻設(shè)計 ? 導(dǎo)墻截面形式 ? C20混凝土，厚度200300mm； ? 導(dǎo)墻深度深入原狀土不小于 300mm； ? 頂面高出地面100200mm； ? 寬度大于連續(xù)墻設(shè)計寬度的 3050mm。 地下連續(xù)墻設(shè)計 連續(xù)墻深度及厚度的初選 ? 連續(xù)墻厚度依據(jù)不同階段的受力、變形和裂縫控制

13、要求確 定，常用規(guī)格600、800、1000、1200mm； ? 連續(xù)墻的入土深度（基坑地面以下的深度）與基坑深度之 比，稱為入土徑比，據(jù)經(jīng)驗、依據(jù)地質(zhì)條件取 0.71.0； ? 也可運用古典穩(wěn)定判別方法計算出一個初值，然后通過基 坑穩(wěn)定性驗算最終確定合理的入土徑比 ; 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻計算理論及方法 （一）較古典的計算方法： ?假設(shè)條件：土壓力已知，不考慮墻體和支撐變形。 ?方法：假想梁法、1/2分割法、泰沙基法 （二）橫撐軸向力、墻體彎矩不變： ? 假設(shè)條件：土壓力已知，考慮墻體變形，不考慮支撐變形。 ? 方法：山肩幫男法 （三）橫撐軸向力、墻體彎

14、矩可變： ? 假設(shè)條件：土壓力已知，考慮墻體、支撐變形。 ? 方法：日本彈塑性法、有限元法 （四）共同變形理論： ? 假設(shè)條件：土壓力隨墻體變位而變化，考慮墻體、支撐變形。 ? 方法：森重龍馬法、有限元法 地下連續(xù)墻設(shè)計 國內(nèi)常用的計算方法 地下連續(xù)墻設(shè)計 地下連續(xù)墻接頭設(shè)計 一、一、 接頭類型：接頭類型：施工接頭 結(jié)構(gòu)接頭 ?施工接頭 澆注地下連續(xù)墻時連接兩相鄰單元墻間的接頭。 ?結(jié)構(gòu)接頭 已竣工的地下連續(xù)墻墻體與地下結(jié)構(gòu)吳其它構(gòu)件相連接 的接頭。 地下連續(xù)墻接頭設(shè)計 （一）施工接頭 1 1直接連接構(gòu)成接頭：直接連接構(gòu)成接頭：墻體直接與土體接觸，受力和防滲 性能較差。 地下連續(xù)墻接頭設(shè)計 2.2.使用接頭管（也稱鎖口管）建成接頭： 應(yīng)用較廣，常用圓形鋼管 地