地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)

1、9 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)p地下連續(xù)墻施工方法，又稱地下連續(xù)墻施工方法，又稱槽壁法槽壁法（diaphragm wall 或或slot wall）。）。p自自1950年意大利開始在水庫大壩中修建地下連續(xù)墻這一技術(shù)取得了突飛年意大利開始在水庫大壩中修建地下連續(xù)墻這一技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。猛進(jìn)的發(fā)展。p地下連續(xù)墻尺寸一般厚度不超過地下連續(xù)墻尺寸一般厚度不超過0.6m，深度不過，深度不過20m。p到了到了20世紀(jì)世紀(jì)80年代，由于技術(shù)設(shè)備的提高，該技術(shù)得到急速發(fā)展。墻厚年代，由于技術(shù)設(shè)備的提高，該技術(shù)得到急速發(fā)展。墻厚超出超出1.2m，深度超出，深度超出l00m的地下連續(xù)墻不斷涌現(xiàn)。到了的地

2、下連續(xù)墻不斷涌現(xiàn)。到了90年代，由于成年代，由于成功研制并使用了水平多軸銑槽機(jī)，出現(xiàn)了超厚功研制并使用了水平多軸銑槽機(jī)，出現(xiàn)了超厚(3.20m)和超深和超深(170m)的地的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)。p已建成的日本東京灣跨海大橋的川崎人工島已建成的日本東京灣跨海大橋的川崎人工島(墻厚墻厚2.8m，直徑，直徑108m)的的地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，最大深度已達(dá)地下連續(xù)墻基礎(chǔ)，最大深度已達(dá)l40m。1概述概述人工島施工現(xiàn)場人工島施工現(xiàn)場p 地下連續(xù)墻施工（地下連續(xù)墻施工（1991.31992.10）p 墻厚：墻厚：2.8m, 深度：深度：120mp 人工島內(nèi)部開挖（人工島內(nèi)部開挖（1992.111993

3、.10）p 314000m3，結(jié)構(gòu)底板厚結(jié)構(gòu)底板厚6m，V=44000m3 ，p 側(cè)壁厚側(cè)壁厚4m, V=60000m3p地下連續(xù)墻技術(shù)引入我國是在地下連續(xù)墻技術(shù)引入我國是在20世紀(jì)世紀(jì)50年代末，也是首年代末，也是首先在水利水電工程中采用先在水利水電工程中采用.p我國早在我國早在1958年就采用排樁式地下連續(xù)墻作為水壩防滲年就采用排樁式地下連續(xù)墻作為水壩防滲墻，并在墻，并在1974年試用排樁式地下連續(xù)墻建造煤礦豎井獲得年試用排樁式地下連續(xù)墻建造煤礦豎井獲得成功。成功。p近近20多年來，地下連續(xù)墻技術(shù)無論在工程實踐中，還是在多年來，地下連續(xù)墻技術(shù)無論在工程實踐中，還是在理論研究上都獲得了很大成

4、就。理論研究上都獲得了很大成就。p尤其是連續(xù)墻尤其是連續(xù)墻施工設(shè)備及工藝的發(fā)展施工設(shè)備及工藝的發(fā)展使得連續(xù)墻施工的深使得連續(xù)墻施工的深度越來越大度越來越大.p近年來國內(nèi)施工的工程實例如長江潤揚(yáng)大橋、陽邏長江大近年來國內(nèi)施工的工程實例如長江潤揚(yáng)大橋、陽邏長江大橋等錨碇基礎(chǔ)深基坑中連續(xù)墻最大深度達(dá)到橋等錨碇基礎(chǔ)深基坑中連續(xù)墻最大深度達(dá)到60米甚至以上米甚至以上，為我國超深大基坑圍護(hù)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。，為我國超深大基坑圍護(hù)提供了強(qiáng)大的技術(shù)支持。地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻 Diaphragm Wall: 10m 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu) 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻p在地面上用一種在地面上用一種特殊的挖槽設(shè)

5、備特殊的挖槽設(shè)備，沿著深開挖工程的周邊，沿著深開挖工程的周邊(例如例如地下結(jié)構(gòu)的邊墻地下結(jié)構(gòu)的邊墻)，依靠，依靠泥漿泥漿(又稱穩(wěn)定液又稱穩(wěn)定液)護(hù)壁護(hù)壁的支護(hù)，開挖一定的支護(hù)，開挖一定槽段長度的溝槽；再將槽段長度的溝槽；再將鋼筋籠鋼筋籠放入溝槽內(nèi)。采用導(dǎo)管在充滿穩(wěn)定放入溝槽內(nèi)。采用導(dǎo)管在充滿穩(wěn)定液的溝槽中進(jìn)行液的溝槽中進(jìn)行混凝土澆筑混凝土澆筑，將，將穩(wěn)定液置換穩(wěn)定液置換出來。相互鄰接的槽出來。相互鄰接的槽段，由段，由特別接頭（施工接頭）特別接頭（施工接頭）進(jìn)行連接。進(jìn)行連接。a）溝槽開）溝槽開溶溶b)安設(shè)接頭管安設(shè)接頭管c）安放鋼筋籠）安放鋼筋籠d）澆混凝土）澆混凝土a)b)c)d)a)溝 槽

6、 開 熔 ；b)安 設(shè) 接 頭 管 ； c)吊 放 鋼 筋 籠 ；d)澆 混 凝 土地下連續(xù)墻施工方法地下連續(xù)墻施工方法a）溝槽開）溝槽開溶溶b)安設(shè)接頭管安設(shè)接頭管1.1地下連續(xù)墻的施工方法p特征是始終充滿著特征是始終充滿著特殊液體作為溝槽的支護(hù)特殊液體作為溝槽的支護(hù)。這個。這個液體最初使用的是膨潤土和水的溶解物（該液體名液體最初使用的是膨潤土和水的溶解物（該液體名稱很多，如稱很多，如觸變泥漿、泥漿、穩(wěn)定液、安定液等觸變泥漿、泥漿、穩(wěn)定液、安定液等）。p最近為了增加穩(wěn)定液的機(jī)能和防止其機(jī)能的降低，最近為了增加穩(wěn)定液的機(jī)能和防止其機(jī)能的降低，不僅使用膨潤土，而且還投入一些添加物組成混合不僅使用

7、膨潤土，而且還投入一些添加物組成混合液，這種混合物仍簡稱液，這種混合物仍簡稱穩(wěn)定液或泥漿穩(wěn)定液或泥漿。（一）地下連續(xù)墻優(yōu)點（一）地下連續(xù)墻優(yōu)點 1.可減少工程施工時對環(huán)境的影響可減少工程施工時對環(huán)境的影響。施工時振動少，噪聲低。施工時振動少，噪聲低；能夠緊鄰相近的建筑及地下管線施工，對沉降及變位較易控制；能夠緊鄰相近的建筑及地下管線施工，對沉降及變位較易控制；2.地下連續(xù)墻的地下連續(xù)墻的墻體剛度大、整體性好墻體剛度大、整體性好，因而結(jié)構(gòu)和地基變，因而結(jié)構(gòu)和地基變形都較小，既可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)；形都較小，既可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)；3.地下連續(xù)墻為地下連續(xù)墻為整體連

8、續(xù)結(jié)構(gòu)整體連續(xù)結(jié)構(gòu)，加上現(xiàn)澆墻壁厚度一般不少，加上現(xiàn)澆墻壁厚度一般不少于于60cm，鋼筋保護(hù)層又較大，故耐久性好，抗?jié)B性能亦較好；，鋼筋保護(hù)層又較大，故耐久性好，抗?jié)B性能亦較好；4.可實行可實行逆作法施工逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工進(jìn)度，有利于施工安全，并加快施工進(jìn)度，降低造價。降低造價。5、適用于、適用于多種地質(zhì)情況多種地質(zhì)情況。1.2地下連續(xù)墻的特點及適用場合（二）地下連續(xù)墻缺點（二）地下連續(xù)墻缺點1.棄土及廢泥漿的處理問題。棄土及廢泥漿的處理問題。除增加工程費用外，如處除增加工程費用外，如處理不當(dāng)，還會造成新的環(huán)境污染；理不當(dāng)，還會造成新的環(huán)境污染；2.地質(zhì)條件和施工的適應(yīng)性問

9、題。地質(zhì)條件和施工的適應(yīng)性問題。地下連續(xù)墻可適用于地下連續(xù)墻可適用于各種地層，但最適應(yīng)的還是軟塑、可塑的粘性土層。當(dāng)?shù)貙痈鞣N地層，但最適應(yīng)的還是軟塑、可塑的粘性土層。當(dāng)?shù)貙訔l件復(fù)雜時，還會增加施工難度和影響工程造價；條件復(fù)雜時，還會增加施工難度和影響工程造價；3、現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的墻面、現(xiàn)澆地下連續(xù)墻的墻面通常較粗糙通常較粗糙，如果對墻面要求較，如果對墻面要求較髙，雖可使用噴漿或噴砂等方法進(jìn)行表面處理或另作襯壁來髙，雖可使用噴漿或噴砂等方法進(jìn)行表面處理或另作襯壁來改善，但也增加工作量；改善，但也增加工作量；4.槽壁坍塌問題。槽壁坍塌問題。引起槽壁坍塌的原因，可能是地下水引起槽壁坍塌的原因，可能是

10、地下水位急劇上升，護(hù)壁泥漿液面急劇下降，有軟弱疏松或砂性夾位急劇上升，護(hù)壁泥漿液面急劇下降，有軟弱疏松或砂性夾層，以及泥漿的性質(zhì)不當(dāng)或者已經(jīng)變質(zhì)，此外還有施工管理層，以及泥漿的性質(zhì)不當(dāng)或者已經(jīng)變質(zhì)，此外還有施工管理等方面的因素。槽壁坍塌輕則引起墻體混凝土超方和結(jié)構(gòu)尺等方面的因素。槽壁坍塌輕則引起墻體混凝土超方和結(jié)構(gòu)尺寸超出允許的界限，重則引起相鄰地面沉降、坍塌，危害鄰寸超出允許的界限，重則引起相鄰地面沉降、坍塌，危害鄰近建筑和地下管線的安全。近建筑和地下管線的安全。5、地下連續(xù)墻如單純用作施工期間的臨時擋土結(jié)構(gòu)，不如、地下連續(xù)墻如單純用作施工期間的臨時擋土結(jié)構(gòu)，不如采用鋼板樁等一類可拔出重復(fù)使

11、用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼板樁等一類可拔出重復(fù)使用的圍護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)經(jīng)濟(jì)。（三）地下連續(xù)墻適用條件（三）地下連續(xù)墻適用條件p地下連續(xù)墻是一種比鉆孔灌注樁和深層攪拌樁造價昂貴的結(jié)構(gòu)形式地下連續(xù)墻是一種比鉆孔灌注樁和深層攪拌樁造價昂貴的結(jié)構(gòu)形式，對其選用，必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確實認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)合理，因地制，對其選用，必須經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確實認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)合理，因地制宜時，才可采用。宜時，才可采用。1.基坑深度大于基坑深度大于10m；2.軟土地基或砂土地基；軟土地基或砂土地基；3.在在密集的建筑群中施工基坑密集的建筑群中施工基坑，對周圍地面沉降，建筑，對周圍地面沉降，建筑物的沉降要求需嚴(yán)格限制時，宜用地下連續(xù)墻；物

12、的沉降要求需嚴(yán)格限制時，宜用地下連續(xù)墻；4.圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，用作主體結(jié)構(gòu)的一部分圍護(hù)結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)相結(jié)合，用作主體結(jié)構(gòu)的一部分，且對抗?jié)B有較嚴(yán)格要求時，宜用地下連續(xù)墻；，且對抗?jié)B有較嚴(yán)格要求時，宜用地下連續(xù)墻；5.采用逆作法施工，內(nèi)襯與護(hù)壁形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的工程。采用逆作法施工，內(nèi)襯與護(hù)壁形成復(fù)合結(jié)構(gòu)的工程。p地下連續(xù)墻的地下連續(xù)墻的設(shè)計一般包括設(shè)計一般包括：槽壁穩(wěn)定及槽幅設(shè)計、槽段劃分：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)接頭設(shè)計等內(nèi)、導(dǎo)墻設(shè)計、連續(xù)墻內(nèi)力計算及配筋設(shè)計，連續(xù)接頭設(shè)計等內(nèi)容。容。p地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻設(shè)計計算的主要內(nèi)容設(shè)計計算的主要內(nèi)容

13、包括：包括：1、確定荷載，包括土壓力、水壓力等。、確定荷載，包括土壓力、水壓力等。2、確定地下連續(xù)墻的入土深度。、確定地下連續(xù)墻的入土深度。3、槽壁穩(wěn)定驗算、槽壁穩(wěn)定驗算 根據(jù)已選定的地下連續(xù)墻入土深度，假定槽段長度，即可進(jìn)根據(jù)已選定的地下連續(xù)墻入土深度，假定槽段長度，即可進(jìn)行槽壁穩(wěn)定的驗算。行槽壁穩(wěn)定的驗算。4、地下連續(xù)墻靜力計算、地下連續(xù)墻靜力計算5、配筋計算，構(gòu)件強(qiáng)度驗算，裂縫開展驗算，垂直接頭計算、配筋計算，構(gòu)件強(qiáng)度驗算，裂縫開展驗算，垂直接頭計算2地下連續(xù)墻擋土墻設(shè)計p施工階段的荷載施工階段的荷載主要指基坑開挖階段的水土壓力，地面施工荷主要指基坑開挖階段的水土壓力，地面施工荷載、逆作

14、法施工時的上部結(jié)構(gòu)傳遞的垂直承重荷載等。載、逆作法施工時的上部結(jié)構(gòu)傳遞的垂直承重荷載等。p使用階段的荷載，包括使用階段的水土壓力，主體結(jié)構(gòu)使用階使用階段的荷載，包括使用階段的水土壓力，主體結(jié)構(gòu)使用階段傳遞的恒載和活載等。段傳遞的恒載和活載等。p施工及使用階段的水土壓力大小是荷載確定的關(guān)鍵。施工及使用階段的水土壓力大小是荷載確定的關(guān)鍵。p地下連續(xù)墻的計算理論是從古典的假定土壓力為已知，不考慮地下連續(xù)墻的計算理論是從古典的假定土壓力為已知，不考慮墻體變形，不考慮橫撐變形；墻體變形，不考慮橫撐變形；p逐漸發(fā)展到逐漸發(fā)展到考慮墻體變形，考慮橫撐變形考慮墻體變形，考慮橫撐變形，p直至考慮土體與結(jié)構(gòu)的共同

15、作用，直至考慮土體與結(jié)構(gòu)的共同作用，土壓力隨墻體變化而變化土壓力隨墻體變化而變化。2.1荷載荷載地下連續(xù)墻計算方法綜合墻體變位墻體變位d d、深度、深度H H與土壓力的關(guān)系與土壓力的關(guān)系地下墻的位移與土壓力的分布地下墻的位移與土壓力的分布p槽幅是指地下連續(xù)墻一次開挖成槽的槽壁長度。槽幅槽幅是指地下連續(xù)墻一次開挖成槽的槽壁長度。槽幅設(shè)計的內(nèi)容包括設(shè)計的內(nèi)容包括槽壁長度的確定及槽段劃分槽壁長度的確定及槽段劃分。p槽壁長度最好與施工所選用的連續(xù)墻成槽設(shè)備的尺寸槽壁長度最好與施工所選用的連續(xù)墻成槽設(shè)備的尺寸（抓斗張開尺寸、鉆挖設(shè)備的寬度等）成（抓斗張開尺寸、鉆挖設(shè)備的寬度等）成模數(shù)關(guān)系模數(shù)關(guān)系，最，最

16、小不得小于一次抓挖（鉆挖）的寬度，而小不得小于一次抓挖（鉆挖）的寬度，而最大尺寸則應(yīng)最大尺寸則應(yīng)根據(jù)槽壁穩(wěn)定性確定根據(jù)槽壁穩(wěn)定性確定。p常用的槽幅為常用的槽幅為3-6米。地層穩(wěn)定性越好，槽幅可設(shè)計米。地層穩(wěn)定性越好，槽幅可設(shè)計得越長，但考慮到施工工效及槽壁穩(wěn)定的時效，一般不得越長，但考慮到施工工效及槽壁穩(wěn)定的時效，一般不超過超過8米。米。2.2槽幅設(shè)計（一）槽壁穩(wěn)定性驗算（一）槽壁穩(wěn)定性驗算p有理論分析及經(jīng)驗公式法兩種，理論計算一般采用有理論分析及經(jīng)驗公式法兩種，理論計算一般采用楔形體破壞面假定，計算相對繁瑣，工程中應(yīng)用較楔形體破壞面假定，計算相對繁瑣，工程中應(yīng)用較多的是經(jīng)驗公式。多的是經(jīng)驗公

17、式。1、梅耶霍夫、梅耶霍夫(G.G.Meyerhof)經(jīng)驗公式法經(jīng)驗公式法 臨界深度：臨界深度：HN cKcru01(N=4(1+B/L)p槽壁的塌坍安全系數(shù)槽壁的塌坍安全系數(shù)pP0m、 P1m分別為開挖的外側(cè)分別為開挖的外側(cè)(土壓力土壓力)和內(nèi)側(cè)和內(nèi)側(cè)(泥漿壓力泥漿壓力)槽底水平壓力強(qiáng)度。槽底水平壓力強(qiáng)度。p橫向變形橫向變形FN CPPsu0m1m()()1201KzLEs2、非粘性土的經(jīng)驗公式、非粘性土的經(jīng)驗公式p對于無粘性的砂土對于無粘性的砂土(c0)，安全系數(shù)（與槽壁深，安全系數(shù)（與槽壁深度無關(guān)）：度無關(guān)）：Fsdtg211 21()/（二）槽段劃分（二）槽段劃分p槽段劃分應(yīng)結(jié)合成槽施

18、工順序、連續(xù)墻接頭形式、主槽段劃分應(yīng)結(jié)合成槽施工順序、連續(xù)墻接頭形式、主體結(jié)構(gòu)布置及設(shè)縫要求等確定。體結(jié)構(gòu)布置及設(shè)縫要求等確定。p連續(xù)墻接頭位置應(yīng)避開預(yù)留鋼筋或接駁器位置，并應(yīng)連續(xù)墻接頭位置應(yīng)避開預(yù)留鋼筋或接駁器位置，并應(yīng)盡量與結(jié)構(gòu)縫位置吻合。盡量與結(jié)構(gòu)縫位置吻合。p另外還應(yīng)考慮地下連續(xù)墻分期施工的接頭預(yù)留位置的另外還應(yīng)考慮地下連續(xù)墻分期施工的接頭預(yù)留位置的影響等。在采用公母槽段前后連續(xù)相接的連續(xù)墻施工中影響等。在采用公母槽段前后連續(xù)相接的連續(xù)墻施工中，第一副槽段的確定較為重要。第一副槽段的確定較為重要。p指地下連續(xù)墻開槽施工前，沿連續(xù)墻軸線方向全長周邊設(shè)指地下連續(xù)墻開槽施工前，沿連續(xù)墻軸線方

19、向全長周邊設(shè)置的導(dǎo)向槽。置的導(dǎo)向槽。p導(dǎo)墻一般采用導(dǎo)墻一般采用“形現(xiàn)澆鋼筋砼，導(dǎo)墻厚度一般為形現(xiàn)澆鋼筋砼，導(dǎo)墻厚度一般為200-300mm,混凝土一般采用混凝土一般采用C20。p導(dǎo)墻深度以墻腳進(jìn)入原狀土不小于導(dǎo)墻深度以墻腳進(jìn)入原狀土不小于300mm為宜，導(dǎo)墻為宜，導(dǎo)墻頂面高出地面頂面高出地面100200mm，防止周圍的散水流入槽段，防止周圍的散水流入槽段內(nèi)。內(nèi)。p導(dǎo)墻寬度要求大于地下連續(xù)墻的設(shè)計寬度導(dǎo)墻寬度要求大于地下連續(xù)墻的設(shè)計寬度50mm。混凝土擋土墻混凝土擋土墻墻厚墻厚 3050木支撐木支撐2.3導(dǎo)墻設(shè)計（一）連續(xù)墻深度的確定（一）連續(xù)墻深度的確定p連續(xù)墻深度由入土深度決定。連續(xù)墻深度由

20、入土深度決定。p連續(xù)墻入土深度（基坑底以下深度）與基坑開挖深連續(xù)墻入土深度（基坑底以下深度）與基坑開挖深度的比值稱為度的比值稱為入土比入土比。p由基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算方法確定，一般取為由基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性驗算方法確定，一般取為0.71.0；p可先由以下兩種古典的穩(wěn)定判別方法直接計算得到可先由以下兩種古典的穩(wěn)定判別方法直接計算得到一個初值一個初值, 然后通過基坑穩(wěn)定性驗算最終確定合理然后通過基坑穩(wěn)定性驗算最終確定合理的入土比。的入土比。2.4連續(xù)墻深度及厚度的初選a）板柱底端為）板柱底端為自由的穩(wěn)定狀態(tài)自由的穩(wěn)定狀態(tài)paT橫撐或錨桿之力；E主動壓力；E被動壓力DEaETp板柱底端為自由的穩(wěn)

21、定狀態(tài)板柱底端為自由的穩(wěn)定狀態(tài)b）板樁底端為嵌固的穩(wěn)定狀態(tài)）板樁底端為嵌固的穩(wěn)定狀態(tài)EEEapp21D 懸臂式板樁懸臂式板樁有撐或錨的板樁有撐或錨的板樁1pE2pEaETDEaTQQ 假想梁法假想梁法 彈性曲線法彈性曲線法反彎點反彎點Q（二）連續(xù)墻厚度的確定（二）連續(xù)墻厚度的確定p連續(xù)墻厚度應(yīng)根據(jù)連續(xù)墻不同階段的受力大小、變形及裂連續(xù)墻厚度應(yīng)根據(jù)連續(xù)墻不同階段的受力大小、變形及裂縫控制要求等確定?？p控制要求等確定。p幾種常用尺寸：幾種常用尺寸：600mm,800mm,1000mm, 1200mm等。等。p連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計計算前可以根據(jù)工程經(jīng)驗預(yù)先設(shè)定，一般連續(xù)墻結(jié)構(gòu)設(shè)計計算前可以根據(jù)工程經(jīng)驗預(yù)先

22、設(shè)定，一般為基坑開挖深度的為基坑開挖深度的35%。最終應(yīng)由結(jié)構(gòu)計算、復(fù)核結(jié)果。最終應(yīng)由結(jié)構(gòu)計算、復(fù)核結(jié)果決定。決定。（一）彈性法（一）彈性法 墻體作為無限長墻體作為無限長的彈性體，用微分方程求的彈性體，用微分方程求解，主動側(cè)的土壓力為已解，主動側(cè)的土壓力為已知，但入土面知，但入土面(開挖底面開挖底面)以下只有被動側(cè)的土抗力以下只有被動側(cè)的土抗力，土抗力數(shù)值與墻體變化，土抗力數(shù)值與墻體變化成正比。成正比。x-xy-yN12ikNNNEsy土抗力數(shù)值與墻體變化關(guān)系土抗力數(shù)值與墻體變化關(guān)系 2.5 結(jié)構(gòu)計算（2）同濟(jì)大學(xué)曾將上法局部修改。）同濟(jì)大學(xué)曾將上法局部修改。p基本假定是：基本假定是：1)墻體

23、作無限長的彈性體。墻體作無限長的彈性體。2)已知水、土壓力，并已知水、土壓力，并假定為三角形分布假定為三角形分布3)開挖面以下作用在墻體上的土抗力，假開挖面以下作用在墻體上的土抗力，假定與墻體的變位成正比例。定與墻體的變位成正比例。4)橫撐橫撐(樓扳樓扳)設(shè)置后，即把橫撐支點作為設(shè)置后，即把橫撐支點作為不動支點。不動支點。5)下道橫撐設(shè)置以后，下道橫撐設(shè)置以后，認(rèn)為上道橫撐的軸認(rèn)為上道橫撐的軸向壓力值保持不變，其上部的墻體也保持向壓力值保持不變，其上部的墻體也保持以前的變位。以前的變位。k01ik2kkkkEsy(h0 k+x)x-xy-yN12ikNNN h h h h h 修改后土抗力數(shù)值

24、修改后土抗力數(shù)值與墻體變化關(guān)系與墻體變化關(guān)系 （二）支護(hù)內(nèi)力隨開挖過程而變化的計算方法（二）支護(hù)內(nèi)力隨開挖過程而變化的計算方法n 該法基本點是：該法基本點是：n 1考慮支撐的彈性變位，圖中彈簧表示支撐?？紤]支撐的彈性變位，圖中彈簧表示支撐。n 2主動側(cè)的土壓力可用實測資料，并假設(shè)為坐標(biāo)的二主動側(cè)的土壓力可用實測資料，并假設(shè)為坐標(biāo)的二次函數(shù)。次函數(shù)。n 3入土部分為已達(dá)到朗金被動土壓力的塑性區(qū)及土抗入土部分為已達(dá)到朗金被動土壓力的塑性區(qū)及土抗力與墻體變位成正比的彈性區(qū)。力與墻體變位成正比的彈性區(qū)。n 4墻體作為有限長，前端支承可以是自由、鉸結(jié)、墻體作為有限長，前端支承可以是自由、鉸結(jié)、固定。固定

25、。（三）共同變形理論簡介（三）共同變形理論簡介日本的森重龍馬提出了墻體變位對土壓力產(chǎn)生增減的計算方法日本的森重龍馬提出了墻體變位對土壓力產(chǎn)生增減的計算方法p被動側(cè)被動側(cè) PaP0十十khPp （被動土壓力）（被動土壓力）p主動側(cè)主動側(cè) PP0khPa （主動土壓力）（主動土壓力）a p p0+knb k k p p0-kn 共同變形體共同變形體abcdpmmppmpppmpp+kpp0pp0p0p0-ka）第一次開挖結(jié)）第一次開挖結(jié)束時的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)束時的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)b）標(biāo)準(zhǔn)狀）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的變位態(tài)下的變位c）根據(jù)）根據(jù)計算土力計算土力Pm=P0kmd）進(jìn)行土）進(jìn)行土壓力修正壓力修正共同變形體計算過程共

26、同變形體計算過程（四）有限單元法（四）有限單元法1、彈性地基桿系有限單元法、彈性地基桿系有限單元法p一般將基坑底面以上的墻體理想化為一般將基坑底面以上的墻體理想化為單位墻寬的梁單元單位墻寬的梁單元，將入土部分墻體作為將入土部分墻體作為文克勒彈性地基梁文克勒彈性地基梁，其水平向基床系數(shù)，其水平向基床系數(shù)沿深度的變化可以是沿深度的變化可以是線性的線性的，也可以是常數(shù)值或其它假想的，也可以是常數(shù)值或其它假想的圖形。圖形。p將水平支撐，各種斜度的錨桿，墻頂?shù)乃娇蚣芰?、帽梁將水平支撐，各種斜度的錨桿，墻頂?shù)乃娇蚣芰?、帽梁等作為等作為彈性支承的桿件彈性支承的桿件，其單元截面可換算成，其單元截面可換算成

27、單位長度的截單位長度的截面面積面面積。p懸臂式、單錨式、多層橫撐式、多錨式、格形的擋土結(jié)構(gòu)懸臂式、單錨式、多層橫撐式、多錨式、格形的擋土結(jié)構(gòu)，都可簡化為平面結(jié)構(gòu)。，都可簡化為平面結(jié)構(gòu)。 x 支 撐 1 土 層 1 支 撐2 土 層2 H 地 下 水 位 支 撐 3 qi1 土 層 i qi2 土 層 i+1 m h0 xi 有限單元法計算簡圖有限單元法計算簡圖水平位移、彎矩、剪力隨深度變化水平位移、彎矩、剪力隨深度變化2、 彈性地基薄板有限單元法彈性地基薄板有限單元法p一般將基坑底面以上的墻體理想化為一般將基坑底面以上的墻體理想化為薄板彎曲單元薄板彎曲單元，將入土，將入土部分墻體作為部分墻體作

28、為文克勒彈性地基上的薄板單元文克勒彈性地基上的薄板單元。薄板單元可為。薄板單元可為各向同性，也可為各向異性；支撐或錨桿可作為附加直桿單各向同性，也可為各向異性；支撐或錨桿可作為附加直桿單元。元。p該法可適用于地下連續(xù)墻與梁、板、柱等組合結(jié)構(gòu)分析。該法可適用于地下連續(xù)墻與梁、板、柱等組合結(jié)構(gòu)分析。3、 彈性地基薄殼有限單元法彈性地基薄殼有限單元法p將地下連續(xù)墻及上部結(jié)構(gòu)作為由三角形薄板單元組成的將地下連續(xù)墻及上部結(jié)構(gòu)作為由三角形薄板單元組成的平面平面或空間殼體或空間殼體，將文，將文克勒彈性地基克勒彈性地基(被動側(cè)土體被動側(cè)土體)和其它桿件理和其它桿件理想化為與殼體單元節(jié)點相連的附加想化為與殼體單

29、元節(jié)點相連的附加“彈簧彈簧”單元。單元。3、二維、二維有限單元法有限單元法施工步1：地下連續(xù)墻施作施工步2：開挖至地表以下5.6米施工步3：放坡開挖至地表以下12.8米施工步4：坡面土釘及掛網(wǎng)加固必須驗算如下兩種應(yīng)力：必須驗算如下兩種應(yīng)力：p在結(jié)構(gòu)物完成之后在結(jié)構(gòu)物完成之后，作用在墻體上的土壓力、水壓，作用在墻體上的土壓力、水壓力以及作用在主體結(jié)構(gòu)物上的垂直、水平荷載等產(chǎn)力以及作用在主體結(jié)構(gòu)物上的垂直、水平荷載等產(chǎn)生的應(yīng)力；生的應(yīng)力；p在施工階段在施工階段，由作用在臨時擋土墻上的土壓力、水，由作用在臨時擋土墻上的土壓力、水壓力產(chǎn)生的應(yīng)力。壓力產(chǎn)生的應(yīng)力。3地下連續(xù)墻兼作外墻地下連續(xù)墻兼作外墻時

30、的設(shè)計時的設(shè)計p由于由于橫撐的支撐方式與主體結(jié)構(gòu)和地下墻的結(jié)合狀態(tài)不同橫撐的支撐方式與主體結(jié)構(gòu)和地下墻的結(jié)合狀態(tài)不同，施工時地下墻應(yīng)力與主體結(jié)構(gòu)物完成之后的施工時地下墻應(yīng)力與主體結(jié)構(gòu)物完成之后的地下墻應(yīng)力不同地下墻應(yīng)力不同。p剛竣工時剛竣工時的地下墻應(yīng)力是施工期間地下墻應(yīng)力與竣工之后由的地下墻應(yīng)力是施工期間地下墻應(yīng)力與竣工之后由作用在主體結(jié)構(gòu)（包括地下墻在內(nèi)）上的外力產(chǎn)生的應(yīng)力之和作用在主體結(jié)構(gòu)（包括地下墻在內(nèi)）上的外力產(chǎn)生的應(yīng)力之和。p竣工之后竣工之后作用在主體結(jié)構(gòu)物上的外力有：作用在橫撐上的荷作用在主體結(jié)構(gòu)物上的外力有：作用在橫撐上的荷載、回填土的土壓力、回填土及板的自重、地面活荷載等。載

31、、回填土的土壓力、回填土及板的自重、地面活荷載等。p長期不考慮因墻體位移而產(chǎn)生的土壓力的變化。長期不考慮因墻體位移而產(chǎn)生的土壓力的變化。p有時還需要對地下墻與主體結(jié)構(gòu)物有時還需要對地下墻與主體結(jié)構(gòu)物因溫差和干燥收縮因溫差和干燥收縮引起的引起的應(yīng)力或蠕變的影響等進(jìn)行驗算。應(yīng)力或蠕變的影響等進(jìn)行驗算。3.1單一墻的設(shè)計PPP123p +p0( 2 )( 3 )( 1 )( 2 )剛 竣 工 時( 3 )經(jīng) 過 長 時 間 之 后( 1 )施 工 期 間荷載彎矩 作用在單一墻上的荷載與彎矩作用在單一墻上的荷載與彎矩p重合墻是把主體結(jié)構(gòu)的垂直邊墻重合在地下墻的內(nèi)重合墻是把主體結(jié)構(gòu)的垂直邊墻重合在地下墻

32、的內(nèi)側(cè)，側(cè)，在內(nèi)外墻之間填充隔絕材料使之不傳達(dá)剪力的在內(nèi)外墻之間填充隔絕材料使之不傳達(dá)剪力的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式。p可隨著地下結(jié)構(gòu)物深度的增大而增大內(nèi)墻的厚度。可隨著地下結(jié)構(gòu)物深度的增大而增大內(nèi)墻的厚度。3.2重合墻的設(shè)計p剛竣工時剛竣工時，按地下墻（作為連續(xù)梁）與主體結(jié)構(gòu)，按地下墻（作為連續(xù)梁）與主體結(jié)構(gòu)相接觸狀相接觸狀態(tài)態(tài)進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算。p先計算地下墻與地下主體結(jié)構(gòu)邊墻的截面面積及其截面慣先計算地下墻與地下主體結(jié)構(gòu)邊墻的截面面積及其截面慣矩，然后矩，然后按剛度比例分配截面內(nèi)力按剛度比例分配截面內(nèi)力。p長期土壓力長期土壓力按靜止土壓力計算按靜止土壓力計算。11012IMMII1101

33、2ANNAA22012IMMII22012ANNAAPPP123p +p0( 2 )( 3 )( 1 )( 2 )剛竣工時( 3 )經(jīng)過長時間之后( 1 )施工期間荷載彎矩作用在重合墻上的荷載與彎矩作用在重合墻上的荷載與彎矩注：（注：（2）中考慮與地基的）中考慮與地基的K值，把主體結(jié)構(gòu)的值，把主體結(jié)構(gòu)的外側(cè)看作是由許多錕軸支承起來的板結(jié)構(gòu)，并外側(cè)看作是由許多錕軸支承起來的板結(jié)構(gòu)，并且作用著框架上的荷載與去除支撐后的反作用且作用著框架上的荷載與去除支撐后的反作用力力p復(fù)合墻是把地下墻與主體結(jié)構(gòu)的垂直邊墻復(fù)合墻是把地下墻與主體結(jié)構(gòu)的垂直邊墻做成一個整體做成一個整體，即把地下墻的內(nèi)側(cè)鑿毛并用剪力塊將

34、地下墻與主體結(jié)構(gòu)物連即把地下墻的內(nèi)側(cè)鑿毛并用剪力塊將地下墻與主體結(jié)構(gòu)物連接起來。接起來。p竣工后，施工期間的應(yīng)力已達(dá)到某一程度，必須增加內(nèi)墻竣工后，施工期間的應(yīng)力已達(dá)到某一程度，必須增加內(nèi)墻的厚度，提高內(nèi)墻對外墻的剛度比。但必須注意到的厚度，提高內(nèi)墻對外墻的剛度比。但必須注意到新舊混凝新舊混凝土之間干燥收縮不同而產(chǎn)生的應(yīng)變差土之間干燥收縮不同而產(chǎn)生的應(yīng)變差會使復(fù)合墻產(chǎn)生較大的會使復(fù)合墻產(chǎn)生較大的應(yīng)力。應(yīng)力。p會由于橫撐位置和水平構(gòu)件的會由于橫撐位置和水平構(gòu)件的位置不同而引起應(yīng)力的變化位置不同而引起應(yīng)力的變化或發(fā)生溫度應(yīng)力、收縮變形應(yīng)力等。或發(fā)生溫度應(yīng)力、收縮變形應(yīng)力等。3.3復(fù)合墻的設(shè)計( 2

35、 )( 3 )( 1 )( 2 )剛竣工時( 3 )經(jīng)過長時間之后( 1 )施工期間荷載彎矩組合構(gòu)件 作用在復(fù)合墻上的荷載與彎矩作用在復(fù)合墻上的荷載與彎矩臨 時 性 結(jié) 構(gòu) 的應(yīng) 力( 1 )臨 時 性 結(jié)構(gòu) 的 應(yīng) 力 分 布( 2 )結(jié) 構(gòu) 加 厚 后 的 應(yīng) 力 分 布竣 工 后 外 力 所 產(chǎn)生 應(yīng) 力 的 增 加( 3 )竣 工 后 的 應(yīng) 力 內(nèi) 襯 混 凝 土地 下 墻 + t1t1ttt 1tcc 1ct 1c 1,:t c,: 復(fù)合墻上的應(yīng)力復(fù)合墻上的應(yīng)力p分離墻是在主體結(jié)構(gòu)物的分離墻是在主體結(jié)構(gòu)物的水平構(gòu)件上設(shè)置支點水平構(gòu)件上設(shè)置支點（根據(jù)情況（根據(jù)情況，也有時設(shè)在垂直邊墻

36、的中間），把地下墻作為該支點上的，也有時設(shè)在垂直邊墻的中間），把地下墻作為該支點上的連續(xù)梁，用以抵抗外來壓力。連續(xù)梁，用以抵抗外來壓力。3.4分離墻的設(shè)計 作用在分離墻上的荷載與彎矩作用在分離墻上的荷載與彎矩( 2 )( 3 )( 1 )( 2 )剛竣工時( 3 )經(jīng)過長時間之后( 1 )施工期間荷載彎矩外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)p根據(jù)上部傳下荷載進(jìn)行內(nèi)力分析和截面計算之外。根據(jù)上部傳下荷載進(jìn)行內(nèi)力分析和截面計算之外。p要解決的關(guān)鍵問題之一：要解決的關(guān)鍵問題之一：無樁的地下連續(xù)墻與有樁無樁的地下連續(xù)墻與有樁的地鐵車站底板的的地鐵車站底板的變形協(xié)調(diào)和基本的同步沉降。變形協(xié)調(diào)和基本的同步沉降。3.5地下連續(xù)

37、墻承重墻設(shè)計p現(xiàn)今采用的設(shè)計方法之一是根據(jù)群樁設(shè)計理論，把現(xiàn)今采用的設(shè)計方法之一是根據(jù)群樁設(shè)計理論，把地下連續(xù)墻模擬地下連續(xù)墻模擬折算成工程樁的方法。折算成工程樁的方法。即把地下連續(xù)墻的垂直承載能力，通過等量代換計算方即把地下連續(xù)墻的垂直承載能力，通過等量代換計算方法；法；將地下連續(xù)墻模擬折算成若干根工程樁將地下連續(xù)墻模擬折算成若干根工程樁，布置在基，布置在基礎(chǔ)底板的周邊上；礎(chǔ)底板的周邊上；將樁、土、底板三位一體視為將樁、土、底板三位一體視為共同結(jié)構(gòu)的復(fù)合基礎(chǔ)共同結(jié)構(gòu)的復(fù)合基礎(chǔ)，利，利用有關(guān)的計算機(jī)程序，來計算底板的內(nèi)力、樁端軸力以用有關(guān)的計算機(jī)程序，來計算底板的內(nèi)力、樁端軸力以及總體沉降。及

38、總體沉降。3.5 地下連續(xù)墻設(shè)計理論地下連續(xù)墻設(shè)計理論p地下連續(xù)墻的壁側(cè)摩阻力與上層性質(zhì)和端阻力之間存在著地下連續(xù)墻的壁側(cè)摩阻力與上層性質(zhì)和端阻力之間存在著互相影響的關(guān)系，互相影響的關(guān)系，端阻力的大小會影響到壁側(cè)摩阻力的發(fā)揮端阻力的大小會影響到壁側(cè)摩阻力的發(fā)揮和分布和分布。p加荷初期，荷載大部分由壁側(cè)摩阻力承擔(dān)加荷初期，荷載大部分由壁側(cè)摩阻力承擔(dān)，傳遞到墻底的，傳遞到墻底的荷載很小，當(dāng)壁側(cè)摩阻力達(dá)到極限后，墻頂荷載再增加則主荷載很小，當(dāng)壁側(cè)摩阻力達(dá)到極限后，墻頂荷載再增加則主要由端阻力承擔(dān)。當(dāng)壁側(cè)摩阻力達(dá)到極限時，端阻力約占荷要由端阻力承擔(dān)。當(dāng)壁側(cè)摩阻力達(dá)到極限時，端阻力約占荷載的載的20%4

39、0%。p壁側(cè)摩阻力全部發(fā)揮需要的位移較小；壁側(cè)摩阻力全部發(fā)揮需要的位移較??；端阻力全部發(fā)揮，端阻力全部發(fā)揮，則需要較大的位移則需要較大的位移。p施工接頭和結(jié)構(gòu)接頭。施工接頭和結(jié)構(gòu)接頭。p施工接頭施工接頭是澆筑地下連續(xù)墻時連接兩相鄰單元墻間是澆筑地下連續(xù)墻時連接兩相鄰單元墻間的接頭；的接頭；p結(jié)構(gòu)接頭結(jié)構(gòu)接頭是已竣工的地下連續(xù)墻墻體與地下結(jié)構(gòu)物是已竣工的地下連續(xù)墻墻體與地下結(jié)構(gòu)物其它構(gòu)件其它構(gòu)件(粱、柱、樓板等粱、柱、樓板等)相連接的接頭。相連接的接頭。4地下連續(xù)墻接地下連續(xù)墻接頭設(shè)計頭設(shè)計（一）施工接頭（一）施工接頭p施工接頭應(yīng)滿足施工接頭應(yīng)滿足受力和防滲的要求，并要求施工簡便、質(zhì)量可受力和防

40、滲的要求，并要求施工簡便、質(zhì)量可靠?？?。1直接連接構(gòu)成接頭直接連接構(gòu)成接頭：單元槽段挖成后，隨即吊放鋼筋籠，：單元槽段挖成后，隨即吊放鋼筋籠，澆灌混凝土?；炷僚c末開挖土體直接接觸。在開挖下一單元澆灌混凝土?；炷僚c末開挖土體直接接觸。在開挖下一單元槽段時，用沖擊錘等將與土體相接觸的混凝土改造成凹凸不平槽段時，用沖擊錘等將與土體相接觸的混凝土改造成凹凸不平的連接面，再澆灌混凝土形成所謂的連接面，再澆灌混凝土形成所謂“直接接頭直接接頭”。2使用使用接頭管接頭管（也稱鎖口管）建成接頭；一期單元槽段挖（也稱鎖口管）建成接頭；一期單元槽段挖成后，于槽段的端頭吊放入接頭管，槽內(nèi)吊放鋼筋籠、澆灌成后，于槽

41、段的端頭吊放入接頭管，槽內(nèi)吊放鋼筋籠、澆灌混凝土，再拔出接頭管，使端部形成半圓形表面。繼續(xù)施工混凝土，再拔出接頭管，使端部形成半圓形表面。繼續(xù)施工就能形成兩相鄰單元槽段的接頭。就能形成兩相鄰單元槽段的接頭。p接頭管接頭管大多為圓形大多為圓形，此外還有缺口圓形的、帶翼的、帶凸，此外還有缺口圓形的、帶翼的、帶凸榫的等。榫的等。p接頭管的外徑應(yīng)不小于設(shè)計混凝土墻厚的接頭管的外徑應(yīng)不小于設(shè)計混凝土墻厚的93以上。除特以上。除特殊情況外，一般不用帶翼的接頭管，因為使用這種接頭管泥殊情況外，一般不用帶翼的接頭管，因為使用這種接頭管泥漿容易淤積在翼的旁邊影響工程質(zhì)量。帶凸榫的接頭管也很漿容易淤積在翼的旁邊影

42、響工程質(zhì)量。帶凸榫的接頭管也很少使用。少使用。3使用使用接頭箱建成接頭箱建成的接頭的接頭p施工方法與接頭管法相仿。施工方法與接頭管法相仿。p一期單元槽段挖成后即放下接頭箱，再吊放下鋼筋籠。一期單元槽段挖成后即放下接頭箱，再吊放下鋼筋籠。p由于接頭箱在澆灌混凝土的一側(cè)是敞開的，故由于接頭箱在澆灌混凝土的一側(cè)是敞開的，故可將鋼筋籠端可將鋼筋籠端頭的水平鋼筋插入接頭箱內(nèi)。頭的水平鋼筋插入接頭箱內(nèi)。p澆灌混凝土?xí)r，由于接頭箱的敞開口被焊在鋼筋籠上的鋼板澆灌混凝土?xí)r，由于接頭箱的敞開口被焊在鋼筋籠上的鋼板所遮蔽，因而阻擋混凝土進(jìn)入接頭箱內(nèi)。接頭箱撥出后再開挖所遮蔽，因而阻擋混凝土進(jìn)入接頭箱內(nèi)。接頭箱撥出

43、后再開挖二期單元槽段，吊放二期墻段鋼筋籠，澆灌混凝土形成接頭，二期單元槽段，吊放二期墻段鋼筋籠，澆灌混凝土形成接頭，采用這種接頭方法，可使兩相鄰單元墻段的采用這種接頭方法，可使兩相鄰單元墻段的水平鋼筋交錯搭接水平鋼筋交錯搭接（雖然不及鋼筋間直接綁扎或焊接），但也能使墻體結(jié)構(gòu)連成（雖然不及鋼筋間直接綁扎或焊接），但也能使墻體結(jié)構(gòu)連成整體。整體。4用隔板建成的接頭用隔板建成的接頭p按隔板的形狀可分作：平隔板、按隔板的形狀可分作：平隔板、V形隔板和榫形隔板。按水平鋼筋的關(guān)形隔板和榫形隔板。按水平鋼筋的關(guān)系可分成：搭接接頭和不搭接接頭。系可分成：搭接接頭和不搭接接頭。5用預(yù)制構(gòu)件建成的接頭用預(yù)制構(gòu)件建成的接頭1-接頭箱;2-接頭管;3-焊接鋼筋上的鋼板123414352121 - 鋼 筋 籠 ( 正 在 施 工 地 段 ) ; 2 - 鋼 筋 籠 ( 完 工 地 段 ) ;3 - 用 化 纖 布 鋪 蓋 ; 4 - 鋼 制 隔 板 ; 5 - 連 接 鋼 筋4搭接接頭和不