地下連續(xù)墻的設(shè)計

1、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，穩(wěn)定性計算方法。以下針對地下連續(xù)墻設(shè)計的主要方面進行詳述。一、墻體厚度和槽段寬度地下連續(xù)墻厚度一般為0.51.2m ,而隨著挖槽設(shè)備大型化和施工 工藝的改進，地下連續(xù)墻厚度可達2. 0m以上。日本東京灣新豐洲地下變電站圓筒形地下連續(xù)墻的厚 度達到了 2.40m o上海世博500kV地下變電站基坑開挖深度34m ,

2、圍護結(jié)構(gòu)采用直徑130 m圓 筒形地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻厚度1.2m ,墻深57. 5m。在具體工程中地下連續(xù)墻的厚度應(yīng)根據(jù)成 槽機的規(guī)格、墻體的抗?jié)B要求、墻體的受力和變形計算等綜合確定。地下連 續(xù)的常用墻厚為0.6 V 0.8 X 1.0 口 1.2m。確定地下連續(xù)墻單元槽段的平面形狀和成槽寬度時需考慮眾多因素，如墻段的結(jié)構(gòu)受力特性、 槽壁穩(wěn)定性、周邊環(huán)境的保護要求和施工條件等，需結(jié)合各方面的因素綜合確定。一般來說，壁板 式一字形槽段寬度不宜大于6m , T形、折線形槽段等槽段各肢寬度總和不宜大于6m o二、地下連續(xù)墻的入土深度一般工程中地下連續(xù)墻入土深度在1050m范圍內(nèi)，最大深度可達15

3、0m。在基坑 工程中， 地下連續(xù)墻既作為承受側(cè)向水土壓力的受力結(jié)構(gòu)，同時又兼有隔水的作用，因此地下連續(xù)墻的入土 深度需考慮擋土和隔水兩方面的要求。作為擋土結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻入土深度 需滿足各項穩(wěn)定性和強 度要求，作為隔水帷幕，地下連續(xù)墻入土深度需根據(jù)地下水控制要求確定。1. 根據(jù)穩(wěn)定性確定入土深度作為擋土受力的圍護體，地下連續(xù)墻底部需插入基底以下足夠深度 并進入較好的土層，以滿足嵌固深度和基坑各項穩(wěn)定性要求。在軟土地層中，地下連續(xù)墻在基底以 下的嵌固深度一般接近或大于開挖深度方能滿足穩(wěn)定性要求。在基底以下為密實的砂層或巖層等物 理力學(xué)性質(zhì)較好的土 （巖）層時，地下連續(xù)墻在基底以下的嵌入深度可大大

4、縮短。例如上海軌道交 通七號線耀華路站綜合開發(fā)項目開挖深度約20.4m ,基底以下主要以軟塑的粘土層為主，采用地下 連續(xù)墻作為圍護結(jié)構(gòu)，墻體嵌入基底以下19m方滿足穩(wěn)定性要求。南京綠地紫峰大廈開挖深度約 21.4m ,基底以下均為中風(fēng)化安山巖，地下連續(xù)墻嵌入基底以下7m即滿足穩(wěn)定性要求。2. 考慮隔水作用確定入土深度作為隔水帷幕，地下連續(xù)墻設(shè)計時需根據(jù)基底以下的水文地質(zhì)條件和地下水控制確定入土深 度，當(dāng)根據(jù)地下水控制要求需隔斷地下水或增加地下水繞流路徑時，地下連續(xù)墻底部需進入隔水層 隔斷坑內(nèi)外潛水及承壓水的水力聯(lián)系，或插入基底以下足夠深度以確保形成可靠的隔水邊界。如根 據(jù)隔水要求確定的地下連續(xù)

5、墻入土深度大于受力和穩(wěn)定性要求確定的入土深度時，為了減少經(jīng)濟投 入，地下連續(xù)墻為滿足隔水要求加深的部分可采用素混凝土澆筑。天津津塔基坑開挖深度22.1m ,采用1.0m厚的“兩墻合一 ”地下連續(xù)墻作為圍護體。其地 面下約40m深分布有（8b）粉土層第二承壓含水層，基坑不滿足承壓水突涌穩(wěn)定性要求，根據(jù)基地 周邊環(huán)境保護要求需采取隔斷措施。根據(jù)穩(wěn)定性計算，地下連續(xù)墻插入基底以下17. 2m即可滿足 各項穩(wěn)定性要求。而要隔斷第二承壓水，地下連續(xù)墻底部需進入（8c）粉質(zhì)粘土層，插入基底以下的 深度需達到23. 7m o因此綜合考慮穩(wěn)定性和隔承壓水兩方面的因素，地下連續(xù)墻插入基底以下 23. 7m ,并

6、根據(jù)受力和穩(wěn)定性要求在基底以下17. 2m范圍采用鋼筋混凝土，在基底以下17.223.7m段采用素混凝土段作為隔水帷幕。該工程已經(jīng)竣工，地下連續(xù)墻 下部素混凝土段有效的隔斷了第二承壓水。II4IIIIT9.7QQ2LJ0C-2X90Q-25.500II皈 嚴(yán)06畐kII IIIII (M 土和牡 (Db ItMiII7J50n劃下二詠 !三、內(nèi)力與變形計算及承載力驗算1. 內(nèi)力和變形計算地下連續(xù)墻作為基坑圍護結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計算目前應(yīng)用最多的是平面彈性地基梁法，該 方法計算簡便，可適用于絕大部分常規(guī)工程；而對于具有明顯空間效應(yīng)的深基坑工程，可采用空間彈性地基板法 進行地下連續(xù)墻的內(nèi)力和變形計算

7、；對于復(fù)雜的基坑工程需采用連續(xù)介質(zhì)有限元法進行計算。墻體內(nèi)力和變形計算應(yīng)按照主體工程地下結(jié)構(gòu)的梁板布置，以及施工條件等因素，合理確定支撐標(biāo)高和基坑分 層開挖深度等計算工況，并按基坑內(nèi)外實際狀態(tài)選擇計算模式，考慮基坑分層開挖與支撐進行分層設(shè)置，以及換 撐拆撐等工況在時間上的先后順序和空間上的位置不同，進行各種工況下的連續(xù)完整的設(shè)計計算。2. 承載力驗算應(yīng)根據(jù)各工況內(nèi)力計算包絡(luò)圖對地下連續(xù)墻進行截面承載力驗算和配筋計算。常規(guī)的壁板式地下連續(xù)墻需進行 正截面受彎、斜截面受剪承載力驗算，當(dāng)需承受豎向荷載時，需進行豎向受壓承載力驗算。對于圓筒形地下連 續(xù)墻除需進行正截面受彎、斜截面受剪和豎向受壓承載力驗

8、算外，尚需進行環(huán)向受壓承載力驗算。當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻僅用作基坑圍護結(jié)構(gòu)時，應(yīng)按照承載能力極限狀態(tài)對地下連續(xù)墻進行配 筋計算，當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻 在正常使用階段又作為主體結(jié)構(gòu)時，應(yīng)按照正常使用極限狀態(tài)根據(jù)裂縫控制要求進行配筋計算。地下連續(xù)墻正截面受彎、受壓、斜截面受剪承載力及配筋設(shè)計計算應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī) 范(GB 50010 )的相關(guān)規(guī)定。四、地下連續(xù)墻設(shè)計構(gòu)造1. 墻身混凝土地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計強度等級不應(yīng)低于C30 ,水下澆筑時混凝土強度等級按相關(guān)規(guī)范要求提 高。墻體和槽段接頭應(yīng)滿足防滲設(shè)計要求，地下連續(xù)墻混凝土抗?jié)B等級不宜小于S6級。地下連續(xù)墻主筋保護層在基 坑內(nèi)側(cè)不宜小于50mm

9、,基坑外側(cè)不宜小于70mm。地下連續(xù)墻的混凝土澆筑面宜高出設(shè)計標(biāo)高以上300500mm ,鑿去浮漿層后的墻頂標(biāo)高和墻體混凝土強度應(yīng)滿足設(shè)計要求。2. 鋼筋籠地下連續(xù)墻鋼筋籠由縱向鋼筋、水平鋼筋、封口鋼筋和構(gòu)造加強鋼筋構(gòu)成?？v向鋼筋沿墻身均勻配 置，且可按受力大小沿墻體深度分段配置。縱向鋼筋宜采用HRB335級或H RB400級鋼筋，直徑不宜小于16mm , 鋼筋的凈距不宜小于75mm,當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻縱向鋼筋配筋量較大，鋼筋布置無法滿足凈距要求時，實際工程中常采 用將相鄰兩根鋼筋合并綁扎的方法調(diào)整鋼筋凈距，以確保混凝土澆筑密實?？v向鋼筋應(yīng)盡量減少鋼筋接頭，并應(yīng)有一半以上通長配置。水平鋼筋可采用HP

10、B235級鋼筋，直徑不宜小于12mm。封口鋼筋直徑同水平鋼筋，豎向間距 同水平鋼筋或按水平鋼筋間距間隔設(shè)置。地下連續(xù)墻宜根據(jù)吊裝過程中鋼筋籠的整體穩(wěn)定性和變形要求配置架立桁 架等構(gòu)造加強鋼筋。鋼筋籠兩側(cè)的端部與接頭管(箱)或相鄰墻段混凝土接頭面之間應(yīng)留有不大于150m m的間隙，鋼筋下端500mm 長度范圍內(nèi)宜按1 : 10收成閉合狀，且鋼筋籠的下端與槽底之間宜留有不小于500mm的間隙。地下連續(xù)墻鋼筋 籠封頭鋼筋形狀應(yīng)與施工接頭相匹酉己。封口鋼筋與水平鋼筋宜采用等強焊接。單元槽段的鋼筋籠宜在加工平臺上裝配成一個整體，一次性整體沉放入槽。當(dāng)單元槽段的鋼筋籠必須分段裝配 沉放時，上下段鋼筋籠的連

11、接宜采用機械連接，并采取地面預(yù)拼裝措施，以便于上下段鋼筋籠的快速連接，接頭 的位置宜選在受力較小處，并相互錯開。(1) 轉(zhuǎn)角槽段鋼筋籠轉(zhuǎn)角槽段小于180度角側(cè)水平筋錨入對邊墻體內(nèi)應(yīng)滿足錨固長度，且宜與對邊水平鋼筋焊接，以加強轉(zhuǎn)角槽 段吊裝過程中的整體剛度。轉(zhuǎn)角宜設(shè)置斜向構(gòu)造鋼筋，以加強轉(zhuǎn)角槽段吊裝過程中的整體剛度。國lk$儻角及段(2) T型槽段鋼筋籠T形槽段外伸腹板宜設(shè)置在迎土面一側(cè)，以防止影響主體結(jié)構(gòu)施工。根據(jù)相關(guān)規(guī)范進行T型槽段截面設(shè)計和配筋計算，翼板側(cè)拉區(qū)鋼筋可在腹板兩側(cè)各一倍墻厚范圍內(nèi)均勻布置。勺11-8地卜連續(xù)墻鋼筋混凝I靈梁力謔圖3. 墻頂冠梁地下連續(xù)墻頂部應(yīng)設(shè)置封閉的鋼筋混凝土

12、冠梁。冠梁的高度和寬度由計算確定，且寬度 不宜小于 地下連續(xù)墻的厚度。地下連續(xù)墻采用分幅施工，墻頂設(shè)置通長的頂圈梁有利于增強地下連續(xù)墻的整 體性。頂圈梁宜與地下連續(xù)墻迎土面平齊，以便保留導(dǎo)墻，對墻頂以上土體起到擋土護坡的作用， 避免對周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。地下連續(xù)墻墻頂嵌入圈梁的深度不宜小于50mm ,縱向鋼筋錨入圈梁內(nèi)的長度宜按受拉錨固要求 確定。五、地下連續(xù)墻施工接頭1.類型與形式施工接頭是指地下連續(xù)墻單元槽段之間的連接接頭。根據(jù)受力特性地下連續(xù)墻施工接頭可分為柔 性接頭和剛性接頭。能夠承受彎矩、剪力和水平拉力的施工接頭稱為剛性接頭，反 之不能承受彎矩 和水平拉力的接頭稱為柔性接頭。2.

13、柔性接頭工程中常用的柔性接頭主要有圓形（或半圓形）鎖口管接頭、波形管（雙波管、三波管）接 頭、楔形接頭、鋼筋混凝土預(yù)制接頭和橡膠止水帶接頭，接頭平面形式如圖11-9所示。圖11-10為 幾種接頭管的實物圖。柔性接頭抗剪、抗彎能力較差，一般適用于對槽段施工接頭抗剪、抗彎能力 要求不高的基坑工程中。（1）鎖口管接頭圓形（或半圓形）鎖口管接頭、波形管（雙波管、三波管）接頭統(tǒng)稱為鎖口管 接頭，鎖口管接頭是地下連續(xù)墻中最常用的接頭形式，鎖口管在地下連續(xù)墻混凝土澆筑時作為側(cè)模， 可防止混凝土的繞流，同時在槽段端頭形成半圓形或波形面，增加了槽段接縫位置地下水的滲流路 徑。鎖口管接頭構(gòu)造簡單，施工適應(yīng)性較強，

14、止水效果可滿足一般工程的需要。（2）鋼筋混凝土預(yù)制接頭鋼筋混凝土預(yù)制接頭可在工廠進行預(yù)制加工后運至現(xiàn)場，也可現(xiàn)場預(yù) 制。預(yù)制接頭一般 采用近似工字型截面，在地下連續(xù)墻施工流程中取代鎖口管的位置和作用，沉放 后無需頂拔，作為地下連續(xù)墻的一部分。由于預(yù)制接頭無需拔除，簡化了施工流程，提高了效率，有 常規(guī) 鎖口管接頭不可比擬的優(yōu)點。特別適用于頂拔鎖口管困難的超深地下連續(xù)墻工程。當(dāng)受到運輸和吊放設(shè)備能力限制等因素限制時，預(yù)制接頭一般在深度方向分節(jié)長度應(yīng)根據(jù)上下節(jié)之間可并 分節(jié)吊放，基坑開挖深度確定，以確保分節(jié)接縫位置處于基坑使接縫處于平整密實的連接狀底面以下一定深度為原則。采用預(yù)制鋼筋混凝土方樁分節(jié)樁

15、之間 的鋼板接頭連接方式，態(tài)。也可將預(yù)制接頭上下節(jié)先采用螺栓與連接固定，再焊接。（3）工字形型鋼接頭 該接頭形式是采用鋼板拼接的工字形 型鋼作為施工接頭，型鋼翼緣鋼板與先行槽段水平該接頭不存在無筋區(qū)，形成加長了 地下水滲透的繞流路徑，止水性能良好。工字形型鋼接頭的施工避免了常規(guī)槽段接頭施工中鎖口管或接頭箱拔除的過程，大大 降低了施工難度，提高了施工效率。該接頭在直徑130m，挖深34m的世博地下變電站圓筒形地下 連續(xù)墻設(shè)計中得到成功應(yīng)用。工字形型鋼接頭如圖11-9 （g ）所示。a）團港鎖口管接頭半側(cè)形鎖口訝接頭鋼筋焊接，后續(xù)槽段可設(shè)置接頭鋼筋深入到接頭的拼接鋼板區(qū)。 的地下連續(xù)墻整體性好。先

16、后澆筑的混凝土之間由鋼板隔開，f 水ns I -A 3. 剛性接頭剛性接頭可傳遞槽段之間的豎向剪力，當(dāng)槽段之間需要形成剛性連接時，常采用剛性接 頭。在工程中應(yīng)用的剛性接頭主要有一字或十字穿孔鋼板接頭、鋼筋搭接接頭和十字型鋼插入式接頭。(1)十字穿孔鋼板接頭十字穿孔鋼板接頭是地下連續(xù)墻工程中最常用的剛性接頭形式，是以開孔鋼板作為相鄰槽段間的連接構(gòu)件, 開孔鋼板與兩側(cè)槽段混凝土形成嵌固咬合作用，可承受地下連續(xù)墻垂直接縫上的剪力，并使相鄰地下連續(xù)墻槽 段形成整體共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，協(xié)調(diào)槽段的不均勻沉降；同時穿孔鋼板接頭亦具備較好的止水性能。 十字鋼板接頭如圖11-11 (a )所示。該剛性接

17、頭在地下連續(xù)墻設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛，工藝較成熟。上海銀行大 廈、解放日報新聞中心、蘭馨公寓、盛大中心等工程中均采用了十字鋼板剛性接頭。采用十字穿孔鋼板接頭應(yīng)注意以下幾個問題：a. 為了防止混凝土澆筑過程中出現(xiàn)從側(cè)面繞流，影響相鄰槽段施工，十字穿孔鋼板應(yīng)沿槽段深度通長設(shè)置， 且應(yīng)嵌入槽底沉渣內(nèi)一定深度，徹底隔斷混凝土的繞流路徑。對于設(shè)計上需要地下連續(xù)墻加深隔斷地下水的槽 段，應(yīng)將鋼筋籠加深至槽底，以固定十字鋼板。b. 當(dāng)采用十字穿孔鋼板剛性接頭時，如墻體鋼筋籠超長，在鋼筋籠吊裝和沉放過程中用易出現(xiàn)十字穿孔鋼板 彎曲變形，而使十字鋼板無法沿接頭箱槽口順利下行，影響鋼筋籠沉放。因此在超過40m深的超深

18、地下連續(xù)墻 槽段中一般不宜采用十字穿孔鋼板接頭。c. 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻采用“兩墻合一 “時，為了確保地下連續(xù)墻的防滲性能，在滿足受力的條件下，十字鋼 板穿孔應(yīng)盡量設(shè)置在基底以下，以減少地下連續(xù)墻基底以上滲漏的可能性。（2）鋼筋搭接接頭鋼筋搭接接頭采用相鄰槽段水平鋼筋凹凸搭接，先行施工槽段的鋼筋籠兩面伸出搭接部 分，通過采取施工措施，澆灌混凝土?xí)r可留下鋼筋搭接部分的空間，先行槽段形成后，后施工槽段的鋼筋籠一 部分與先行施工槽段伸出的鋼筋搭接，然后澆灌后施工槽段的混凝土。鋼筋搭接接頭平面形式如圖11-11（b ）所示。這種連接形式在接頭位置有地下連續(xù)墻鋼筋通過（水平鋼筋和縱向主筋），為完全的剛性連接。 有關(guān)試驗研究表明其結(jié)構(gòu)連接剛度和接頭抗剪能力均優(yōu)于開孔鋼板接頭。日本道路協(xié)會地下連續(xù)壁基礎(chǔ)設(shè)計施 工指針中，依據(jù)不同的鋼筋搭接長度及鋼筋比以及鋼筋的間隙所作的試驗結(jié)果，建議接縫處的單位允許應(yīng)力 采用地下連續(xù)墻墻體允許應(yīng)力的80 %來設(shè)計。（3）十字型鋼插入式接頭十字型鋼插入式接頭是在工字形型鋼接頭上焊接兩塊T形型鋼，并且T形型鋼錨入相鄰槽段中，進一步增 加了地下水的繞流路徑，在增強止水效果的同時，增加了墻段之間的抗 剪性能，形成的地下連續(xù)墻整體性好。 十字型鋼插入式接頭如圖11-11（ c）所示。圖門-12為幾種剛性接頭和接頭箱的實