地下連續(xù)墻的設(shè)計方法

1、地下連續(xù)墻的設(shè)計方法作為基坑圍護結(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。 1、墻體厚度和槽段寬度(1)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。在具體工程中 地下連續(xù)墻的厚度應根據(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、0.8、

2、1.0和 1.2m。(2)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6mo2、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150m。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)

3、墻入土深度需 根據(jù)地下水控制要求確定。2.1、 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 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 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

4、為中風化安山巖，地下連續(xù)墻嵌 入基底以下7m即滿足穩(wěn)定性要求。2.2、 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)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。3、內(nèi)力與變形計算及承載力驗算3.1、 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

5、目前應用最多 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；對于復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。3.2、 承載力驗算應根據(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

6、。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、斜截而受剪和豎向受壓 承載力驗算外，尚需進行環(huán)向受壓承載力驗算。當?shù)叵逻B續(xù)墻僅用作基坑圍護結(jié)構(gòu)時，應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?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、斜截而受剪承載力及配筋設(shè)計計算應符合現(xiàn)行國家標準混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范（GB50010）的相關(guān) 規(guī)定。4、地下連續(xù)墻設(shè)計構(gòu)造4、墻身混凝土地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計強度等級不應低于C

7、30,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,基坑外側(cè)不宜小于70mmo地下連續(xù)墻的混凝土澆筑面宜高出設(shè)計標高以上300500mm, 鑿去浮漿層后的墻頂標高和墻體混凝土強度應滿足設(shè)計要求。4.2、 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。縱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HRB400級鋼筋，直徑不宜小 于16mm,鋼筋的凈距不宜小于75mm，當?shù)叵逻B續(xù)墻縱向鋼筋配筋量 較大，

8、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。縱向鋼 筋應盡量減少鋼筋接頭，并應有一半以上通長配置。水平鋼筋可采用 HPB235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而之間 應留有不大于150mm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

9、筋形狀應與施工接頭相匹配。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 的連接宜采用機械連接，并采取地面預拼裝措施，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。（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

10、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4.3、 墻頂冠梁地下連續(xù)墻頂部應設(shè)置封閉的鋼筋混凝土冠梁。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。5、地下連續(xù)墻施工接頭5.1、 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

11、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。5.2、 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

12、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，施工適應性較強，止水效果可滿足 一般工程的需要。(2)鋼筋混凝土預制接頭鋼筋混凝土預制接頭可在工廠進行預制加工后運至現(xiàn)場，也可現(xiàn) 場預制。預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。當受到運輸和吊放設(shè)備能力限制等因素限制時，預制 接頭一般在深度方向分節(jié)吊放

13、，分節(jié)長度應根據(jù)基坑開挖深度確定, 以確保分節(jié)接縫位置處于基坑底而以下一定深度為原則。上下節(jié)之間 可采用預制鋼筋混凝土方樁分節(jié)樁之間的鋼板接頭連接方式，并使接 縫處于平整密實的連接狀態(tài)。也可將預制接頭上下節(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)。該接頭不存在無筋區(qū)，形成的地下連續(xù)墻整體性好。 先后澆筑的混凝土之間由鋼板隔開，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

14、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)計中得到成功應用。工字形型鋼接頭如圖11-9 (g)所示。5.3、 剛性接頭剛性接頭可傳遞槽段之間的豎向剪力，當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上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，協(xié)

15、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。該剛性接頭在地下連續(xù)墻設(shè)計中應用較為 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)而繞流，影響相鄰槽段施 工，十字穿孔鋼板應沿槽段深度通長設(shè)置，且應嵌入槽底沉渣內(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，應將鋼筋籠加深至槽底，以固定十字鋼板。b.當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

16、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?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，澆灌混凝土時可留下 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 筋搭接接頭平而形

17、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 處的單位允許應力采用地下連續(xù)墻墻體允許應力的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11-12為 幾種剛性接頭和接頭箱的實物圖。5.4、 施工