土力學(xué)與基礎(chǔ)工程 教學(xué)課件 作者 代國忠第10章地下連續(xù)墻工程

10.1概述 10.2地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)計(jì)算 10.3地下連續(xù)墻施工準(zhǔn)備 10.4地下連續(xù)墻成槽工藝 10.5單元槽段連接技術(shù) 10.6鋼筋籠制作與吊放 10.7混凝土的澆注 10.8地下連續(xù)墻逆作法施工技術(shù) 10.9混凝土防滲墻施工技術(shù)第10章地下連續(xù)墻工程

10.1概述10.1.1地下連續(xù)墻發(fā)展概況

地下連續(xù)墻是利用一定的設(shè)備和機(jī)具，在穩(wěn)定液護(hù)壁條件下，沿已構(gòu)筑好的導(dǎo)墻鉆挖一段深槽，然后吊放鋼筋籠入槽，澆注混凝土，筑成一段混凝土墻，再將每個(gè)墻段連接起來，形成連續(xù)的地下基礎(chǔ)構(gòu)筑物。地下連續(xù)墻主要起擋土、擋水（防滲）和承重作用。

地下連續(xù)墻的成槽方法主要有：沖擊法、沖擊—回轉(zhuǎn)法、抓斗直接成槽法、沖抓法、多頭鉆成槽法、雙輪銑成槽法等。地下連續(xù)墻起源于歐洲，意大利于1938年首次進(jìn)行了在泥漿護(hù)壁的深槽中建造地下連續(xù)墻的試驗(yàn)，于1950年應(yīng)用于意大利的Santan

Malia大壩防滲工程（深達(dá)40m的截水止漏墻）。中國第一座地下墻，1958年青島月子口水庫建成的樁排式防滲墻。迄今我國各地已建成70多坐防滲墻，其中大部分為槽板式防滲墻。地下連續(xù)墻的成槽深度在50m以內(nèi)，墻寬與墻體的深度常用60cm及80cm，亦有20cm薄型防滲墻及120cm厚型地下連續(xù)墻。10.1.2地下連續(xù)墻類型

1.按成槽方法分1）槽板式地下墻；2）樁排式地下墻；3）組合式地下墻a）開挖槽段b）放入接頭管c）下入鋼筋籠d）下導(dǎo)管及澆注混凝土

槽板式地下墻施工示意圖（a）一字形相接排列；（b）交錯(cuò)相接排列；（c）一字形搭接排列；（d）間隔排列；（e）間隔排列；MIP為水泥加固土樁樁排式下連續(xù)墻示意圖組合式地下墻示意圖壁板式地下連續(xù)墻施工圖片:a、修筑導(dǎo)墻b、開挖單元槽段c、吊放接頭管d、吊放鋼筋籠e、澆筑混凝土地下墻支護(hù)的基坑（兼作地下室外墻）2.按墻體材料分1）剛性混凝土；2）塑性混凝土；3）自凝灰漿；4）固化灰漿3、按使用用途分擋土、防滲、承重，三合一墻等。10.1.3地下連續(xù)墻的應(yīng)用范圍1）水利水電工程防滲墻、地下污水處理廠和凈水池、泵房的外墻、城市市政管道及各種管形渠、地下貯存槽等。2）地下承重結(jié)構(gòu)物，如各種基礎(chǔ)構(gòu)造、墻及支承樁等。3）地下?lián)跬翂Γ绺邔咏ㄖ叵率彝鈮?、地鐵和地下街道的外墻、盾構(gòu)和頂管等工作豎井、碼頭和河港的駁岸和護(hù)岸、干船塢的周墻等。地下連續(xù)墻適用條件：①基坑深度≥10m；②軟土或砂土地基；③在密集的建筑群中施工基坑，對(duì)周圍地面沉降、建筑物的沉降要求嚴(yán)格限制時(shí)；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，對(duì)抗?jié)B有較嚴(yán)格要求時(shí)；⑤逆作法施工。10.1.4地下連續(xù)墻的特點(diǎn)1）施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境影響小。液壓成槽工作時(shí)，無震動(dòng)、無噪音；能夠緊鄰相鄰的建筑物及地下管線施工，對(duì)沉降及變位較易控制。2）地下連續(xù)墻的墻體剛度大、整體性好，結(jié)構(gòu)和地基的變形都較小，既可用于超深圍護(hù)結(jié)構(gòu)，也可用于主體結(jié)構(gòu)。3）地下連續(xù)墻為整體連續(xù)結(jié)構(gòu)，耐久性好，抗?jié)B性能好。4）地下連續(xù)墻可與錨桿、內(nèi)支撐、逆作法等形式進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，保證基坑施工安全性和合理性。5）適用地層廣泛。它適合于淤泥質(zhì)粘土、粘土、砂土、礫石、卵石、漂石和孤石、軟巖和硬巖。6）地下連續(xù)墻集擋土、止水、承重為一體，可兼作地下室外墻。

7）可實(shí)行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工速度，降低造價(jià)。

地下連續(xù)墻的缺點(diǎn)有：1）棄土及廢泥漿的處理。若處理不當(dāng)，會(huì)造成新的環(huán)境污染。2）地質(zhì)條件和施工的適應(yīng)性。地下連續(xù)墻最適應(yīng)的地層為軟塑、可塑的粘性土層。當(dāng)?shù)貙訔l件復(fù)雜時(shí)，還會(huì)增加施工難度和影響工程造價(jià)。3）槽壁坍塌。槽壁坍塌易引起相鄰地面沉降、坍塌，危害鄰近建筑和地下管線的安全。10.2地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)計(jì)算10.2.1地下連續(xù)墻的破壞形式1.穩(wěn)定性破壞a）整體失穩(wěn)b）基坑底隆起c）管涌或流砂

地下連續(xù)墻的穩(wěn)定性破壞形式

2.強(qiáng)度破壞

地下連續(xù)墻的強(qiáng)度破壞有支撐強(qiáng)度不足或壓屈，墻體強(qiáng)度不足，墻體變形過大等，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)加以避免。10.2.2坑底土體的抗隆起計(jì)算1.地基以剪切破壞的極限狀態(tài)法

地下墻端部平面上土體平衡

墻體插入深度：

（10-6）2．太沙基-皮克法太沙基-皮克法

滑裂面深度有限制時(shí)的太沙基方法

10.2.3坑底土體的抗管涌計(jì)算1.太沙基法太沙基法管涌破壞計(jì)算圖式抗管涌破壞穩(wěn)定性的安全系數(shù)為：或極限水力梯度法管涌破壞計(jì)算圖式2.極限水力梯度法

10.2.4地下連續(xù)墻的土壓力計(jì)算10.2.5地下連續(xù)墻的靜力計(jì)算1．山肩邦男法基本假定山肩邦男精確解計(jì)算簡圖山肩邦男近似解計(jì)算簡圖2．山肩邦男近似解計(jì)算與精確解假定不同的是：

（10-19）

（10-18）

解以上聯(lián)立方程并整理得：山肩邦男近似解法的計(jì)算步驟如下：（10-20）

改進(jìn)后的山肩邦男近似解法計(jì)算簡圖根據(jù)靜力平衡條件，可推導(dǎo)出改進(jìn)后的山肩邦男近似解法基本方程：（10-21）

（10-22）

解以上聯(lián)立方程并整理得：

（10-23）

【解】1）計(jì)算墻背主動(dòng)土壓力及水壓力（沿墻體長度方向取1m計(jì)算）。2）第一階段開挖，深度6m，單支撐。3）第二階段開挖，開挖深度10m，設(shè)兩道支撐。同理，經(jīng)計(jì)算可得四道支撐的軸力及墻體的彎矩：圖10-15四道支撐計(jì)算方法簡圖及內(nèi)力分布情況10.3地下連續(xù)墻施工準(zhǔn)備10.3.1場(chǎng)地準(zhǔn)備10.3.2地下連續(xù)墻穩(wěn)定液

1.地下連續(xù)墻穩(wěn)定液的作用2.穩(wěn)定液用量估算

（10-24）

3.常用泥漿類型與配方1）細(xì)分散泥漿

2）粗分散抑制型泥漿

3）不分散低固相泥漿

4）無固相穩(wěn)定液

4.穩(wěn)定液的制備、循環(huán)和凈化10.3.3修筑導(dǎo)墻1.導(dǎo)墻的作用圖10-16鋼筋混凝土導(dǎo)墻橫剖面圖圖10-17具有90°轉(zhuǎn)角的導(dǎo)墻平面圖2.導(dǎo)墻的形式和尺寸

3.對(duì)導(dǎo)墻的要求4．導(dǎo)墻施工10.4地下連續(xù)墻成槽工藝10.4.1影響單元槽段長度的因素

1．混凝土的供應(yīng)能力單元槽段全部混凝土，在4h內(nèi)全部澆注完畢。2．挖掘機(jī)的最小挖掘長度

3．地基土的穩(wěn)定條件土質(zhì)較好的可將槽段可定得長些；土質(zhì)差則單元槽段不宜過長。

4．泥漿貯存池的容積貯存池的容積應(yīng)是單元槽段容積的2倍以上，以滿足挖槽作業(yè)要求。5．墻體的位置及地面荷載情況10.4.2成槽基本方法

1．回轉(zhuǎn)鉆套打鉆孔2．沖擊鉆成孔

圖10-19沖擊鉆成槽圖10-20索列丹斯沖擊法1.主孔；2.副孔；3.沖擊鉆頭；4.接渣斗3．回轉(zhuǎn)-沖擊法4．沖抓成槽5．抓斗直接挖土成槽該法直接將槽孔內(nèi)的土整塊抓取出來，裝車運(yùn)走。

6．多頭鉆成槽

7．雙輪銑成槽

回轉(zhuǎn)-沖擊法成槽示意圖多頭鉆成槽法示意圖10.4.3挖槽施工質(zhì)量要求10.4.4清底換漿10.5單元槽段連接技術(shù)施工中槽段之間接頭應(yīng)具備以下特征：①不能妨礙下一單元槽段的挖掘；②能傳遞單元槽段之間的應(yīng)力，起到伸縮接頭的作用；③混凝土不得從接頭下端流向背面，不得從接頭構(gòu)造物與槽壁之間流向背面；④接頭表面上不應(yīng)粘附沉渣或變質(zhì)泥漿的膠凝物，以免造成強(qiáng)度降低或漏水；⑤加工簡單，拆裝方便。10.5.1常見的單元槽段接頭連接形式1．接頭管式接頭（鎖口管接頭）接頭管的結(jié)構(gòu)型式

接頭管接頭施工工藝：成槽清底以后，在槽段兩端吊入接頭管，下入接頭管之后，緊接著下入鋼筋籠澆筑混凝土，然后將接頭管起拔約初灌量能灌注到的高度，或?qū)⑵渖宰鬓D(zhuǎn)動(dòng)，以免接頭管被困住。起拔0.5~1.0m仍未發(fā)現(xiàn)管內(nèi)涌入混凝土，可每隔30min上拔0.5～1.0m。起拔困難時(shí)，用油壓千斤頂頂拔。①導(dǎo)墻；②已澆注混凝土的單元槽段；③開挖的槽段；④未開挖的槽段；⑤接頭管；⑥鋼筋籠；⑦正澆筑混凝土的單元槽段；⑧接頭管拔出后形成的圓孔。2．接頭箱接頭接頭箱接頭使地下連續(xù)墻形成更好的整體，接頭處剛度好。有的接頭箱式接頭還帶有充氣軟管，以提高混凝土灌注時(shí)的封堵效果。接頭箱與接頭管施工相似，即在單元槽開挖后，吊接頭箱，再吊鋼筋籠。①接頭箱；②焊在鋼筋籠端部的鋼板。3．其它接頭形式先做接頭縫法10.5.2接頭表面處理10.6鋼筋籠制作與吊放10.6.1鋼筋籠配筋技術(shù)或構(gòu)造規(guī)定（1）一般規(guī)定要求10.6.2鋼筋籠底端和側(cè)面墊塊制做要求a）b）圖10-26鋼筋籠底端及鋼板定位墊塊10.6.3墻體與結(jié)構(gòu)物的鋼筋連接a)預(yù)埋鋼筋式b)預(yù)埋中繼板式c)剪力連方式圖10-27墻體與結(jié)構(gòu)物體鋼筋連接方式當(dāng)墻體需要與結(jié)構(gòu)物連接時(shí)，可通過預(yù)埋件使鋼筋在地下連續(xù)墻施工后便于連接。連接方式有：預(yù)埋鋼筋、預(yù)埋中繼板和剪力連接件等。10.6.3鋼筋籠的吊入與接長

圖10-28鋼筋籠與起吊方法1.2.吊鉤；3.4.滑輪；5.卸甲；6.端部向里彎曲；7.縱向桁架；8.橫向架立桁架10.7混凝土的澆注

10.7.1混凝土配合比設(shè)計(jì)10.7.2混凝土的生產(chǎn)和運(yùn)輸混凝土一次連續(xù)供給量（即供應(yīng)強(qiáng)度）計(jì)算：10.7.3水下混凝土澆注工藝

10.8地下連續(xù)墻逆作法施工技術(shù)10.8.1逆作法原理與施工程序

地下墻作為多層地下結(jié)構(gòu)物的外墻時(shí)，可采用“逆作法”施工技術(shù)。它是先造地下結(jié)構(gòu)物樓板或框架，利用它作為水平支撐系統(tǒng)抵抗側(cè)向土壓力，進(jìn)行下部地下工程施工，同時(shí)，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的施工。圖10-29“逆作法”施工原理圖1.地下連續(xù)墻；2.中間支承柱；3.地下室頂板；4.底板10.8.2逆作法施工技術(shù)的特點(diǎn)10.9混凝土防滲墻施工技術(shù)10.9.1混凝土防滲墻墻體材料

由于水利水電工程的特殊性，要求混凝土防滲墻既要有防滲，又要有較低的彈性模量，以使墻體變形適應(yīng)地基土的變形。國內(nèi)外常用的混凝土防滲墻墻體材料有塑性混凝土、自凝灰漿和固化灰漿等。1.塑性混凝土2.自凝灰漿3．固化灰漿

10.9.2混凝土防滲墻成槽技術(shù)1.成槽機(jī)械2.槽段劃分和接頭連接3.槽孔建造要求4.穩(wěn)定液的選用10.9.3混凝土防滲墻的混凝土澆注工藝10.9.4墻體觀測(cè)儀器的埋設(shè)本章小結(jié)

1．地下連續(xù)墻的基本概念地下連續(xù)墻是利用特殊的挖槽設(shè)備在地下構(gòu)筑的連續(xù)墻體，常用于擋土、截水、防滲和承重等。

2．地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)要點(diǎn)地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)內(nèi)容主要有坑底土體的隆起、坑底土體的管涌、土壓力計(jì)算，單撐或多撐地下連續(xù)墻體的內(nèi)力計(jì)算。用于基坑支護(hù)的地下連續(xù)墻，常采用m法或山肩邦男法計(jì)算其所受的內(nèi)力。

3．地下連