地下連續(xù)墻結構

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地下連續(xù)墻結構地下連續(xù)墻施工方法，又稱槽壁法（diaphragmwall或slotwall）。自1950年意大利開始在水庫大壩中修建地下連續(xù)墻這一技術取得了突飛猛進的發(fā)展。地下連續(xù)墻尺寸一般厚度不超過0.6m，深度不過20m。到了20世紀80年代，由于技術設備的提高，該技術得到急速發(fā)展。墻厚超出1.2m，深度超出l00m的地下連續(xù)墻不斷涌現。到了90年代，由于成功研制并使用了水平多軸銑槽機，出現了超厚(3.20m)和超深(170m)的地下連續(xù)墻結構。已建成的日本東京灣跨海大橋的川崎人工島(墻厚2.8m，直徑108m)的地下連續(xù)墻基礎，最大深度已達l40m?！?概述人工島施工現場地下連續(xù)墻施工（1991.3—1992.10） 墻厚：2.8m,深度：120m人工島內部開挖（1992.11—1993.10） 314000m3，結構底板厚6m，V=44000m3，

側壁厚4m,V=60000m3地下連續(xù)墻技術引入我國是在20世紀50年代末，也是首先在水利水電工程中采用.我國早在1958年就采用排樁式地下連續(xù)墻作為水壩防滲墻，并在1974年試用排樁式地下連續(xù)墻建造煤礦豎井獲得成功。近20多年來，地下連續(xù)墻技術無論在工程實踐中，還是在理論研究上都獲得了很大成就。尤其是連續(xù)墻施工設備及工藝的發(fā)展使得連續(xù)墻施工的深度越來越大.近年來國內施工的工程實例如長江潤揚大橋、陽邏長江大橋等錨碇基礎深基坑中連續(xù)墻最大深度達到60米甚至以上，為我國超深大基坑圍護提供了強大的技術支持。地下連續(xù)墻DiaphragmWall:>10m地下連續(xù)墻結構地下連續(xù)墻在地面上用一種特殊的挖槽設備，沿著深開挖工程的周邊(例如地下結構的邊墻)，依靠泥漿(又稱穩(wěn)定液)護壁的支護，開挖一定槽段長度的溝槽；再將鋼筋籠放入溝槽內。采用導管在充滿穩(wěn)定液的溝槽中進行混凝土澆筑，將穩(wěn)定液置換出來。相互鄰接的槽段，由特別接頭（施工接頭）進行連接。a）溝槽開溶b)安設接頭管c）安放鋼筋籠d）澆混凝土地下連續(xù)墻施工方法a）溝槽開溶b)安設接頭管§1.1地下連續(xù)墻的施工方法特征是始終充滿著特殊液體作為溝槽的支護。這個液體最初使用的是膨潤土和水的溶解物（該液體名稱很多，如觸變泥漿、泥漿、穩(wěn)定液、安定液等）。最近為了增加穩(wěn)定液的機能和防止其機能的降低，不僅使用膨潤土，而且還投入一些添加物組成混合液，這種混合物仍簡稱穩(wěn)定液或泥漿。（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。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；2. 地下連續(xù)墻的墻體剛度大、整體性好，因而結構和地基變形都較小，既可用于超深圍護結構，也可用于主體結構；3. 地下連續(xù)墻為整體連續(xù)結構，加上現澆墻壁厚度一般不少于60cm，鋼筋保護層又較大，故耐久性好，抗?jié)B性能亦較好；4. 可實行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工進度，降低造價。5、適用于多種地質情況?！?.2地下連續(xù)墻的特點及適用場合（二）地下連續(xù)墻缺點

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，還會造成新的環(huán)境污染；2. 地質條件和施工的適應性問題。地下連續(xù)墻可適用于各種地層，但最適應的還是軟塑、可塑的粘性土層。當地層條件復雜時，還會增加施工難度和影響工程造價；3、現澆地下連續(xù)墻的墻面通常較粗糙，如果對墻面要求較髙，雖可使用噴漿或噴砂等方法進行表面處理或另作襯壁來改善，但也增加工作量；4.

槽壁坍塌問題。引起槽壁坍塌的原因，可能是地下水位急劇上升，護壁泥漿液面急劇下降，有軟弱疏松或砂性夾層，以及泥漿的性質不當或者已經變質，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構尺寸超出允許的界限，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。5、地下連續(xù)墻如單純用作施工期間的臨時擋土結構，不如采用鋼板樁等一類可拔出重復使用的圍護結構經濟。（三）地下連續(xù)墻墻適用條件地下連續(xù)墻是一種種比鉆孔灌注樁和和深層攪拌樁造價價昂貴的結構形式式，對其選用，必必須經過技術經濟濟比較，確實認為為是經濟合理，因因地制宜時，才可可采用。1.基坑深度大于10m；2.軟土地基或砂土地地基；3.在密集的建筑群中施施工基坑，對周圍地面沉降降，建筑物的沉降降要求需嚴格限制制時，宜用地下連連續(xù)墻；4.圍護結構與主體結結構相結合，用作作主體結構的一部部分，且對抗?jié)B有有較嚴格要求時，，宜用地下連續(xù)墻墻；5.采用逆作法施工，，內襯與護壁形地下連續(xù)墻的設計一般包括：槽壁穩(wěn)定及槽幅幅設計、槽段劃分分、導墻設計、連連續(xù)墻內力計算及及配筋設計，連續(xù)續(xù)接頭設計等內容容。地下連續(xù)墻設計計算的主要內內容包括：1、確定荷載，包括括土壓力、水壓力力等。2、確定地下連續(xù)續(xù)墻的入土深度度。3、槽壁穩(wěn)定驗算算根據已選定的地地下連續(xù)墻入土土深度，假定槽槽段長度，即可可進行槽壁穩(wěn)定定的驗算。4、地下連續(xù)墻靜靜力計算5、配筋計算，構構件強度驗算，，裂縫開展驗算算，垂直接頭計計算§2地下連續(xù)墻擋土墻設計施工階段的荷載載主要指基坑開挖挖階段的水土壓壓力，地面施工工荷載、逆作法法施工時的上部部結構傳遞的垂垂直承重荷載等等。使用階段的荷載載，包括使用階階段的水土壓力力，主體結構使使用階段傳遞的的恒載和活載等等。施工及使用階段段的水土壓力大大小是荷載確定定的關鍵。地下連續(xù)墻的計計算理論是從古古典的假定土壓壓力為已知，不不考慮墻體變形形，不考慮橫撐撐變形；逐漸發(fā)展到直至考慮土體與結構的共同作用，土壓力隨墻體變化而變化?！?.1荷載分

類假設條件方法名稱較古典的理論土壓力已知不考慮墻體變形不考慮橫撐變形自由端法、彈性線法等值梁法、1/2分割法矩形荷載經驗法、太沙基法等橫撐軸向力、墻體彎矩不變化的方法土壓力已知考慮墻體變形不考慮橫撐變形山肩邦男彈塑性法張有齡法、m法橫撐軸向力、墻體彎矩可變化的方法土壓力已知考慮墻體變形考慮橫撐變形日本的《建筑基礎結構設計法規(guī)》的彈塑性法，有限單元法共同變形理論土壓力隨墻體變位而變化考慮墻體變形考慮橫撐變形森重龍馬法有限單元法(包括土體介質)地下連續(xù)墻計算算方法綜合土壓力類別靜止土壓力提高的主動土壓力主動土壓力降低的被動土壓力被動土壓力0＜

d/H≤2‰2‰＜

d/H≤4‰4‰＜

d/H≤10‰0＜

d/H≤2‰2‰＜

d/H≤5‰墻體變位d、深度H與土壓力的關系系地下墻的位移與與土壓力的分布布槽幅是指地下連連續(xù)墻一次開挖挖成槽的槽壁長長度。槽幅設計計的內容包括槽壁長度的確定定及槽段劃分。槽壁長度最好與與施工所選用的的連續(xù)墻成槽設設備的尺寸（抓抓斗張開尺寸、、鉆挖設備的寬寬度等）成模數關系，最小不得小于于一次抓挖（鉆鉆挖）的寬度，，而最大尺寸則應根根據槽壁穩(wěn)定性性確定。常用的槽幅為3-6米。地層穩(wěn)定性性越好，槽幅可可設計得越長，，但考慮到施工工工效及槽壁穩(wěn)穩(wěn)定的時效，一一般不超過8米?！?.2槽幅設計（一）槽壁穩(wěn)定定性驗算有理論分析及經經驗公式法兩種種，理論計算一一般采用楔形體體破壞面假定，，計算相對繁瑣瑣，工程中應用用較多的是經驗驗公式。1、梅耶霍夫(G.G.Meyerhof)經驗公公式法法臨界深深度：：(N=4(1+B/L))槽壁的的塌坍坍安全全系數數P0m、P1m分別為為開挖挖的外外側(土壓力力)和內側側(泥漿壓壓力)槽底水水平壓壓力強強度。。橫向變變形2、非粘粘性土土的經經驗公公式對于無無粘性性的砂砂土(c＝0)，安全全系數數（與與槽壁壁深度度無關關）：：（二））槽段段劃分分槽段劃劃分應應結合合成槽槽施工工順序序、連連續(xù)墻墻接頭頭形式式、主主體結結構布布置及及設縫縫要求求等確確定。。連續(xù)墻墻接頭頭位置置應避避開預預留鋼鋼筋或或接駁駁器位位置，，并應應盡量量與結結構縫縫位置置吻合合。另外還還應考考慮地地下連連續(xù)墻墻分期期施工工的接接頭預預留位位置的的影響響等。。在采采用公公母槽槽段前前后連連續(xù)相相接的的連續(xù)續(xù)墻施施工中中，第一副副槽段段的確確定較較為重重要。。指地下下連續(xù)續(xù)墻開開槽施施工前前，沿沿連續(xù)續(xù)墻軸軸線方方向全全長周周邊設設置的的導向向槽。。導墻一一般采采用““┓┏┏“形形現澆澆鋼筋筋砼，，導墻墻厚度度一般般為200-300mm,混凝土土一般般采用用C20。導墻深深度以以墻腳腳進入入原狀狀土不不小于于300mm為宜，，導墻墻頂面面高出出地面面100~200mm，防止止周圍圍的散散水流流入槽槽段內內。導墻寬寬度要要求大大于地地下連連續(xù)墻墻的設設計寬寬度50mm。混凝土擋土墻墻厚30~50木支撐§2.3導墻設計（一））連續(xù)續(xù)墻深深度的的確定定連續(xù)墻墻深度度由入入土深深度決決定。。連續(xù)墻墻入土土深度度（基基坑底底以下下深度度）與與基坑坑開挖挖深度度的比比值稱稱為入土比比。由基坑坑圍護護結構構的穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算方法法確定定，一一般取取為0.7~1.0；可先由由以下下兩種種古典典的穩(wěn)穩(wěn)定判判別方方法直直接計計算得得到一一個初初值,然后通通過基基坑穩(wěn)穩(wěn)定性性驗算算最終終確定定合理理的入入土比比。§2.4連續(xù)墻深度及厚度的初選a）板柱柱底端端為自自由的的穩(wěn)定定狀態(tài)態(tài)板柱底底端為為自由由的穩(wěn)穩(wěn)定狀狀態(tài)b）板樁樁底端端為嵌嵌固的的穩(wěn)定定狀態(tài)態(tài)懸臂式式板樁有撐或錨的板樁假想梁法彈性曲線法反彎點Q（二）連續(xù)墻厚度度的確定連續(xù)墻厚度應根據據連續(xù)墻不同階段段的受力大小、變變形及裂縫控制要要求等確定。幾種常用尺寸：600mm,800mm,1000mm,1200mm等。連續(xù)墻結構設計計計算前可以根據工工程經驗預先設定定，一般為基坑開開挖深度的3~5%。最終應由結構計計算、復核結果決決定。（一）彈性法墻體作為無限長的的彈性體，用微分分方程求解，主動動側的土壓力為已已知，但入土面(開挖底面)以下只有被動側的的土抗力，土抗土抗力數值與墻體變化關系

§2.5結構計算（2）同濟大學曾將上上法局部修改?；炯俣ㄊ牵?)墻體作無限長的彈彈性體。2)已知水、土壓力，，并假定為三角形分布布3)開挖面以下作用在在墻體上的土抗力力，假定與墻體的的變位成正比例。。4)橫撐(樓扳)設置后，即把橫撐撐支點作為不動支支點。5)下道橫撐設置以后后，認為上道橫撐的軸軸向壓力值保持不不變，其上部的墻墻體也保持以前的的變位。修改后土抗力數值值與墻體變化關系系（二）支護內力隨隨開挖過程而變化化的計算方法該法基本點是：1．考慮支撐的彈性性變位，圖中彈簧簧表示支撐。2．主動側的土壓力力可用實測資料，，并假設為坐標的的二次函數。3．入土部分為已達達到朗金被動土壓壓力的塑性區(qū)及土土抗力與墻體變位位成正比的彈性區(qū)區(qū)。4．墻體作為有限長長，前端支承可以以是自由、鉸結、、固定。（三）共同變形理理論簡介日本的森重龍馬提提出了墻體變位對對土壓力產生增減減的計算方法被動側Pa＝P0十khδ≤Pp（被動土壓力）主動側Pβ＝P0—khδ≧Pa（主動土壓力）共同變形體a）第一次開挖結束束時的標準狀態(tài)b）標準狀態(tài)下的變變位c）根據δ計算土力Pm=P0±kδmd）進行土壓力修正正共同變形體計算過過程（四）有限單元法法1、彈性地基桿系有有限單元法一般將基坑底面以以上的墻體理想化化為單位墻寬的梁單元元，將入土部分墻體體作為文克勒彈性地基梁梁，其水平向基床系系數沿深度的變化化可以是線性的，也可以是常數值值或其它假想的圖圖形。將水平支撐，各種種斜度的錨桿，墻墻頂的水平框架梁梁、帽梁等作為彈性支承的桿件，其單元截面可換換算成單位長度的截面面面積。懸臂式、單錨式、、多層橫撐式、多多錨式、格形的擋擋土結構，都可簡簡化為平面結構。。有限單元法計算簡簡圖水平位移、彎矩、剪力隨深度變化2、彈性地基薄板有限限單元法一般將基坑底面以以上的墻體理想化化為薄板彎曲單元，將入土部分墻體體作為文克勒彈性地基上上的薄板單元。薄板單元可為各各向同性，也可為為各向異性；支撐撐或錨桿可作為附附加直桿單元。該法可適用于地下下連續(xù)墻與梁、板板、柱等組合結構構分析。3、彈性地基薄殼有限限單元法將地下連續(xù)墻及上上部結構作為由三三角形薄板單元組組成的平面或空間殼體，將文克勒彈性地基(被動側土體)和其它桿件理想化化為與殼體單元節(jié)節(jié)點相連的附加““彈簧”單元。3、二維有限單元法施工步1：地下連續(xù)墻施作作施工步2：開挖至地表以下下5.6米施工步3：放坡開開挖至地表以下12.8米施工步4：坡面土釘及掛網網加固必須驗算如下兩種種應力：在結構物完成之后后，作用在墻體上的的土壓力、水壓力力以及作用在主體體結構物上的垂直直、水平荷載等產產生的應力；在施工階段，由作用在臨時擋擋土墻上的土壓力力、水壓力產生的的應力?！?地下連續(xù)墻兼作外墻時的設計由于橫撐的支支撐方式式與主體體結構和和地下墻墻的結合合狀態(tài)不不同，施工時時地下墻墻應力與與主體結結構物完完成之后后的地下墻應應力不同同。剛竣工時時的地下墻墻應力是是施工期期間地下下墻應力力與竣工工之后由由作用在在主體結結構（包包括地下下墻在內內）上的的外力產產生的應應力之和和。竣工之后后作用在主主體結構構物上的的外力有有：作用用在橫撐撐上的荷荷載、回回填土的的土壓力力、回填填土及板板的自重重、地面面活荷載載等。長期不考考慮因墻墻體位移移而產生生的土壓壓力的變變化。有時還需需要對地地下墻與與主體結結構物因溫差和和干燥收收縮引起的應應力或蠕蠕變的影影響等進進行驗算算?！?.1單一墻的設計作用在單單一墻上上的荷載載與彎矩矩重合墻是是把主體體結構的的垂直邊邊墻重合合在地下下墻的內內側，在內外墻墻之間填填充隔絕絕材料使使之不傳傳達剪力力的結構構形式?？呻S著地地下結構構物深度度的增大大而增大大內墻的的厚度。?！?.2重合墻的設計剛竣工時時，按地下下墻（作作為連續(xù)續(xù)梁）與與主體結結構相接觸狀狀態(tài)進行結構構計算。。先計算地地下墻與與地下主主體結構構邊墻的的截面面面積及其其截面慣慣矩，然然后按剛度比比例分配配截面內內力。長期土壓壓力按靜止土土壓力計計算。作用在重重合墻上上的荷載載與彎矩矩注：（2）中考慮慮與地基基的K值，把主主體結構構的外側側看作是是由許多多錕軸支支承起來來的板結結構，并并且作用用著框架架上的荷荷載與去去除支撐撐后的反反作用力力復合墻是是把地下下墻與主主體結構構的垂直直邊墻做成一個個整體，即把地地下墻的的內側鑿鑿毛并用用剪力塊塊將地下下墻與主主體結構構物連接接起來。?？⒐ず螅?，施工期期間的應應力已達達到某一一程度，，必須增增加內墻墻的厚度度，提高高內墻對對外墻的的剛度比比。但必必須注意意到新舊混凝凝土之間間干燥收收縮不同同而產生生的應變變差會使復合合墻產生生較大的的應力。。會由于橫橫撐位置置和水平平構件的的位置不同同而引起起應力的的變化或發(fā)生溫溫度應力力、收縮縮變形應應力等。?！?.3復合墻的設計作用在復復合墻上上的荷載載與彎矩矩復合墻上上的應力力分離墻是是在主體體結構物物的水平構件件上設置置支點（根據情情況，也也有時設設在垂直直邊墻的的中間）），把地地下墻作作為該支支點上的的連續(xù)梁梁，用以以抵抗外外來壓力力。§3.4分離墻的設計作用在分分離墻上上的荷載載與彎矩矩根據上部部傳下荷荷載進行行內力分分析和截截面計算算之外。。要解決的的關鍵問問題之一一：無樁的地地下連續(xù)續(xù)墻與有有樁的地地鐵車站站底板的的變形協(xié)調調和基本本的同步步沉降。?！?.5地下連續(xù)墻承重墻設計現今采用用的設計計方法之之一是根根據群樁樁設計理理論，把把地下連連續(xù)墻模模擬折算成工工程樁的的方法。。即把地下下連續(xù)墻墻的垂直直承載能能力，通通過等量量代換計計算方法法；將地下連連續(xù)墻模模擬折算算成若干干根工程程樁，布置在在基礎底底板的周周邊上；；將樁、土土、底板板三位一一體視為為共同結構構的復合合基礎，利用有有關的計計算機程程序，來來計算底底板的內內力、樁樁端軸力力以及總總體沉降降?！?.5地下連續(xù)墻設計理論地下連續(xù)續(xù)墻的壁壁側摩阻阻力與上上層性質質和端阻阻力之間間存在著著互相影影響的關關系，端阻力的的大小會會影響到到壁側摩摩阻力的的發(fā)揮和和分布。加荷初期期，荷載載大部分分由壁側側摩阻力力承擔，傳遞到到墻底的的荷載很很小，當當壁側摩摩阻力達達到極限限后，墻墻頂荷載載再增加加則主要要由端阻阻力承擔擔。當壁壁側摩阻阻力達到到極限時時，端阻阻力約占占荷載的的20%~40%。壁側摩阻阻力全部部發(fā)揮需需要的位位移較小?。欢俗枇θ堪l(fā)揮揮，則需需要較大大的位移移。施工接頭頭和結構構接頭。。施工接頭頭是澆筑地地下連續(xù)續(xù)墻時連連接兩相相鄰單元元墻間的的接頭；；結構接頭頭是已竣工工的地下下連續(xù)墻墻墻體與與地下結結構物其其它構件件(粱、柱、、樓板等等)相連接的的接頭。?！?地下連續(xù)墻接頭設計（一）施施工接頭頭施工接頭頭應滿足足受力和防防滲的要要求，并并要求施施工簡便便、質量量可靠。。1．直接連接接構成接接頭：單元槽槽段挖成成后，隨隨即吊放放鋼筋籠籠，澆灌灌混凝土土。混凝凝土與末末開挖土土體直接接接觸。。在開挖挖下一單單元槽段段時，用用沖擊錘錘等將與與土體相相接觸的的混凝土土改造成成凹凸不不平的連連接面，，再澆灌灌混凝土土形成所所謂“直直接接頭頭”。2．使用接頭管（也稱鎖鎖口管））建成接接頭；一一期單元元槽段挖挖成后，，于槽段段的端頭頭吊放入入接頭管管，槽內內吊放鋼鋼筋籠、、澆灌混混凝土，，再拔出出接頭管管，使端端部形成成半圓形形表面。。繼續(xù)施施工就能能形成兩兩相鄰單單元槽段段的接頭頭。接頭管大多為圓圓形，此外還還有缺口口圓形的的、帶翼翼的、帶帶凸榫的的等。接頭管的的外徑應應不小于于設計混混凝土墻墻厚的93％以上。。除特殊殊情況外外，一般般不用帶帶翼的接接頭管，，因為使使用這種種接頭管管泥漿容容易淤積積在翼的的旁邊影影響工程程質量。。帶凸榫榫的接頭頭管也很很少使用用。3．使用接頭箱建建成的接頭施工方法法與接頭頭管法相相仿。一期單元元槽段挖挖成后即即放下接接頭箱，，再吊放放下鋼筋筋籠。由于接頭頭箱在澆澆灌混凝凝土的一一側是敞敞開的，，故可將鋼筋筋籠端頭頭的水平平鋼筋插插入接頭頭箱內。。澆灌混凝凝土時，，由于接接頭箱的的敞開口口被焊在在鋼筋籠籠上的鋼鋼板所遮遮蔽，因因而阻擋擋混凝土土進入接接頭箱內內。接頭頭箱撥出出后再開開挖二期期單元槽槽段，吊吊放二期期墻段鋼鋼筋籠，，澆灌混混凝土形形成接頭頭，采用用這種接接頭方法法，可使使兩相鄰鄰單元墻墻段的水平鋼筋筋交錯搭搭接（雖然不不及鋼筋筋間直接接綁扎或或焊接）），但也也能使墻墻體結構構連成整整體。4．用隔板板建成的的接頭按隔板的的形狀可可分作：：平隔板板、V形隔板和和榫形隔隔板。按按水平鋼鋼