1、9 地下连续墙结构1概述概述地下连续墙设计地下连续墙设计地下连续墙兼作外墙时的设计地下连续墙兼作外墙时的设计地下连续墙接头设计地下连续墙接头设计234概述 1950年意大利米兰的C.Veder开发了地下连续墙的施工技术，并最早应用于Santa Malia 大坝的防渗墙（深达40m）中。50年代后期传入法国、日本等国，60年代推广至英国、美国、前苏联等国，世界各国都是首先从水利水电基础工程中开始应用，然后推广到建筑、市政、交通、矿山、铁道和环保等部门。60年代，日本开发了许多连续墙施工机具，之后，地下连续墙的施工技术在全世界范围内得到了较广泛的应用。早期的地下连续墙多用于大坝的防渗墙，一般是在地
2、下先凿出一条沟槽，然后浇灌混凝土以形成一透水性很低的薄膜，由于其目的主要是隔水，因此对墙面的垂直度、平整度及混凝土的强度的要求并不严格，主要是控制其水密性。我国也是较早应用地下连续墙施工技术的国家之一。概述 一般地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护能的连续的地下墙体。壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功应用领域：应用领域：目前地下连续墙已广泛用于大坝坝基防渗、竖井开挖、工业厂房重型设备基础、城市地下铁道、高层建筑深基础、铁道和桥梁工程、船坞、船闸、码头、地下油罐、地下沉碴池等各类永久性工程。概述 1.地下连续墙的特点与适
3、用条件地下连续墙的特点 在工程应用中地下连续墙已被公认为是深基坑工程中最佳的挡土结构之一，它具有如下显著的优点：(1)施工具有低噪音、低震动等优点，工程施工对环境的影响小；(2)连续墙刚度大、整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形较小；概述(3)墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；(4)可作为地下室结构的外墙，可配合逆作法施工，以缩短工程的工期、降低工程造价。概述 地下连续墙的缺点 1.弃土及废泥浆的处理问题，除增加工程费用外，如处理不当，还会造成新的环境污染；2.一般用地下连续墙只作围护挡墙时，造价稍高，不够经济；3.墙面不够光滑，如为“二墙合一”，即同时作为地下结构
4、的外墙时，尚需加工处理或另作衬壁。概述 地下连续墙的适用条件 由于受到施工机械的限制，地下连续墙的厚度具有固定的模数，不能像灌注桩一样对桩径和刚度进行灵活调整，因此，地下连续墙只有用在一定深度的基坑工程或其它特殊条件下才能显示其经济性和特有的优势。对地下连续墙的选用必须经过技术经济比较，确实认为是经济合理时才可采用。一般情况下地下连续墙适用于如下条件的基坑工程：(1)深度较大的基坑工程，一般开挖深度大于10m才有较好的经济性；(2)邻近存在保护要求较高的建、构筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程；概述(3)基地内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其它围护形式无法满足留设施工操作空间
5、要求的工程；(4)围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求的工程；(5)采用逆作法施工，地上和地下同步施工时，一般采用地下连续墙作为围护墙；(6)在超深基坑中，例如30m50m的深基坑工程，采用其它围护体无法满足要求时，常采用地下连续墙作为围护体。概述地下连续墙的结构形式目前在工程中应用的地下连续墙的结构形式主要有壁板式、T型和形地下连续墙、格形地下连续墙、预应力或非预应力U形折板地下连续墙等几种形式。1.1.壁板式壁板式 该形式又可分为直线壁板式（如图11-1（a）所示）和折线壁板式（如图11-1（b）所示），折线壁板式多用于模拟弧形段和转角位置。壁板式在地下连续墙工程中应
6、用得最多，适用于各种直线段和圆弧段墙段，例如，在上海世博500kV地下变电站直径130m的圆筒形基坑地下连续墙设计中，就采用了80幅直线壁板式地下连续墙来模拟圆弧段。2.T2.T型和型和形地下连续墙形地下连续墙 T型（如图11-1（c）所示）和形地下连续墙（如图11-1（d）所示）适用于基坑开挖深度较大、支撑竖向间距较大、受到条件限制墙厚无法增加的情况下，采用加肋的方式增加墙体的抗弯刚度。概述3.3.格形地下连续墙格形地下连续墙 格形地下连续墙（如图11-1（e）所示）是一种将壁板式和T形地下连续墙两种形式组合在一起的结构形式，格形地下连续墙结构型式的构思出自格形钢板桩岸壁的概念，是靠其自身重
7、量稳定的半重力式结构，是一种用于建（构）筑物地基开挖的无支撑空间坑壁结构。格形地下连续墙多用于船坞及特殊条件下无法设置水平支撑的基坑工程，目前也有应用于大型的工业基坑，如上海耀华皮尔金顿二期熔窑坑工程，熔窑建成后坑内不允许有任何永久性支撑和隔墙结构，而且要保护邻近一期工程的正常使用。该工程采用了重力式格形地下连续墙方案，利用格形地下连续墙作为基坑支护结构，同时作为永久结构。格形地下连续墙在特殊条件下具有不可替代的优势，但由于受到自身施工工艺的约束，一般槽段数量较多。概述4 4.预应力或非预应力预应力或非预应力U U形折板地下连续墙形折板地下连续墙 是一种新形式的地下连续墙，已应用于上海某地下车
8、库工程。折板是一种空间受力结构，有良好的受力特性，还具有抗侧刚度大、变形小、节省材料等特点。概述地下连续墙的施工方法 地下连续墙(简称地墙)的施工，就是在地面上先构筑导墙，采用专门的成槽设备，沿着支护或深开挖工程的周边，在特制泥浆护壁条件下，每次开挖一定长度的沟槽至指定深度，清槽后，向槽内吊放钢筋笼，然后用导管法浇注水下混凝土，混凝土自下而上充满槽内并把泥浆从槽内置换出来，筑成一个单元槽段，并依此逐段进行，这些相互邻接的槽段在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙体，以作承重、挡土或截水防渗结构之用。施工流程如图11-13所示。概述地下连续墙设计作为基坑围护结构，主要基于强度强度、变形变形和稳定性稳定
9、性三个大的方面对地下连续墙进行设计和计算，强度主要指墙体的水平和竖向截面承载力、竖向地基承载力；变形主要指墙体的水平变形和作为竖向承重结构的竖向变形；稳定性主要指作为基坑围护结构的整体稳定性整体稳定性、抗倾覆稳抗倾覆稳定性定性、坑底抗隆起稳定性坑底抗隆起稳定性、抗渗流稳定性抗渗流稳定性等，以下针对地下连续墙设计的主要方面进行详述。地下连续墙设计的主要内容包括：槽壁稳定及槽幅设计、槽段划分、导墙设计、连续墙内力计算及配筋设计，连续墙接头设计等内容。地下连续墙设计地下连续墙设计计算的主要内容地下连续墙设计计算的主要内容(1)确定在施工过程和使用阶段各工况的荷载，即作用于连续墙的土压力、水压力以及上
10、部传来的垂直荷载。(2)确定地下连续墙所需的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起，防基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要。(3)验算开挖槽段的槽壁稳定，必要时重新调整槽段长、宽、深度的尺寸。(4)地下连续墙结构体系(包括墙体和支撑)的内力分析和变形验算。(5)地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计、截面强度验算、接头的联结强度验算和构造处理。地下连续墙设计（荷载确定荷载确定 （一）施工阶段 基坑开挖水土压力；施工荷载，若采用逆作法考虑上部结构自重。（二）使用阶段 水土压力；主体结构传递的恒载和活载。地下连续墙设计土压力类别与墙体位移土压力类别与墙体位移/基坑深度基坑深度H H 的关系
11、的关系地下连续墙设计槽幅设计槽幅设计（一）槽幅：一次成槽的槽壁长度（一）槽幅：一次成槽的槽壁长度 n 槽壁长度l 槽段划分（二）槽壁长度确定规定（二）槽壁长度确定规定 l 槽壁长度应与成槽机械尺寸成模数关系，最小不小于机械的尺寸，最大尺寸由槽壁稳定性确定。l 目前常用为36m,一般不超过8m。l 影响因素：地质条件影响、周围环境 起重能力、混凝土供应量泥 浆池体积、连续作业时间地下连续墙设计（三）槽幅稳定性验算（三）槽幅稳定性验算 梅耶霍夫经验公式法梅耶霍夫经验公式法 1.1.临界深度临界深度Hcr Hcr 黏土、泥浆的有效重度，kN/m3;条形基础的承载力系数。槽壁的平面宽度、长度，m。地下
12、连续墙设计2.2.槽壁坍塌安全系数槽壁坍塌安全系数 Fs Fs 开挖外侧（土压力)槽底水平压力强度；开挖内侧（泥浆压力）槽底水平压力强度。地下连续墙设计地下连续墙设计4.地下连续墙设计（四）槽段划分（四）槽段划分 考虑的因素考虑的因素l 1.成槽施工顺序 l 2.连续墙接头形式 l 3.主体结构布置及设缝要求地下连续墙设计导墙设计导墙设计 q 导墙截面形式导墙截面形式 q C20C20混凝土，厚度混凝土，厚度200300mm200300mm；q 导墙深度深入原状土不小于导墙深度深入原状土不小于300mm300mm；q 顶面高出地面顶面高出地面100200mm100200mm；q 宽度大于连续墙
13、设计宽度的宽度大于连续墙设计宽度的3050mm3050mm。地下连续墙设计连续墙深度及厚度的初选连续墙深度及厚度的初选q 连续墙厚度依据不同阶段的受力、变形和裂缝控制要求确连续墙厚度依据不同阶段的受力、变形和裂缝控制要求确定，常用规格定，常用规格600600、800800、10001000、1200mm1200mm；q 连续墙的入土深度（基坑地面以下的深度）与基坑深度之连续墙的入土深度（基坑地面以下的深度）与基坑深度之比，称为入土径比，据经验、依据地质条件取比，称为入土径比，据经验、依据地质条件取0.71.00.71.0；q 也可运用古典稳定判别方法计算出一个初值，然后通过基也可运用古典稳定判
14、别方法计算出一个初值，然后通过基坑稳定性验算最终确定合理的入土径比坑稳定性验算最终确定合理的入土径比;地下连续墙设计地下连续墙设计地下连续墙设计地下连续墙计算理论及方法（一）（一）较古典的计算方法：q假设条件：土压力已知，不考虑墙体和支撑变形。假设条件：土压力已知，不考虑墙体和支撑变形。q方法：假想梁法、方法：假想梁法、1/21/2分割法、泰沙基法分割法、泰沙基法（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变：q 假设条件：土压力已知，考虑墙体变形，不考虑支撑变形。q 方法：山肩帮男法（三）横撑轴向力、墙体弯矩可变：q 假设条件：土压力已知，考虑墙体、支撑变形。q 方法：日本弹塑性法、有限元法（四）共同变形理
15、论：q 假设条件：土压力随墙体变位而变化，考虑墙体、支撑变形。q 方法：森重龙马法、有限元法地下连续墙设计国内常用的计算方法地下连续墙设计地下连续墙接头设计一、一、接头类型：接头类型：施工接头 结构接头q施工接头施工接头浇注地下连续墙时连接两相邻单元墙间的接头。q结构接头结构接头已竣工的地下连续墙墙体与地下结构吴其它构件相连接的接头。地下连续墙接头设计（一）施工接头（一）施工接头 1 1直接连接构成接头：直接连接构成接头：墙体直接与土体接触，受力和防渗性能较差。地下连续墙接头设计2.2.使用接头管（也称锁口管）建成接头：使用接头管（也称锁口管）建成接头：应用较广，常用圆形钢管应用较广，常用圆形
16、钢管地下连续墙接头设计3 3使用接头箱建成的接头使用接头箱建成的接头 地下连续墙接头设计4.4.用隔板建成的接头用隔板建成的接头地下连续墙接头设计5 5用预制构件建成的接头用预制构件建成的接头 地下连续墙接头设计（二）（二）结构接头类型：结构接头类型：直接连接直接连接 间接连接间接连接 铁板媒介连接铁板媒介连接 剪刀块连接剪刀块连接地下连续墙接头设计（二）结构接头（二）结构接头 1 1直接连接成的接头直接连接成的接头:预埋钢筋预埋钢筋 地下连续墙接头设计2 2间接连接成的接头：预埋钢板间接连接成的接头：预埋钢板地下连续墙接头设计 间接连接成的接头间接连接成的接头:剪力块剪力块 地下连续墙接头设计 间接连接头间接连接头:植筋成的接法植筋成的接法
