开拓地连墙基础新思路-桥梁地下连续墙基础

1、Word文档 开拓地连墙基础新思路桥梁地下连续墙基础 地下连续墙（以下简称地连墙）技术于20世纪50年月末传入我国，并逐步应用于桥梁基础。依据实际应用状况、典型结构及受力特征，将桥梁地连墙基础细分为：部分地连墙基础（作为基坑支护结构，并兼作基础结构的一部分）、条壁式地连墙基础、井筒式地连墙基础、地连墙复合基础（其中仅条壁式地连墙和井筒式地连墙组合而成的基础称为复合地连墙基础）；其中条壁式、井筒式及复合地连墙基础是完全意义上的地连墙基础。部分地连墙基础在大跨悬索桥锚碇工程中的应用日益广泛，技术相对成熟。然而，完全地连墙基础应用则相对较少，仍处于进展过程中。 交通强国建设目标和创新驱动进展战略，对

2、桥梁工程新结构新技术提出了要求，新型的地连墙基础与之高度契合。完全地连墙基础在结构、施工、经济、平安、环保等方面独具优势，具有宽阔的应用前景。 探究与实践 取得丰富成果的部分地连墙基础 以虎门大桥东锚碇圆形地连墙基坑支护结构为标志拉开了部分地连墙基础工程实践的大幕。润扬大桥北锚碇在国内首次实施了矩形地连墙基础方案，取得了丰富的成果和阅历，但由于方案存在一些不足和风险，因此未得到推广应用。武汉阳逻大桥则首次在国内典型厚掩盖层地质条件下设计实施了深大圆形地连墙基础方案（图1），取得丰富的成果、阅历和特别好的效果，从今在国内大量推广应用。后续葫芦形或形地连墙本质上也是为适应锚体布置和经济性需求而采纳

3、的考虑结构平面拱效应的圆形地连墙（图2）。建成时的世界第一拱桥平南三桥北拱座基础采纳了圆形地连墙，将地连墙在拱桥基础中的应用一下提升到巅峰。截至目前部分地连墙基础已在国内约15座以上特大桥中应用。 国外大跨悬索桥中，日本明石海峡大桥锚碇基础较早地采纳了圆形部分地连墙基础，其直径85m，地连墙厚2.2m、深75.5m；土耳其伊兹米特大桥南锚碇基础采纳了纵向主体形+前端加设矩形的异形地连墙支护结构。 合理经济的条壁式地连墙基础 条壁式地连墙比圆形桩有更大的比表面积，且在设计上可做到适应上部结构荷载方向进行布设，且截面抗弯惯性矩大，因此在理论上更加合理、经济。在国内外建筑和极少数城市立交桥（但日本应

4、用较多）中有所应用，但在国内桥梁中罕见应用。某318m预应力混凝土刚架桥，桥宽61m，上部采纳现浇预应力混凝土箱梁，两端基础及下部结构采纳地连墙，采纳逆作法施工。地连墙不仅作为体结构，还作为下穿道路基坑开挖的支护结构。但该基础并不典型。 日本是最先将地连墙技术应用于桥梁基础领域的国家之一。其中大部分为条壁式地连墙基础。其讨论成果丰富、应用广泛、阅历成熟、技术领先。建立有专业、行业领域的学术组织和团体，标准化、技术规范完善，工法健全，多样化进展。为世界供应了珍贵的参考和借鉴。 在建的世界第一悬索桥主跨2023m的土耳其恰纳卡莱大桥锚碇设计，在锚块下部纵向布置了7排平面长51.5m、厚1.2、深度

5、超过20m的条壁式地连墙，与作为直接基础的锚块共同组成复合基础。由于除了地连墙外未设计其他单独基础结构，因此将其归为条壁式地连墙基础。条壁式地连墙应用于承受很大水平力的超大跨悬索桥锚碇基础，极具挑战性，其胜利实施必将取得突破性成就，极具示范性效果。 综合优势显著的井筒式地连墙基础 1.我国桥梁工程尝试性应用 1995年建成通车的宝中铁路中，一座栈桥的3号墩基础采纳了圆井筒式地连墙基础，其外径7m、墙厚1.5m、深7.5m，这是我国第一个在形式上的井筒式地连墙桥梁基础的工程应用。由于基础尺度和地层特性的缘由，基于工程开展的试验讨论结论表明，筒内土体对整个基础的承载力量有利影响甚微，相应设计未考虑

6、内侧土体作用。因此该项目不能成为本质意义上的井筒式地连墙基础实践，也未起到示范作用。但其开创性探究的士气和意义值得确定。 2021年竣工的国道209线河津至临猗一级大路某净跨径50 m刚架拱天桥，采纳井筒式地连墙作为重力式U形桥台的基础。基础平面如图3a，深20m，这是我国大路桥梁的首次应用。依托该工程开展了科研，取得了有益的成果。 延安延河大桥扩建新桥3孔净跨径30m空腹式石拱桥的桥台，采纳了横向2室矩形井筒式地连墙基础，基础平面如图3b，深约12.9m。 值得留意的是，上述3座桥均位于黄土地区。 国内还有个别桥梁也开展了规模和布置与上述状况类似的应用实践。 2.国内桥梁探究讨论 苏通大桥方

7、案讨论阶段对悬索桥锚碇设计提出了井筒式地连墙基础概念（图4）。外轮廓尺寸72m59.6m，深86m，墙厚2.0m。该方案从地质条件、规模、受力特征等都是典型井筒式地连墙基础。该桥悬索桥方案未予实施。 清远西江特大桥提出了一种分体井筒式地连墙锚碇基础方案。采纳在顺桥向净距为12.3m、前后分体设置的矩形井筒式地连墙基础，单个井筒平面尺寸42 m（横）18.6 m（顺），墙厚均为1.2 m，分成8个格室。基础的总深度在37.253.3m，墙体嵌入中风化岩层深度不小于3 m。进行了理论计算，得出了有关分析结论。建设中的四川卡哈洛金沙江大桥设计采纳了类似方案。 3.日本的工程应用实践 如前所述，日本桥

8、梁地连墙基础应用广泛和成熟，其中就包括井筒式地连墙基础，而且是日本开创了井筒式地连墙桥梁基础工程实践的先河。迄今为止，日本已在数十座桥梁中采纳了井筒式地连墙基础。 乐观探究中的地连墙复合基础 国内还没有地连墙复合基础工程应用实例，但几座悬索桥做了肯定设计探究，并有望在最新的工程中付诸实施。 1.江阴长江大桥初步设计方案 该桥北锚碇曾设计过地连墙复合基础方案。采纳矩形井筒式布置（图5）。先对基底肯定厚度地基进行加固处理，然后在格室内开挖21m，再施工封底底板和内部结构。该方案尽管墙体均采纳地连墙，但对内部土体进行了开挖，并设置了底板，因而不成为井筒式地连墙基础而是复合基础。该方案未予实施。 2.

9、南京长江四桥初步设计方案讨论 为降低投入及施工风险，早在2021年初步设计时就对北锚碇讨论设计了三个新型地连墙复合基础方案。三个方案均在外围构筑外径70m圆形地连墙，厚1.5m，墙底进入泥质胶结强风化粉砂岩。不同之处在于：方案一（图6a）：条壁式地连墙复合基础。筒内上部开挖28m土体后采纳逆筑法施工上半部基础。恰纳卡莱大桥锚碇基础与该方案非常类似。方案二（图6b）：圆形井筒式地连墙复合基础。下半部分属于典型的井筒式地连墙，上部约一半深度进行基坑开挖并施工扩大基础。方案三（图6c）：条壁式地连墙群复合基础。外周为地连墙，下半部内部为条壁式地连墙群，上部超过一半深度进行基坑开挖并施工扩大基础。上述

10、方案由于缺乏规范依据、设计施工技术不成熟、数值计算变形超标等缘由而均未予推举。 3.张皋长江通道设计方案 在设计的世界第一悬索桥主跨2300m的张皋长江通道悬索桥锚碇拟采纳地连墙复合基础方案。该方案与前述江阴大桥初设方案类似，但在外周地连墙构造上有区分，且整体规模更大。地连墙采纳矩形井筒式布置，平面外轮廓尺寸105m70m，中分18个隔室，墙厚1.5m，外墙深70m，内墙深57m，墙段间采纳刚性接头。先对基底17m厚地基进行处理，然后在格室内开挖40m，再施工封底底板和内部结构。为保证整体性及受力需要，外周采纳双层地连墙布设，墙间净距3m，并设置小格室。在对基础内部实施开挖前，先对外周双层地连

11、墙之间的土体进行开挖并浇筑封底和填芯混凝土。预期该桥该方案的胜利实施，必将在地连墙复合基础方面取得突破性成就和示范性效果。 循序推动完全地连墙基础的应用 自20世纪90年月特殊是近15年以来，国内已有不少学者和工程师将日本相关讨论成果和资料引入国内，并结合科研项目和工程实践相继开展了试验讨论、理论分析和设计探究，对计算分析和设计方法做了有益的探讨，反映出桥梁工程界对完全地连墙基础付诸实践的极大爱好和乐观性。但令人圆满的是，始终以来特殊是在我国桥梁高速进展的近20年里，完全地连墙基础在我国桥梁领域的应用仍少之又少，缘由是多方面的。 多方面的制约因素 受力机理及设计方法方面：基础讨论不足。完全地连

12、墙特殊是井筒式地连墙基础的承载机制、基础-地基共同作用机理和受力规律尚未讨论清晰，进而也就仍未形成较为成熟的设计计算方法和规范指导。 施工技术方面：地连墙刚性接头特殊是大深度刚性接头的设计施工关键技术仍未解决。超高垂直精度的成槽装备及掌握技术的进展也较为缓慢。 实践阅历方面：工程应用少、阅历积累不足。 间接因素方面：建设者特殊是设计师的主动意识不强，缺乏足够的创新士气，单个项目、短期内投入产出不平衡，系统性讨论的外部资源条件不充分，行业重视和支持力度不够等。 关键问题及解决路径 1.试验讨论及设计方法 对条壁式地连墙基础：有关学者对单壁式、十、L字复壁式地连墙基础开展了肯定的试验讨论和理论分析

13、工作，取得了初步的成果，但多未得到重视和应用。试验讨论主要集中于单片地连墙，且仍非常有限，对多壁式和复合条壁式地连墙基础尚缺乏足够的理论和试验讨论，尚需开展大量深化的讨论。对于泥浆护壁条件下墙身混凝土与土的接触面剪切特性、墙身摩阻力的发挥机理、地连墙不同于具有轴对称性质的圆形截面桩的几何外形对其施工（成墙）效应和承载特性的影响、复壁式地连墙的群墙效应等，有必要开展进一步的试验和理论讨论工作。目前尚无针对性成熟的计算方法。可结合试验采纳m法、p-y曲线法及能量法等进行设计计算。有关学者理论推导的受力及沉降等计算公式也可参考使用。 对井筒式地连墙基础：有关学者对井筒式地连墙基础的受力机理、承载特性

14、和计算方法开展了肯定的现场试验、室内模型试验和理论讨论，讨论内容还延长到地基负摩阻力、地震液化、结构动力性能等，取得了肯定成果，但仍旧非常有限，且缺乏足够的验证。现有试验讨论工作表明：目前对井筒式地连墙基础的承载特性、墙体-地基共同作用、顶板的荷载担当状况、群墙效应、墙端土拱效应、地基抗力的分布及变化规律，还缺乏足够的熟悉和大量深化的讨论。有学者利用各种理论，初步讨论推导了地基在弹、塑性状态下，弹性和刚性井筒式地连墙基础内力与变位的计算公式和方法，但均需进一步完善和验证。目前尚没有形成较为成熟的设计计算方法，可初步采纳阅历性较强的4种地基弹簧模型、8种地基弹簧模型、桩基础法等近似方法进行计算。

15、有关学者理论推导提出的竖向承载力、水平向承载力、沉降和基础内力的计算方法及公式也可参考使用。 2.提高刚性接头的深度和刚度 从工艺上，接头箱接头、隔板式接头、H形或异形钢板均可施工形成刚性接头。从受力上，可分为钢筋搭接刚性接头和通过钢板端部阴阳锁扣（套管）或榫头形成的刚性接头。由于处于地下和泥浆中，且锁扣（榫头）间存在空隙，加上成槽垂直度、泥浆指标、沉渣厚度、钢筋笼制作等施工质量都会肯定程度影响接头刚接性能，常规的成槽垂直度制约了传统刚性接头的深度一般在约30m以内。只有不断提升施工掌握技术，从而不断提高成槽垂直度并研发优化接头构造，才能不断提高刚性接头的深度和刚度，从而提高井筒式地连墙的适应

16、力量和范围。在桥梁上部结构中，不断进展成熟的钢-混结合技术为刚性接头的构造优化供应了思路，可将之尝试应用到地连墙这种地下结构。如可采纳在以往H钢板接头基础上，在腹板焊接足够宽度的开孔板连接键形成刚性接头。这种构造能很好适应槽段垂直度偏差，并能保证墙段间的良好结合。在进一步提高施工精度和质量基础上，可推广应用到深度达50m或以上的地连墙，由此推动井筒式地连墙基础的技术进步和实践。 3.反复修正、逐步应用 理论分析和试验讨论均有其局限性，但不能因此而裹足不前。在现有已取得肯定的讨论成果和实践阅历基础上，乐观开展规模由小到大的典型代表性基础工程的设计和施工，并基于实际工程开展施工及运营期的测试和分析

17、讨论工作，修正之前的设计方法，进而指导下一个工程应用。同时随着工程应用的增多，施工精度和技术、设备保证力量也将大幅度提高，高品质地连墙的施工也将成为可能。如此反复得以促进技术进步，并逐步制订形成技术规范，使设计施工有章可循。 促进地连墙基础的良性进展 短期内，对于一般地质条件，悬索桥重力式锚碇及拱桥拱座部分地连墙基础，仍将作为综合比选较优的方案广泛应用于工程实践。对部分地连墙基础，进一步讨论基底以下地连墙的嵌固作用，对锚碇整体稳定性的受力机理和贡献，随着讨论样本的增多和成果的成熟，同时在设计上明确将地连墙与基础主体结构牢靠相连，进而降低基础工程规模形成优化方案并付诸实施。在建设条件相宜且相同的前提下，相对于各类基础，鉴于自身综合优势，完全地连墙基础预期具有更宽阔的应用前景。 在非水区或围堰或筑岛施工的浅水区的桥塔及悬索桥重力式锚碇中，应用井筒式地连墙基础或井筒式与条壁式同时使用的复合地连墙基础，具有很强的实际需求和现实意义。在常规桥梁特殊是有抗震需求的桥梁基础中，广泛应用条壁式地连墙基础具有普遍价值。 广泛深化开展井筒式地连墙及复壁式基础的理论和试验讨论，在此基础上提出科学合理的计算和