地下连续墙施工方法

地下连续墙结结构地下连续墙施施工方法，又又称槽壁法（diaphragmwall或slotwall）。自1950年意大利开始始在水库大坝坝中修建地下下连续墙这一一技术取得了了突飞猛进的的发展。地下连续墙尺尺寸一般厚度度不超过0.6m，深度不过20m。到了20世纪80年代，由于技技术设备的提提高，该技术术得到急速发发展。墙厚超超出1.2m，深度超出l00m的地下连续墙墙不断涌现。。到了90年代，由于成成功研制并使使用了水平多多轴铣槽机，，出现了超厚厚(3.20m)和超深(170m)的地下连续墙墙结构。已建成的日本本东京湾跨海海大桥的川崎崎人工岛(墙厚2.8m，直径108m)的地下连续墙墙基础，最大大深度已达l40m。§1概述人工岛施工现场地下连续墙施施工（1991.3—1992.10）墙厚：2.8m,深度：120m人工岛内部开开挖（1992.11——1993.10）314000m3，结构底板厚6m，V=44000m3，侧壁厚4m,V=60000m3地下连续墙技技术引入我国国是在20世纪50年代末，也是是首先在水利利水电工程中中采用.我国早在1958年就采用排桩桩式地下连续续墙作为水坝坝防渗墙，并并在1974年试用排桩式式地下连续墙墙建造煤矿竖竖井获得成功功。近20多年来，地下下连续墙技术术无论在工程程实践中，还还是在理论研研究上都获得得了很大成就就。尤其是连续墙墙施工设备及工工艺的发展使得连续墙施施工的深度越越来越大.近年来国内施施工的工程实实例如长江润润扬大桥、阳阳逻长江大桥桥等锚碇基础础深基坑中连连续墙最大深深度达到60米甚至以上，，为我国超深深大基坑围护护提供了强大大的技术支持持。地下连续墙DiaphragmWall:>10m地下连续墙结构地下连续墙在地面上用一一种特殊的挖槽设设备，沿着深开挖挖工程的周边边(例如地下结构构的边墙)，依靠泥浆(又称稳定液)护壁的支护，开挖挖一定槽段长长度的沟槽；；再将钢筋笼放入沟槽内。。采用导管在在充满稳定液液的沟槽中进进行混凝土浇筑，将稳定液置换出来。相互邻邻接的槽段，，由特别接头（施施工接头）进行连接。a）沟槽开溶溶b)安设接头头管c）安放钢筋笼d）浇混凝土地下连续墙施工方法a）沟槽开溶b)安设接头管§1.1地下连续墙的施工方法特征是始终充充满着特殊液体作为为沟槽的支护护。这个液体最最初使用的是是膨润土和水水的溶解物（（该液体名称称很多，如触变泥浆、泥泥浆、稳定液液、安定液等等）。最近为了增加加稳定液的机机能和防止其其机能的降低低，不仅使用用膨润土，而而且还投入一一些添加物组组成混合液，，这种混合物物仍简称稳定液或泥浆浆。（一）地下连连续墙优点1.可减少工程施施工时对环境境的影响。施工时振动动少，噪声低低；能够紧邻邻相近的建筑筑及地下管线线施工，对沉沉降及变位较较易控制；2.地下连续墙的的墙体刚度大、、整体性好，因而结构和和地基变形都都较小，既可可用于超深围围护结构，也也可用于主体体结构；3.地下连续墙为为整体连续结构构，加上现浇墙墙壁厚度一般般不少于60cm，钢筋保护层层又较大，故故耐久性好，，抗渗性能亦亦较好；4.可实行逆作法施工，有利于施工工安全，并加加快施工进度度，降低造价价。5、适用于多种地质情况况。§1.2地下连续墙的特点及适用场合（二）地下连连续墙缺点1.弃土及废泥浆浆的处理问题题。除增加工程费费用外，如处处理不当，还还会造成新的的环境污染；；2.地质条件和施施工的适应性性问题。地下连续墙可可适用于各种种地层，但最最适应的还是是软塑、可塑塑的粘性土层层。当地层条条件复杂时，，还会增加施施工难度和影影响工程造价价；3、现浇地下下连续墙的墙墙面通常较粗糙，如果对墙面面要求较髙，，虽可使用喷喷浆或喷砂等等方法进行表表面处理或另另作衬壁来改改善，但也增增加工作量；；4.槽壁坍塌问题题。引起槽壁坍塌塌的原因，可可能是地下水水位急剧上升升，护壁泥浆浆液面急剧下下降，有软弱弱疏松或砂性性夹层，以及及泥浆的性质质不当或者已已经变质，此此外还有施工工管理等方面面的因素。槽槽壁坍塌轻则则引起墙体混混凝土超方和和结构尺寸超超出允许的界界限，重则引引起相邻地面面沉降、坍塌塌，危害邻近近建筑和地下下管线的安全全。5、地下连续墙墙如单纯用作作施工期间的的临时挡土结结构，不如采采用钢板桩等等一类可拔出出重复使用的的围护结构经济。（三）地下连连续墙适用条条件地下连续墙是是一种比钻孔孔灌注桩和深深层搅拌桩造造价昂贵的结结构形式，对对其选用，必必须经过技术术经济比较，，确实认为是是经济合理，，因地制宜时时，才可采用用。1.基坑深度大于于10m；2.软土地基或砂砂土地基；3.在密集的建筑群群中施工基坑坑，对周围地面面沉降，建筑筑物的沉降要要求需严格限限制时，宜用用地下连续墙墙；4.围护结构与与主体结构构相结合，，用作主体体结构的一一部分，且且对抗渗有有较严格要要求时，宜宜用地下连连续墙；5.采用逆作法法施工，内内衬与护壁壁形成复合合结构的工工程。地下连续墙墙的设计一般包包括：槽壁稳定定及槽幅设设计、槽段段划分、导导墙设计、、连续墙内内力计算及及配筋设计计，连续接接头设计等等内容。地下连续墙墙设计计算的的主要内容容包括：1、确定荷载载，包括土土压力、水水压力等。。2、确定地下下连续墙的的入土深度度。3、槽壁稳定定验算根据已选定定的地下连连续墙入土土深度，假假定槽段长长度，即可可进行槽壁壁稳定的验验算。4、地下连续续墙静力计计算5、配筋计算算，构件强强度验算，，裂缝开展展验算，垂垂直接头计计算§2地下连续墙挡土墙设计施工阶段的的荷载主要指基坑坑开挖阶段段的水土压压力，地面面施工荷载载、逆作法法施工时的的上部结构构传递的垂垂直承重荷荷载等。使用阶段的的荷载，包包括使用阶阶段的水土土压力，主主体结构使使用阶段传传递的恒载载和活载等等。施工及使用用阶段的水水土压力大大小是荷载载确定的关关键。地下连续墙墙的计算理理论是从古古典的假定定土压力为为已知，不不考虑墙体体变形，不不考虑横撑撑变形；逐渐发展到到考虑墙体变变形，考虑虑横撑变形形，直至考虑土土体与结构构的共同作作用，土压力随墙墙体变化而而变化。§2.1荷载分

类假设条件方法名称较古典的理论土压力已知不考虑墙体变形不考虑横撑变形自由端法、弹性线法等值梁法、1/2分割法矩形荷载经验法、太沙基法等横撑轴向力、墙体弯矩不变化的方法土压力已知考虑墙体变形不考虑横撑变形山肩邦男弹塑性法张有龄法、m法横撑轴向力、墙体弯矩可变化的方法土压力已知考虑墙体变形考虑横撑变形日本的《建筑基础结构设计法规》的弹塑性法，有限单元法共同变形理论土压力随墙体变位而变化考虑墙体变形考虑横撑变形森重龙马法有限单元法(包括土体介质)地下连续墙墙计算方法法综合土压力类别静止土压力提高的主动土压力主动土压力降低的被动土压力被动土压力0＜

d/H≤2‰2‰＜

d/H≤4‰4‰＜

d/H≤10‰0＜

d/H≤2‰2‰＜

d/H≤5‰墙体变位d、深度H与土压力的的关系地下墙的位位移与土压压力的分布布槽幅是指地地下连续墙墙一次开挖挖成槽的槽槽壁长度。。槽幅设计计的内容包包括槽壁长度的的确定及槽槽段划分。槽壁长度最最好与施工工所选用的的连续墙成成槽设备的的尺寸（抓抓斗张开尺尺寸、钻挖挖设备的宽宽度等）成成模数关系，最小不得得小于一次次抓挖（钻钻挖）的宽宽度，而最大尺寸则则应根据槽槽壁稳定性性确定。常用的槽幅幅为3-6米。地层稳稳定性越好好，槽幅可可设计得越越长，但考考虑到施工工工效及槽槽壁稳定的的时效，一一般不超过过8米。§2.2槽幅设计（一）槽壁壁稳定性验验算有理论分析析及经验公公式法两种种，理论计计算一般采采用楔形体体破坏面假假定，计算算相对繁琐琐，工程中中应用较多多的是经验验公式。1、梅耶霍夫夫(G.G.Meyerhof)经验公式法法临界深度：：(N=4(1+B/L))槽壁的塌坍坍安全系数数P0m、P1m分别为开挖挖的外侧(土压力)和内侧(泥浆压力)槽底水平压压力强度。。横向变形2、非粘性土土的经验公公式对于无粘性性的砂土(c＝0)，安全系数数（与槽壁壁深度无关关）：（二）槽段段划分槽段划分应应结合成槽槽施工顺序序、连续墙墙接头形式式、主体结结构布置及及设缝要求求等确定。。连续墙接头头位置应避避开预留钢钢筋或接驳驳器位置，，并应尽量量与结构缝缝位置吻合合。另外还应考考虑地下连连续墙分期期施工的接接头预留位位置的影响响等。在采采用公母槽槽段前后连连续相接的的连续墙施施工中，第一副槽段段的确定较较为重要。。指地下连续续墙开槽施施工前，沿沿连续墙轴轴线方向全全长周边设设置的导向向槽。导墙一般采采用“┓┏┏“形现浇浇钢筋砼，，导墙厚度度一般为200-300mm,混凝土一般般采用C20。导墙深度以以墙脚进入入原状土不不小于300mm为宜，导墙墙顶面高出出地面100~200mm，防止周围围的散水流流入槽段内内。导墙宽度要要求大于地地下连续墙墙的设计宽宽度50mm。混凝土挡土墙墙厚30~50木支撑§2.3导墙设计（一）连续续墙深度的的确定连续墙深度度由入土深深度决定。。连续墙入土土深度（基基坑底以下下深度）与与基坑开挖挖深度的比比值称为入土比。由基坑围护护结构的稳稳定性验算算方法确定定，一般取取为0.7~1.0；可先由以下下两种古典典的稳定判判别方法直直接计算得得到一个初初值,然后通过基基坑稳定性性验算最终终确定合理理的入土比比。§2.4连续墙深度及厚度的初选a）板柱底端端为自由的的稳定状态态板柱底端为为自由的稳稳定状态b）板桩底端端为嵌固的的稳定状态态悬臂式板桩桩有撑或锚的的板桩假想梁法弹性曲线法法反弯点Q（二）连续续墙厚度的的确定连续墙厚度度应根据连连续墙不同同阶段的受受力大小、、变形及裂裂缝控制要要求等确定定。几种常用尺尺寸：600mm,800mm,1000mm,1200mm等。连续墙结构构设计计算算前可以根根据工程经经验预先设设定，一般般为基坑开开挖深度的的3~5%。最最终终应应由由结结构构计计算算、、复复核核结结果果决决定定。。（一一））弹弹性性法法墙体体作作为为无无限限长长的的弹弹性性体体，，用用微微分分方方程程求求解解，，主主动动侧侧的的土土压压力力为为已已知知，，但但入入土土面面(开挖挖底底面面)以下下只只有有被被动动侧侧的的土土抗抗力力，，土土抗抗力力数数值值与与墙墙体体变变化化成成正正比比。。土抗力数值与墙体变化关系

§2.5结构计算（2）同同济济大大学学曾曾将将上上法法局局部部修修改改。。基本本假假定定是是：：1)墙体体作作无无限限长长的的弹弹性性体体。。2)已知知水水、、土土压压力力，，并并假定定为为三三角角形形分分布布3)开挖挖面面以以下下作作用用在在墙墙体体上上的的土土抗抗力力，，假假定定与与墙墙体体的的变变位位成成正正比比例例。。4)横撑撑(楼扳扳)设置置后后，，即即把把横横撑撑支支点点作作为为不不动动支支点点。。5)下道道横横撑撑设设置置以以后后，，认为为上上道道横横撑撑的的轴轴向向压压力力值值保保持持不不变变，，其其上上部部的的墙墙体体也也保保持持以以前前的的变变位位。。修改改后后土土抗抗力力数数值值与与墙墙体体变变化化关关系系（二二））支支护护内内力力随随开开挖挖过过程程而而变变化化的的计计算算方方法法该法法基基本本点点是是：：1．考考虑虑支支撑撑的的弹弹性性变变位位，，图图中中弹弹簧簧表表示示支支撑撑。。2．主主动动侧侧的的土土压压力力可可用用实实测测资资料料，，并并假假设设为为坐坐标标的的二二次次函函数数。。3．入入土土部部分分为为已已达达到到朗朗金金被被动动土土压压力力的的塑塑性性区区及及土土抗抗力力与与墙墙体体变变位位成成正正比比的的弹弹性性区区。。4．墙墙体体作作为为有有限限长长，，前前端端支支承承可可以以是是自自由由、、铰铰结结、、固固定定。。（三三））共共同同变变形形理理论论简简介介日本本的的森森重重龙龙马马提提出出了了墙墙体体变变位位对对土土压压力力产产生生增增减减的的计计算算方方法法被动动侧侧Pa＝P0十khδ≤≤Pp（被被动动土土压压力力））主动动侧侧Pβ＝P0—khδ≧≧Pa（主主动动土土压压力力））共同同变变形形体体a）第第一一次次开开挖挖结结束束时时的的标标准准状状态态b）标标准准状状态态下下的的变变位位c）根根据据δ计算算土土力力Pm=P0±kδδmd）进进行行土土压压力力修修正正共同同变变形形体体计计算算过过程程（四四））有有限限单单元元法法1、弹弹性性地地基基杆杆系系有有限限单单元元法法一般般将将基基坑坑底底面面以以上上的的墙墙体体理理想想化化为为单位位墙墙宽宽的的梁梁单单元元，将将入入土土部部分分墙墙体体作作为为文克克勒勒弹弹性性地地基基梁梁，其其水水平平向向基基床床系系数数沿沿深深度度的的变变化化可可以以是是线性性的的，也也可可以以是是常常数数值值或或其其它它假假想想的的图图形形。。将水平支撑，，各种斜度的的锚杆，墙顶顶的水平框架架梁、帽梁等等作为弹性支承的杆杆件，其单元截面面可换算成单位长度的截截面面积。悬臂式、单锚锚式、多层横横撑式、多锚锚式、格形的的挡土结构，，都可简化为为平面结构。。有限单元法计计算简图水平位移、弯矩、剪力随深度变化2、弹性地基薄板板有限单元法法一般将基坑底底面以上的墙墙体理想化为为薄板弯曲单元元，将入土部分分墙体作为文克勒弹性地地基上的薄板板单元。薄板单元可可为各向同性性，也可为各各向异性；支支撑或锚杆可可作为附加直直杆单元。该法可适用于于地下连续墙墙与梁、板、、柱等组合结结构分析。3、弹性地基薄壳壳有限单元法法将地下连续墙墙及上部结构构作为由三角角形薄板单元元组成的平面或空间壳壳体，将文克勒弹性地基基(被动侧土体)和其它杆件理理想化为与壳壳体单元节点点相连的附加加“弹簧”单单元。3、二维有限单元法施工步1：地下连续墙墙施作施工步2：开挖至地表表以下5.6米施工步3：放放坡开挖至地地表以下12.8米施工步4：坡面土钉及及挂网加固必须验算如下下两种应力：：在结构物完成成之后，作用在墙体体上的土压力力、水压力以以及作用在主主体结构物上上的垂直、水水平荷载等产产生的应力；；在施工阶段，由作用在临临时挡土墙上上的土压力、、水压力产生生的应力。§3地下连续墙兼作外墙时的设计由于横撑的支撑方方式与主体结结构和地下墙墙的结合状态态不同，施工时地下下墙应力与主主体结构物完完成之后的地下墙应力不不同。刚竣工时的地下墙应力力是施工期间间地下墙应力力与竣工之后后由作用在主主体结构（包包括地下墙在在内）上的外外力产生的应应力之和。竣工之后作用在主体结结构物上的外外力有：作用用在横撑上的的荷载、回填填土的土压力力、回填土及及板的自重、、地面活荷载载等。长期不考虑因因墙体位移而而产生的土压压力的变化。。有时还需要对对地下墙与主主体结构物因温差和干燥燥收缩引起的应力或或蠕变的影响响等进行验算算。§3.1单一墙的设计作用在单一墙墙上的荷载与与弯矩重合墙是把主主体结构的垂垂直边墙重合合在地下墙的的内侧，在内外墙之间间填充隔绝材材料使之不传传达剪力的结结构形式。可随着地下结结构物深度的的增大而增大大内墙的厚度度。§3.2重合墙的设计刚竣工时，按地下墙（（作为连续梁梁）与主体结结构相接触状态进行结构计算算。先计算地下墙墙与地下主体体结构边墙的的截面面积及及其截面惯矩矩，然后按刚度比例分分配截面内力力。长期土压力按静止土压力力计算。作用在重合墙墙上的荷载与与弯矩注：（2）中考虑与地地基的K值，把主体结结构的外侧看看作是由许多多锟轴支承起起来的板结构构，并且作用用着框架上的的荷载与去除除支撑后的反反作用力复合墙是把地地下墙与主体体结构的垂直直边墙做成一个整体体，即把地下墙墙的内侧凿毛毛并用剪力块块将地下墙与与主体结构物物连接起来。。竣工后，施工工期间的应力力已达到某一一程度，必须须增加内墙的的厚度，提高高内墙对外墙墙的刚度比。。但必须注意意到新旧混凝土之之间干燥收缩缩不同而产生生的应变差会使复合墙产产生较大的应应力。会由于横撑位位置和水平构构件的位置不同而引引起应力的变变化或发生温度应应力、收缩变变形应力等。。§3.3复合墙的设计作用在复合墙墙上的荷载与与弯矩复合墙上的应应力分离墙是在主主体结构物的的水平构件上设设置支点（根据情况，，也有时设在在垂直边墙的的中间），把把地下墙作为为该支点上的的连续梁，用用以抵抗外来来压力。§3.4分离墙的设计作用在分离墙墙上的荷载与与弯矩根据上部传下下荷载进行内内力分析和截截面计算之外外。要解决的关键键问题之一：：无桩的的地下下连续续墙与与有桩桩的地地铁车车站底底板的的变形协协调和和基本本的同同步沉沉降。。§3.5地下连续墙承重墙设计现今采采用的的设计计方法法之一一是根根据群群桩设设计理理论，，把地地下连连续墙墙模拟拟折算成成工程程桩的的方法法。即把地地下连连续墙墙的垂垂直承承载能能力，，通过过等量量代换换计算算方法法；将地下下连续续墙模模拟折折算成成若干干根工工程桩桩，布置置在基基础底底板的的周边边上；；将桩、、土、、底板板三位位一体体视为为共同结结构的的复合合基础础，利用用有关关的计计算机机程序序，来来计算算底板板的内内力、、桩端端轴力力以及及总体体沉降降。§3.5地下连续墙设计理论地下连连续墙墙的壁壁侧摩摩阻力力与上上层性性质和和端阻阻力之之间存存在着着互相相影响响的关关系，，端阻力力的大大小会会影响响到壁壁侧摩摩阻力力的发发挥和和分布布。加荷初初期，，荷载载大部部分由由壁侧侧摩阻阻力承承担，传递递到墙墙底的的荷载载很小小，当当壁侧侧摩阻阻力达达到极极限后后，墙墙顶荷荷载再再增加加则主主要由由端阻阻力承承担。。当壁壁侧摩摩阻力力达到到极限限时，，端阻阻力约约占荷荷载的的20%~40%。壁侧摩摩阻力力全部部发挥挥需要要的位位移较较小；；端阻力力全部部发挥挥，则则需要要较大大的位位移。施工接接头和和结构构接头头。施工接接头是浇筑筑地下下连续续墙时时连接接两相相邻单单元墙墙间的的接头头；结构接接头是已竣竣工的的地下下连续续墙墙墙体与与地下下结构构物其其它构构件(粱、柱柱、楼楼板等等)相连接接的接接头。。§4地下连续墙接头设计（一））施工工接头头施工接接头应应满足足受力和和防渗渗的要要求，，并要要求施施工简简便、、质量量可靠靠。1．直接连连接构构成接接头：单元元槽段段挖成成后，，随即即吊放放钢筋筋笼，，浇灌灌混凝凝土。。混凝凝土与与末开开挖土土体直直接接接触。。在开开挖下下一单单元槽槽段时时，用用冲击击锤等等将与与土体体相接接触的的混凝凝土改改造成成凹凸凸不平平的连连接面面，再再浇灌灌混凝凝土形形成所所谓““直接接接头头”。。2．使用用接头管管（也称称锁口口管））建成成接头头；一一期单单元槽槽段挖挖成后后，于于槽段段的端端头吊吊放入入接头头管，，槽内内吊放放钢筋筋笼、、浇灌灌混凝凝土，，再拔拔出接接头管管，使使端部部形成成半圆圆形表表面。。继续续施工工就能能形成成两相相邻单单元槽槽段的的接头头。接头管管大多为为圆形形，此外外还有有缺口口圆形形的、、带翼翼的、、带凸凸榫的的等。。接头管管的外外径应应不小小于设设计混混凝土土墙厚厚的93％以上上。除除特殊殊情况况外，，一般般不用用带翼翼的接接头管管，因因为使使用这这种接接头管管泥浆浆容易易淤积积在翼翼的旁旁边影影响工工程质质量。。带凸凸榫的的接头头管也也很少少使用用。3．使用用接头箱箱建成成的接头头施工方方法与与接头头管法法相仿仿。一期单单元槽槽段挖挖成后后即放放下接接头箱箱，再再吊放放下钢钢筋笼笼。由于接接头箱箱在浇浇灌混混凝土土的一一侧是是敞开开的，，故可将钢钢筋笼笼端头头的水水平钢钢筋插插入接接头箱箱内。。浇灌混混凝土土时，，由于于接头头箱的的敞开开口被被焊在在钢筋筋笼上上的钢钢板所所遮蔽蔽，因因而阻阻挡混混凝土土进入入接头头箱内内。接接头箱箱拨出出后再再开挖挖二期期单元元槽段段，吊吊放二二期墙墙段钢钢筋笼笼，浇浇灌混混凝土土形成成接头头，采采用这这种接接头方方法，，可使使两相相邻单单元墙墙段的的水平钢钢筋交交错搭搭接（虽然然不及及钢筋筋间