地下连续墙施工方法

地下连续墙结构地下连续墙施工方法，又称槽壁法（diaphragmwall或slotwall）。自1950年意大利开始在水库大坝中修建地下连续墙这一技术取得了突飞猛进的发展。地下连续墙尺寸一般厚度不超过0.6m，深度不过20m。到了20世纪80年代，由于技术设备的提高，该技术得到急速发展。墙厚超出1.2m，深度超出l00m的地下连续墙不断涌现。到了90年代，由于成功研制并使用了水平多轴铣槽机，出现了超厚(3.20m)和超深(170m)的地下连续墙结构。已建成的日本东京湾跨海大桥的川崎人工岛(墙厚2.8m，直径108m)的地下连续墙基础，最大深度已达l40m。§1概述人工岛施工现场地下连续墙施工（1991.3—1992.10） 墙厚：2.8m,深度：120m人工岛内部开挖（1992.11—1993.10） 314000m3，结构底板厚6m，V=44000m3，

侧壁厚4m,V=60000m3地下连续墙技术引入我国是在20世纪50年代末，也是首先在水利水电工程中采用.我国早在1958年就采用排桩式地下连续墙作为水坝防渗墙，并在1974年试用排桩式地下连续墙建造煤矿竖井获得成功。近20多年来，地下连续墙技术无论在工程实践中，还是在理论研究上都获得了很大成就。尤其是连续墙施工设备及工艺的发展使得连续墙施工的深度越来越大.近年来国内施工的工程实例如长江润扬大桥、阳逻长江大桥等锚碇基础深基坑中连续墙最大深度达到60米甚至以上，为我国超深大基坑围护提供了强大的技术支持。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种特殊的挖槽设备，沿着深开挖工程的周边(例如地下结构的边墙)，依靠泥浆(又称稳定液)护壁的支护，开挖一定槽段长度的沟槽；再将钢筋笼放入沟槽内。采用导管在充满稳定液的沟槽中进行混凝土浇筑，将稳定液置换出来。相互邻接的槽段，由特别接头（施工接头）进行连接。a）沟槽开溶b)安设接头管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满着特殊液体作为沟槽的支护。这个液体最初使用的是膨润土和水的溶解物（该液体名称很多，如触变泥浆、泥浆、稳定液、安定液等）。最近为了增加稳定液的机能和防止其机能的降低，不仅使用膨润土，而且还投入一些添加物组成混合液，这种混合物仍简称稳定液或泥浆。（一）地下连续墙优点

1. 可减少工程施工时对环境的影响。施工时振动少，噪声低；能够紧邻相近的建筑及地下管线施工，对沉降及变位较易控制；2. 地下连续墙的墙体刚度大、整体性好，因而结构和地基变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构；3. 地下连续墙为整体连续结构，加上现浇墙壁厚度一般不少于60cm，钢筋保护层又较大，故耐久性好，抗渗性能亦较好；4. 可实行逆作法施工，有利于施工安全，并加快施工进度，降低造价。5、适用于多种地质情况。§1.2地下连续墙的特点及适用场合（二）地下连续墙缺点

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. 地质条件和施工的适应性问题。地下连续墙可适用于各种地层，但最适应的还是软塑、可塑的粘性土层。当地层条件复杂时，还会增加施工难度和影响工程造价；3、现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙，如果对墙面要求较髙，虽可使用喷浆或喷砂等方法进行表面处理或另作衬壁来改善，但也增加工作量；4.

槽壁坍塌问题。引起槽壁坍塌的原因，可能是地下水位急剧上升，护壁泥浆液面急剧下降，有软弱疏松或砂性夹层，以及泥浆的性质不当或者已经变质，此外还有施工管理等方面的因素。槽壁坍塌轻则引起墙体混凝土超方和结构尺寸超出允许的界限，重则引起相邻地面沉降、坍塌，危害邻近建筑和地下管线的安全。5、地下连续墙如单纯用作施工期间的临时挡土结构，不如采用钢板桩等一类可拔出重复使用的围护结构经济。（三）地下下连续墙适适用条件地下连续墙墙是一种比比钻孔灌注注桩和深层层搅拌桩造造价昂贵的的结构形式式，对其选选用，必须须经过技术术经济比较较，确实认认为是经济济合理，因因地制宜时时，才可采采用。1.基坑深度大大于10m；2.软土地基或或砂土地基基；3.在密集的建筑筑群中施工工基坑，对周围地地面沉降，，建筑物的的沉降要求求需严格限限制时，宜宜用地下连连续墙；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%。最终应由由结构计算算、复核结结果决定。。（一）弹性性法墙体作为无无限长的弹弹性体，用用微分方程程求解，主主动侧的土土压力为已已知，但入入土面(开挖底面)以下只有被被动侧的土土抗力，土土抗力数值值与墙体变变化成正比比。土抗力数值与墙体变化关系

§2.5结构计算（2）同济大学学曾将上法法局部修改改。基本假定是是：1)墙体作无限限长的弹性性体。2)已知水、土土压力，并并假定为三角角形分布3)开挖面以下下作用在墙墙体上的土土抗力，假假定与墙体体的变位成成正比例。。4)横撑(楼扳)设置后，即即把横撑支支点作为不不动支点。。5)下道横撑设设置以后，，认为上道横横撑的轴向向压力值保保持不变，，其上部的的墙体也保保持以前的的变位。修改后土抗抗力数值与与墙体变化化关系（二）支护护内力随开开挖过程而而变化的计计算方法该法基本点点是：1．考虑支撑撑的弹性变变位，图中中弹簧表示示支撑。2．主动侧的的土压力可可用实测资资料，并假假设为坐标标的二次函函数。3．入土部分分为已达到到朗金被动动土压力的的塑性区及及土抗力与与墙体变位位成正比的的弹性区。。4．墙体作为为有限长，，前端支承承可以是自自由、铰结结、固定。。（三）共同同变形理论论简介日本的森重重龙马提出出了墙体变变位对土压压力产生增增减的计算算方法被动侧Pa＝P0十khδ≤Pp（被动土压压力）主动侧Pβ＝P0—khδ≧Pa（主动土压压力）共同变形体体a）第一次开开挖结束时时的标准状状态b）标准状态态下的变位位c）根据δ计算土力Pm=P0±kδmd）进行土压压力修正共同变形体体计算过程程（四）有限限单元法1、弹性地基基杆系有限限单元法一般将基坑坑底面以上上的墙体理理想化为单位墙宽的的梁单元，将入土部部分墙体作作为文克勒弹性性地基梁，其水平向向基床系数数沿深度的的变化可以以是线性的，也可以是是常数值或或其它假想想的图形。。将水平支撑撑，各种斜斜度的锚杆杆，墙顶的的水平框架架梁、帽梁梁等作为弹性支承的的杆件，其单元截截面可换算算成单位长度的的截面面积积。悬臂式、单单锚式、多多层横撑式式、多锚式式、格形的的挡土结构构，都可简简化为平面面结构。有限单元法法计算简图图水平位移、弯矩、剪力随深度变化2、弹性地基薄薄板有限单单元法一般将基坑坑底面以上上的墙体理理想化为薄板弯曲单单元，将入土部部分墙体作作为文克勒弹性性地基上的的薄板单元元。薄板单元元可为各向向同性，也也可为各向向异性；支支撑或锚杆杆可作为附附加直杆单单元。该法可适用用于地下连连续墙与梁梁、板、柱柱等组合结结构分析。。3、弹性地基薄薄壳有限单单元法将地下连续续墙及上部部结构作为为由三角形形薄板单元元组成的平面或空间间壳体，将文克勒弹性地地基(被动侧土体体)和其它杆件件理想化为为与壳体单单元节点相相连的附加加“弹簧””单元。3、二维有限单元法法施工步1：地下连续续墙施作施工步2：开挖至地地表以下5.6米施工步3：：放坡开挖挖至地表以以下12.8米施工步4：坡面土钉钉及挂网加加固必须验算如如下两种应应力：在结构物完完成之后，作用在墙墙体上的土土压力、水水压力以及及作用在主主体结构物物上的垂直直、水平荷荷载等产生生的应力；；在施工阶段段，由作用在在临时挡土土墙上的土土压力、水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撑方式与主主体结构和和地下墙的的结合状态态不同，施工时地地下墙应力力与主体结结构物完成成之后的地下墙应力力不同。刚竣工时的地下墙应应力是施工工期间地下下墙应力与与竣工之后后由作用在在主体结构构（包括地地下墙在内内）上的外外力产生的的应力之和和。竣工之后作用在主体体结构物上上的外力有有：作用在在横撑上的的荷载、回回填土的土土压力、回回填土及板板的自重、、地面活荷荷载等。长期不考虑虑因墙体位位移而产生生的土压力力的变化。。有时还需要要对地下墙墙与主体结结构物因温差和干干燥收缩引起的应力力或蠕变的的影响等进进行验算。。§3.1单一墙的设计作用在单一一墙上的荷荷载与弯矩矩重合墙是把把主体结构构的垂直边边墙重合在在地下墙的的内侧，在内外墙之之间填充隔隔绝材料使使之不传达达剪力的结结构形式。可随着地下下结构物深深度的增大大而增大内内墙的厚度度。§3.2重合墙的设计刚竣工时，按地下墙墙（作为连连续梁）与与主体结构构相接触状态态进行结构计计算。先计算地下下墙与地下下主体结构构边墙的截截面面积及及其截面惯惯矩，然后后按刚度比例例分配截面面内力。长期土压力力按静止土压压力计算。作用在重合合墙上的荷荷载与弯矩矩注：（2）中考虑与与地基的K值，把主体体结构的外外侧看作是是由许多锟锟轴支承起起来的板结结构，并且且作用着框框架上的荷荷载与去除除支撑后的的反作用力力复合墙是把把地下墙与与主体结构构的垂直边边墙做成一个整整体，即把地下下墙的内侧侧凿毛并用用剪力块将将地下墙与与主体结构构物连接起起来。竣工后，施施工期间的的应力已达达到某一程程度，必须须增加内墙墙的厚度，，提高内墙墙对外墙的的刚度比。。但必须注注意到新旧混凝土土之间干燥燥收缩不同同而产生的的应变差会使复合墙墙产生较大大的应力。。会由于横撑撑位置和水水平构件的的位置不同而而引起应力力的变化或发生温度度应力、收收缩变形应应力等。§3.3复合墙的设计作用在复合合墙上的荷荷载与弯矩矩复合墙上的的应力分离墙是在在主体结构构物的水平构件上上设置支点点（根据情况况，也有时时设在垂直直边墙的中中间），把把地下墙作作为该支点点上的连续续梁，用以以抵抗外来来压力。§3.4分离墙的设计作用在分离离墙上的荷荷载与弯矩矩根据上部传传下荷载进进行内力分分析和截面面计算之外外。要解决的关关键问题之之一：无桩的地下下连续墙与与有桩的地地铁车站底底板的变形协调和和基本的同同步沉降。。§3.5地下连续墙承重墙设计现今采用的的设计方法法之一是根根据群桩设设计理论，，把地下连连续墙模拟拟折算成工程程桩的方法法。即把地下连连续墙的垂垂直承载能能力，通过过等量代换换计算方法法；将地下连续续墙模拟折折算成若干干根工程桩桩，布置在基基础底板的的周边上；；将桩、土、、底板三位位一体视为为共同结构的的复合基础础，利用有关关的计算机机程序，来来计算底板板的内力、、桩端轴力力以及总体体沉降。§3.5地下连续墙设计理论地下连续墙的的壁侧摩阻力力与上层性质质和端阻力之之间存在着互互相影响的关关系，端阻力的大小小会影响到壁壁侧摩阻力的的发挥和分布布。加荷初期，荷荷载大部分由由壁侧摩阻力力承担，传递到墙底底的荷载很小小，当壁侧摩摩阻力达到极极限后，墙顶顶荷载再增加加则主要由端端阻力承担。。当壁侧摩阻阻力达到极限限时，端阻力力约占荷载的的20%~40%。壁侧摩阻力全全部发挥需要要的位移较小小；端阻力全部发发挥，则需要要较大的位移移。施工接头和结结构接头。施工接头是浇筑地下连连续墙时连接接两相邻单元元墙间的接头头；结构接头是已竣工的地地下连续墙墙墙体与地下结结构物其它构构件(粱、柱、楼板板等)相连接的接头头。§4地下连续墙接头设计（一）施工接接头施工接头应满满足受力和防渗的的要求，并要要求施工简便便、质量可靠靠。1．直接连接构成成接头：单元槽段挖挖成后，随即即吊放钢筋笼笼，浇灌混凝凝土。混凝土土与末开挖土土体直接接触触。在开挖下下一单元槽段段时，用冲击击锤等将与土土体相接触的的混凝土改造造成凹凸不平平的连接面，，再浇灌混凝凝土形成所谓谓“直接接头头”。2．使用接头管（也称锁口管管）建成接头头；一期单元元槽段挖成后后，于槽段的的端头吊放入入接头管，槽槽内吊放钢筋筋笼、浇灌混混凝土，再拔拔出接头管，，使端部形成成半圆形表面面。继续施工工就能形成两两相邻单元槽槽段的接头。。接头管大多为圆形，此外还有缺缺口圆形的、、带翼的、带带凸榫的等。。接头管的外径径应不小于设设计混凝土墙墙厚的93％以上。除特特殊情况外，，一般不用带带翼的接头管管，因为使用用这种接头管管泥浆容易淤淤积在翼的旁旁边影响工程程质量。带凸凸榫的接头管管也很少使用用。3．使用接头箱建成的接头施工方法与接接头管法相仿仿。一期单元槽段段挖成后即放放下接头箱，，再吊放下钢钢筋笼。由于接头箱在在浇灌混凝土土的一侧是敞敞开的，故可将钢筋笼端端头的水平钢钢