地下连续墙结构

9地下连续墙结构9.1概述9.2地下连续墙挡土墙设计9.3地下连续墙兼作外墙时的设计9.4地下连续墙接头设计9.1概述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。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） 314,000m3，结构底板厚6m，V=44,000m3，

侧壁厚4m,V=60,000m3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:>10m9.1.1地下连续墙的施工方法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。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。9.1.2地下连续墙的特点及适用场合（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. 可逆作法施工，有利施工安全，加快施工进度，降低造价。5、适用于多种地质情况。（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.

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。（二）地下连续墙缺点

4、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；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）地下连续墙适用条件是一种比钻孔灌注桩和深层搅拌桩造价昂贵的结构形式，经过技术经济比较，确实经济合理，因地制宜时，才采用。1. 基坑深度大于10m；2. 软土地基或砂土地基；3. 在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面沉降，建筑物的沉降要求需严格限制时，宜用地下连续墙；4. 围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，且对抗渗有较严格要求时，宜用地下连续墙；5. 采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。9.2地下连续墙挡土墙设计设计一般包括：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，连续接头设计等内容。地下连续墙设计计算的主要内容包括：1、确定荷载，包括土压力、水压力等。2、确定地下连续墙的入土深度。3、槽壁稳定验算根据已选定的地下连续墙入土深度，假定槽段长度，即可进行槽壁稳定的验算。4、地下连续墙静力计算5、配筋计算，构件强度验算，裂缝开展验算，垂直接头计算9.2.1荷载施工阶段的荷载主要指基坑开挖阶段的水土压力，地面施工荷载、逆作法施工时的上部结构传递的垂直承重荷载等。使用阶段的荷载，包括使用阶段的水土压力，主体结构使用阶段传递的恒载和活载等。施工及使用阶段的水土压力大小是荷载确定的关键。地下连续墙的计算理论是从古典的假定土压力为已知，不考虑墙体变形，不考虑横撑变形；逐渐发展到考虑墙体变形，考虑横撑变形，直至考虑土体与结构的共同作用，土压力随墙体变化而变化。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)地下连续墙计算方法综合 表9-1土压力类别相对位移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与土压力的关系地下墙的位移与土压力的分布图9.2.2槽幅设计槽幅是指地下连续墙一次开挖成槽的槽壁长度。槽幅设计的内容包括槽壁长度的确定及槽段划分。槽壁长度最好与施工所选用的连续墙成槽设备的尺寸（抓斗张开尺寸、钻挖设备的宽度等）成模数关系，最小不得小于一次抓挖（钻挖）的宽度，而最大尺寸则应根据槽壁稳定性确定。常用的槽幅为3-6米。地层稳定性越好，槽幅可设计得越长，但考虑到施工工效及槽壁稳定的时效，一般不超过8米。（一）槽壁稳定性验算理论分析及经验公式法两种，理论计算一般采用楔形体破坏面假定，计算相对繁琐，工程中应用较多的是经验公式。1、梅耶霍夫(G.G.Meyerhof)经验公式法

临界深度：槽壁的塌胆坍安全系裳数P0m、P1m分别为宜开挖的外侧(土压力)和内侧(泥浆压戒力)槽底水报平压力杜强度。横向变后形2、非粘性土讯的经验公它式对于无粘休性的砂土(c＝0)，安全系像数（与槽壁深关度无关）：（二）槽行段划分槽段划分应结合歉成槽施周工顺序魂、连续在墙接头会形式、粥主体结敏构布置缘瑞及设缝林要求等绩确定。连续墙接头位置济应避开预参留钢筋或衔接驳器位锋置，并应诵尽量与塞结构缝管位置吻帝合。另外还钢应考虑灯地下连童续墙分期施饥工的接艰头预留悲位置的影响给等。在当采用公赤母槽段趣前后连荷续相接震的连续滔墙施工缩慧中，第一副筑槽段的瞒确定较帖为重要延。9.2锤.3导墙设计指地下裙连续墙液开槽施宇工前，填沿连续逼墙轴线养方向全劫长周边喊设置的导向槽。导墙一跨般采用修“┓┏瓶“形现麦浇钢筋固砼，导拦墙厚度城一般为200梁-30何0mm蓄,混凝土一凡般采用C20。导墙深度顶以墙脚进两入原状土徒不小于300m闪m为宜，粱导墙顶昼面高出弊地面100~秆200m灭m，防止周围源的散水流各入槽段内。导墙宽动度要求互大于地赢下连续捆墙的设阴计宽度50mm。9.2碗.4连续墙深填度及厚度披的初选（一）晃连续墙俯深度的跃确定连续墙深送度由入土咏深度决定。连续墙入好土深度（氏基坑底以吵下深度）曾与基坑开老挖深度的认比值称为入土比。由基坑围苏护结构的野稳定性验煤算方法确摔定，一般梅取为0.7~业1.0；可先由扭以下两侦种古典针的稳定框判别方脱法直接纲计算得绒到一个车初值,然后通桥过基坑稳鹅定性验各算最终胜确定合理的稿入土比策。a）板柱底牧端为自由摇的稳定状瓦态b）板桩底管端为嵌固著的稳定状因态悬臂式板射桩有撑或列锚的板俊桩假想梁译法弹性曲屡线法反弯点Q（二）惑连续墙梯厚度的喷确定连续墙厚晌度应根据讯连续墙不扒同阶段的肚受力大小烛、变形及裂组缝控制要求等废确定。几种常诞用尺寸：600结mm,深800祝mm,线100反0mm至,1绞200够mm等。连续墙结伯构设计计椅算前可以咐根据工程无经验预先首设定，一碍般为基坑开根挖深度悼的3~5罪%。最终应返由结构计号算、复核浓结果决定虏。9.2与.5结构计芦算（一）弹蹲性法墙体作为秧无限长的页弹性体，仙用微分方菊程求解，竖主动侧的踏土压力为该已知，但杀入土面(开挖底面)以下只有意被动侧的系土抗力，土抗力救数值与倾墙体变闪位成正隶比。基本假定稍是：1)墙体作愧无限长珍的弹性影体2)已知水、嗽土压力，假定为概三角形驳分布；3)开挖面团以下作授用在墙败体上的漆土抗力若，假定与竖墙体的婆变位成肉正比例；4)横撑(楼扳)设置后拐，即把宽横撑支乖点作为副不动支塞点；5)下道横撑疾设置以后三，认为上电道横撑甩的轴向毅压力值术保持不抄变，其歇上部的术墙体也串保持以读前的变策位。（2）同济大店学曾将上生法局部修氧改。（三）躁共同变捆形理论热简介日本的释森重龙邪马提出预了墙体变位匀对土压力倒产生增减米的计算方陡法。被动侧Pa＝P0十khδ≤Pp（被动架土压力颂）主动侧Pβ＝P0—khδ≧Pa（主动德土压力迅）a）第一喷次开挖锹结束时卵的标准续状态；b）标准坡状态下瞧的变位殊；c）根据δ计算土力Pm=P0±kδm；d）进行蛮土压力栏修正（四）有坦限单元法1、弹性地届基杆系溉有限单纲元法一般将恐基坑底薯面以上娱的墙体贝理想化黄为单位墙醉宽的梁辰单元，将入土监部分墙体做作为文克勒弹性地鸽基梁，其水平向基晓床系数沿深度锤的变化型可以是线性的，也可以北是常数值宾或其它假乳想的图形怕。将水平雨支撑，裳各种斜侨度的锚杀杆，墙盘顶的水惯平框架央梁、帽惧梁等作珠为弹性支承舟的杆件，其单投元截面砌可换算兔成单位长度容的截面面钉积。预位移何法、施微工开挖辰步增量秀法悬臂式、骨单锚式、灯多层横撑宏式、多锚射式、格形麦的挡土结只构，都可花简化为平洪面结构。2、弹性地链基薄板凡有限单鸽元法一般将基屠坑底面以永上的墙体艺理想化为薄板弯令曲单元，将入仇土部分批墙体作凤为文克勒亦弹性地遵基上的视薄板单森元。薄板戒单元可尸为各向碗同性，案也可为病各向异倚性；支慌撑或锚迹杆可作疼为附加令直杆单见元。该法可逼适用于头地下连乞续墙与哑梁、板互、柱等乖组合结遥构分析。3、弹性地基小薄壳有限嗓单元法将地下连芒续墙及上败部结构作消为由三角圆形薄板单帜元组成的平面或爪空间壳俯体，将文克勒弹余性地基(被动侧且土体)和其它绸杆件理个想化为尝与壳体很单元节报点相连恼的附加向“弹簧优”单元姑。4、二维有限单剪元法施工步三效：放坡开奴挖至地表哲以下12.8米施工步1：地下兽连续墙惕施作施工步2：开挖至息地表以下5.6米施工步4：坡面路土钉及繁挂网加旅固419.3地下连续善墙兼作外纽奉墙时的设狼计必须验算工如下两种馋应力：在结构刻物完成嫁之后，作用纸在墙体夫上的土最压力、塔水压力牵以及作津用在主奔体结构著物上的怖垂直、抓水平荷秘载等产饮生的应管力；在施工亩阶段，由作定用在临陪时挡土脉墙上的掉土压力是、水压傅力产生裤的应力皱。9.3昼.1单一墙梦的设计由于横撑的野支撑方续式与主芒体结构承和地下陆墙的结青合状态罩不同，施工体时地下既墙应力赏与主体筑结构物昏完成之圆后的地下墙应立力不同。刚竣工谢时地下墙应记力是施工企期间地下探墙应力与宁竣工之后蹄由作用在交主体结构带（包括地骄下墙在内厚）上的外委力产生的条应力之和盾。竣工之员后作用在主原体结构物崇上的外力勇有：作用方在横撑上校的荷载、窝回填土的神土压力、尚回填土及误板的自重偏、地面活只荷载等。长期不遣考虑因努墙体位漠移而产谋生的土俯压力的债变化。有时还需饶要对地下渴墙与主体恩结构物因温差歪和干燥鄙收缩引起的峰应力或冻蠕变的学影响等堂进行验赞算。图9-13作用在单一墙上的荷载与弯矩9.3.蹈2重合墙的湖设计重合墙源是把主壮体结构伏的垂直丢边墙重依合在地境下墙的举内侧，在内外墙钟之间填充杆隔绝材料召使之不传嘴达剪力的翅结构形式。可随着蓄地下结蛛构物深泪度的增食大而增辟大内墙纱的厚度石。刚竣工时，按地下促墙（作为老连续梁）齿与主体结励构相接触状卡态进行结构纽奉计算。先计算地拐下墙与地晨下主体结机构边墙的冻截面面积它及其截面剃惯矩，然怨后按刚度比茎例分配截份面内力。长期土压跌力按静止测土压力销计算。注：（2）中考虑与地基的K值，把主体结构的外侧看作是由许多锟轴支承起来的板结构，并且作用着框架上的荷载与去除支撑后的反作用力图9-14作用在重合墙上的荷载与弯矩9.3刻.3复合墙的鱼设计复合墙继是把地扭下墙与供主体结谈构的垂铸直边墙做成一尺个整体，即把地室下墙的内侧凿着毛并用假剪力块叨将地下废墙与主塞体结构妥物连接厉起来。竣工后，参施工期间塞的应力已援达到某一叨程度，必围须增加内碰墙的厚度旅，提高内捕墙对外墙刻的刚度比皆。但必须形注意到新旧混凝枝土之间干矿燥收缩不踪蝶同而产生留的应变差会使复合婆墙产生较牺大的应力剑。会由于横备撑位置和衔水平构件模的位置不同矩而引起应免力的变化或发生惧温度应浇力、收巧缩变形筹应力等包。图9-15作用在复合墙上的荷载与弯矩图9-16复合墙上的应力9.3稼.4分离墙的卖设计分离墙是牙在主体结凡构物的水平构蓬件上设她置支点（根据垂情况，鸦也有时椅设在垂爷直边墙梨的中间辣），把疤地下墙仓作为该锈支点上殿的连续那梁，用绞以抵抗洁外来压鬼力。图9-17作用在分离墙上的荷载与弯矩9.3蓄.5地下连续芳墙承重墙节设计根据上蜡部传下叫荷载进安行内力敞分析和卧截面计吴算之外贱；要解决的导关键问题挺之一：无桩的地跟下连续墙兴与有桩的增地铁车站期底板的变形协刻调和基跟本的同狠步沉降孤。9.3.棍5地下连踩续墙承梢重墙设健计现今采用糖的设计方棍法之一是帖根据群桩打设计理论轮，把地下烫连续墙模悬拟折算成工鸦程桩的方稠法。即把地获下连续段墙的垂乐直承载拍能力，愉通过等畅量代换然计算方篇法；将地下删连续墙炉模拟折鄙算成若吓干根工尚程桩，布置肚在基础然底板的猎周边上倦；将桩、土激、底板三藏位一体视纯为共同结介构的复旗合基础，利用有拾关的计算咱机程序，饰来计算底尺板的内力汇、桩端轴饰力以及总贩体沉降。地下连续帝墙的壁侧帖摩阻力与私上层性质扁和端阻力大之间存在半着互相影井响的关系或，端阻力的朴大小会影吗响到壁侧劫摩阻力的牲发挥和分陵布。加荷初期拳，荷载大蚊部分由壁还侧摩阻力样承担，传递火到墙底苗的荷载催很小，希当壁侧皇摩阻力贡达到极趋限后，偶墙顶荷板载再增辆加则主得要由端架阻力承贞担。当懒壁侧摩茧阻力达齐到极限柄时，端阻力约枣占荷载的20%~盖40%。壁侧摩阻帽力全部发责挥需要的辨位移较小呀；端阻力侵全部发染挥，则危需要较威大的位死移。9.4地下连焦续墙接欧头设计施工接头剧和结构接应头。施工接头是浇筑蛛地下连巾续墙时滴连接两纽奉相邻单著元墙间慈的接头示；结构接头是已竣工雁的地下连您续墙墙体而与地下结渴构物其它伶构件(梁、柱岛、楼板绵等)相连接床的接头窃。（一）施训工接头施工接头逆应满足受力和顶防渗的照要求，连并要求奴施工简象便、质摔量可靠老。1．直接连砍接构成黑接头：单元心槽段挖激成后，誉随即吊留放钢筋善笼，浇租灌混凝生土。混兔凝土与阁末开挖完土体直贱接接触盘。在开忽挖下一妖单元槽愉段时，南用冲击幕锤等将朴与土体挖相接触喘的混凝命土改造顶成凹凸珍不平的壳连接面云，再浇烘灌混凝腥土形成草所谓“挣直接接荷头”。2．使用接头管（也称挤锁口管掀）建成础接头；脆一期单播元槽段块挖成后胜，于槽阴段的端勺头吊放翅入接头匠管，槽毙内吊放逃钢筋笼泊、浇灌晃混凝土肤，再拔餐出接头佳管，使先端部形购成半圆愁形表面触。继续京施工就喇能形成肆两相邻鹅单元槽替段的接素头。接头管大多为圆尝形，此外还拿有缺口圆事形的、带路翼的、带朋凸榫的等红。接头管的总外径应不荡小于设计棒混凝土墙浙厚的93％以上惭。除特我殊情况密外，一挑般不用槽带翼的格接头管犁，因为塘使用这掘种接头膝管泥浆昼容易淤些积在翼诸的旁边三影响工败程质量惕。带凸澡榫的接运头管也谢很少使基用。3．使用接头箱建监成的接头施工方法附与接头管顶法相仿。一期单脑元槽段航挖成后蛇即放下击接头箱匪，再吊滚放下钢居筋笼。由于接湾头箱在预浇灌混梨凝土的六一侧是除敞开的喇，故可将钢芽筋笼端涛头的水悼平钢筋娃插入接仔头箱内搂。浇灌混凝雾土时，由妙于接头箱啄的敞开口上被焊在钢两筋笼上的协钢板所遮悄蔽，因而谣阻挡混凝趟土进入接烧头箱内。御接头箱拨斧出后再开合挖二期单凳元槽段，鸣吊放二期堵墙段钢筋钓笼，浇灌渠混凝土形滚成接头，尚采用这种刃接头方法棵，可使两浩相邻单元抹墙段的水平钢俘筋交错粪搭接（虽然往不及钢同筋间直应接绑扎头或焊接塞），但找也能使栗墙体结门构连成脊整体。4．用隔板建罢成的接头按隔板的吉形状可分秒作：平隔森板、V形隔板厘和榫形朽隔板。气按水平笨钢筋的习关系可宏分成：熊搭接接土头和不速搭接接微头。5．用预制童构件建说成的接朝头搭接接母头和不勿搭接接娃头使用接像头箱建储成的接镰头波形钢膊板接头钢筋混落凝土的（图9-23中a）；钢暑筋混凝暑土和钢愚材组合捡而成的骄（图9-2健3中b），或顾全部用蛋钢材制巨成的（匀图9-23中c）(二)结构接头乒：