地下连续墙设计施工

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1、地下连续墙,1.概述,2.地下连续墙的类型,3.地下连续墙的设计及其应注意的问题,4.地下连续墙施工,概述,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。,1.墙体刚度大、整体性好,防渗截水性能好； 2.施工时振动小、噪声低，对周边的地基无扰动； 3.不用开挖大量的土方量，降低造价，可昼夜施工，缩短工期； 4.施工期间不需降水，不需挡土护坡，不需立模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体； 5.适用于多种地质条件，可用作刚性基础代替桩基础、沉井和沉箱基础；

2、6.结构变形和地基土变形较小，能够紧邻已有建筑物及地下管线开挖深、大基坑，尤其在城市建(构)筑物密集的地区，为防止对邻近建筑物安全稳定的影响，地下连续墙更显示出它的优越性。 7.占地少，可充分利用建筑红线以内有限的地面和空间 8.可用于逆作法施工。 9.工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。,地下连续墙的主要优点：,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的外墙时，尚需加工处理或另作衬壁。 4. 在城市施工时，废泥浆的处理

3、比较麻烦。,1.第一大跨径: 1490米 2.第一大锚碇: 6.8万吨, 3.第一特大深基坑: 69米50米50米 4.第一高塔: 215.58米（73层楼高) 5.第一长缆: 缠丝总长度近3200公里 6.第一重钢箱梁: 21000余吨 7.第一大面积钢桥面铺装: 70800平方米 8.第一座刚柔相济的组合型桥梁,润扬长江公路大桥 创国内八个第一 (世界第三),(缠丝相当于3倍北京至上海的距离。完成的两根主缆每根长2600米，为国内第一长缆，分别由184股、每股127丝、每丝直径5.3毫米的镀锌钢丝组成，所用钢丝总数达23368根，总长度6075万6800米，可以绕地球3圈。),造价:57.

4、8亿元,2 .地下连续墙的类型,1.按墙的用途可分为临时挡土墙、用作主体结构一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边形基础兼作墙体的地下连续墙。 2.按成墙方式可分为桩排式、壁板式、组合式。 3.按挖槽方式大致可分为抓斗式、冲击式、回转式。,一 地下连续墙受力特点 施工阶段和使用阶段几种典型的工作状态： 槽段土方开挖阶段 槽段侧壁的稳定性 地下连续墙浇筑形成 开挖前的受力状态 基坑第一层开挖 悬臂受力状态、地面侧向位移 基坑土方开挖阶段 墙的结构强度、基坑稳定及变形量 基坑土方工程结束 基坑底部隆起、基坑整体失稳 工程竣工 水土压力和上部地面建筑的垂直载荷共同作用下的强度和变形,第二节 结构

5、设计,二 结构体系的破坏形式 稳定性破坏 整体失稳 基坑底隆起 管涌及流沙 强度破坏 支撑强度不足或压屈 墙体强度不足 变形过大,第二节 结构设计,三 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

6、联结强度验算和构造处理。,（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。,四 荷载确定,（二）使用阶段 水土压力； 主体结构传递的恒载和活载。 水土压力的确定是荷载确定的关键！,某些规范规定土压力分布应按入土深度和墙体侧向位移选用。如港口工程地下连续墙结构设计与施工规程（JTJ 303- 2003），上海市基坑工程设计规程等。 土压力类别与墙体位移/基坑深度H 的关系,水土压力计算规定,（一）槽幅：一次成槽的槽壁长度 槽壁长度 槽段划分,五 槽幅设计,（二）槽壁长度确定规定 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。 目前

7、常用为36m,一般不超过8m。 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,（三）槽幅稳定性验算 梅耶霍夫经验公式法 临界深度Hcr,五 槽幅设计,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。,（三）槽幅稳定性验算 梅耶霍夫经验公式法 槽壁坍塌安全系数 Fs,五 槽幅设计,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。,（三）槽幅稳定性验算 梅耶霍夫经验公式法 开挖槽壁的横向变形,五 槽幅设计,计算点深度，m; 土的压缩模量，kN/m2。,（三）槽幅稳定性验算 非粘性土的经验公式 安

8、全系数,五 槽幅设计,砂土、泥浆的重度，kN/m3; 砂土的内摩擦角。 槽幅稳定性验算具体可参照 地基基础设计规范DBJ08-19-89,（四）槽段划分 考虑的因素 成槽施工顺序 连续墙接头形式 主体结构布置及设缝要求,五 槽幅设计,导墙截面形式 C20混凝土，厚度200300mm； 导墙深度深入原状土不小于300mm； 顶面高出地面100200mm； 宽度大于连续墙设计宽度的3050mm。,六 导墙设计,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600、800、1000、1200mm； 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

9、件取0.71.0； 可用古典稳定判别方法,七 连续墙厚度深度初选,古典稳定判别方法 板桩底端为自由的稳定状态 入土深度最小,七 连续墙厚度深度初选,支撑或锚杆水平轴力； 墙入土深度； 被动侧总压力； 主动侧总压力。,古典稳定判别方法 板桩底端为嵌固的稳定状态悬臂桩,七 连续墙厚度深度初选,据实际变形情况，设墙体绕E转动，则E以上墙后为主动土压，墙前为被动土压，E点以下则相反。E点以下墙段对上段的作用力记为P（图）。,入土深度的验算稳定分析 基坑抗整体滑动失稳,七 连续墙厚度深度初选,入土深度的验算稳定分析 基坑抗隆起 （1）墙体的极限弯矩 滑动力矩 抗滑力矩,七 连续墙厚度深度初选,入土深度的

10、验算稳定分析 基坑抗隆起 （2）地基稳定性,七 连续墙厚度深度初选,入土深度的验算稳定分析 基坑抗管涌,七 连续墙厚度深度初选,极限动水坡度,入土深度的验算稳定分析 基坑抗底鼓 土层重与水压平衡 支护壁摩擦力 采取措施 隔断滞水层 降水,七 连续墙厚度深度初选,地下连续墙的结构设计 计算工况： 开挖情况 回筑情况 支撑轴力,八、地下连续墙计算理论及方法,（一）较古典的计算方法： 假设条件：土压力已知，不考虑墙体和支撑变形。 方法：假想梁法、1/2分割法、泰沙基法,八、地下连续墙计算理论及方法,（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变： 假设条件：土压力已知，考虑墙体变形，不考虑支撑变形。 方法：山肩帮男

11、法,（三）横撑轴向力、墙体弯矩可变： 假设条件：土压力已知，考虑墙体、支撑变形。 方法：日本弹塑性法、有限元法,（四）共同变形理论： 假设条件：土压力随墙体变位而变化，考虑墙体、支撑变形。 方法：森重龙马法、有限元法,（一）较古典的计算方法 假想梁法、1/2分割法、泰沙基法,（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变化的计算方法 该类计算理论是以某些实测现象作依据的 横撑轴向压力、墙体弯矩不随开挖过程变化,（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变化的计算方法 1山肩邦男法（精确解） 基本假定： （1）在粘土地层中，墙体作为无限长的弹性体； （2）墙背土压力在开挖面以上取为三角形，在开挖面以下取为矩形； （3）开挖面

12、以下土的横向抵抗反力分为两个区域；达到被动土压力的塑性区，高度为l，以及反力与墙体变形成直线关系的弹性区； （4）横撑设置后，即作为不动支点； （5）下道横撑设置后，认为上道横撑的轴向压力值保持不变，而且下道横撑点以上的墙体仍然保持原来的位置。,（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变化的计算方法 2山肩邦男法（近似解法） 基本假定： （1）在粘土地层中，墙体作为底端自由的有限长的弹性体； （2）墙背土压力在开挖面以上取为三角形，在开挖面以下取为矩形（已抵消开挖面一侧的静止土压力）； （3）开挖面以下土的横向抵抗反力取为被动土压力 （4）横撑设置后，即作为不动支点； （5）下道横撑设置后，认为上道横撑的

13、轴向压力值保持不变，而且下道横撑点以上的墙体仍然保持原来的位置。 （6）开挖面以下板桩弯矩为0的那点，假想为一个铰，而且忽略此铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。,三、地下连续墙计算理论及方法,2山肩邦男法（近似解法）,2山肩邦男法（近似解法）,解题的步骤: a)在第一阶段开挖后，k=1,由式(2)求出xm ，将 xm代入式 (1)算出N1; b)在第二阶段开挖后， k=2，N1已知，由式(2)求出xm ，将 xm代入式 (1)算出N2; c)在第三阶段开挖后，k=3，N1、 N2已知，由式(2)求出xm ，将 xm代入式 (1)算出N3;,3国内常用的计算方法,（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变化

14、的计算方法 3国内常用的计算方法,3国内常用的计算方法,将两式合并,实例： 如图所示，己加粘土的物理力学指标为：=18kNm3， =14，c7kNm2，地面超载q=18kNm2，地下水位离地面1m。开挖深度18m，采用地下连续墙，并设四道支撑（2+4+4+4+4），试用山肩帮男法求支撑袖力及墙体弯矩。,解：利用朗肯土压力理论计算土压力，并按地下水位计算水压力。延墙体长度方向取1m。地面超载g=18kNm2，地下水位离地面1m 第一道支撑：,计算墙前被动土压力,第1阶段开挖，深度6m，单支撑,求出,第2阶段开挖，深度10m，两道支撑,求出,第3、4阶段开挖，支撑轴力和墙体弯矩?,4.弹性法 基本

15、假设 墙体作无限长的弹性体； 已知水、土压力，并假定为三角形分布； 开挖面以下作用在墙体上的土抗力，假定与墙体的变位成正比例； 横撑（楼板）设置后，即把横撑支点作为不动支点； 下道横撑设置以后，认为上道横撑的轴向压力值保持不变，其上部的墙体也保持以前的变位。,一 接头类型：施工接头 结构接头 施工接头 浇注地下连续墙时连接两相邻单元墙间的接头。 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。,第三节 地下连续墙接头设计,（一）施工接头 1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。,第三节 地下连续墙接头设计,（一）施工接头 2.使用接头管（也称锁口管）建成接头： 应用较广，常用圆形钢管,第三节 地下连续墙接头设计,（一）施工接头 3使用接头箱建成的接头,第三节 地下连续墙接头设计,（一）施工接头 4用隔板建成的接头,第三节 地下连续墙接头设计,（一）施工接头 5用预制构件建成的接头,第三节 地下连续墙接头设计,（二） 结构接头类型： 直接连接 间接连接 铁板媒介连接 剪刀块连接,第三节 地下连续墙接头设计,（二）结构接头 1直接连接成的接头:预埋钢筋,第三节 地下连续墙接头设计,（二）结构接头 2间接连接成的接头：预埋钢板,第三节 地下连续墙接头设计,（二）结构接头 2间接连接成的接头:剪力块,第三节 地下连