地下连续墙_(完整版)

不足及局限性
✓弃土及废弃泥浆的处理问题，增加工程费用，如处理 不当，造成环境污染 ✓施工不当或土质条件特殊时，易出现不规则超挖或槽 壁坍塌，轻则引起混凝土超方和结构尺寸超出容许的界 限，重则引起相邻地面沉降、坍塌，危害邻近建筑和地 下管线安全 ✓与板桩、灌注桩及水泥土搅拌桩相比，地下连续墙造 价高，选用时必须经过技术经济比较，合理时采用 ✓施工机械设备价格昂贵，施工专业化程度高
地下连续墙的适用条件
✓处于软弱地基的深大基坑，周围又有密集的建筑群或 重要地下管线，对周围地面沉降和建筑物沉降要求需严 格限制时 ✓围护结构亦作为主体结构的一部分，且对抗渗有较严 格要求时 ✓采用逆作法施工，地上和地下同步施工时
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7.1.2 地下连续墙的类型
工程应用中的连续墙形式
✓ 板壁式：应用最多，适用于各种直线段和圆弧段墙体 ✓ T形和π形地下连续墙：适用于开挖深度较大，支撑垂 直间距大的情况 ✓ 格形地下连续墙：前两种组合在一起的结构形式，可不 设支撑，靠其自重维持墙体的稳定 ✓ 预应力U形折板地下连续墙：新式地下连续墙，是一种 空间受力结构，刚度大、变形小、能节省材料
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✓刚性接头：穿孔钢板和钢筋搭接接头 •穿孔钢板接头：在工程中大量应用，该 接头可承受地下连续梁垂直接缝上的剪 力，使相邻地下连续墙槽段共同承担上 部结构的垂直荷载，协调槽段的不均匀 沉降，同时穿孔钢板接头具备较好的防 水性。 •钢筋搭接接头：采用相邻阶段槽段水平 钢筋凹凸搭接，先行施工槽段钢筋笼两 面伸出搭接部分，通过施工措施，现浇 砼时可留下钢筋搭接部分空间，先槽段 浇注，再接头钢筋搭接，后槽段浇注
施工接头 ✓柔性接头：圆心锁口管接头、波形管（双波、三波） 接头、预制接头和橡胶止水带接头。抗剪、抗弯能力差、 一般不用做主体结构的地下连续墙结构，当地下连续墙 仅作为地下室外墙，不承担上部结构的垂直荷载或分担 荷载较小，通过采取一些结构措施，可采用柔性接头
圆形锁口管接头
波纹竹接头
混凝土预制接头
橡胶止水带接头
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地下连续墙竖向承载力与沉降计算
✓基础系数法 实际上地下连续墙、桩和基础底板作
为一个整体，是共同承担上部结构的垂 直荷载，采用基床系数法可进行整体的 计算分析。
基床系数法将地下连续墙、桩和底板 下的地基土视为基础结构的竖向支撑弹 簧，对地下连续墙、桩和板下地基土选 取不同的基床系数K，在结构作用下， 用结构分析软件进行整体计算。
地下连续墙的优点
✓适用于多种土质条件（除岩溶地区和承压水头很高的 沙砾层外，美国110层的世界贸易中心大厦） ✓可减少工程施工对周围环境的影响，无噪音、振动少， 适用于城市与密集建筑群中施工墙体 ✓刚度大、整体性好，用于深基坑支护时，变形较小， 基坑周围地面沉降小，在建筑物、构筑物密集地区可以 施工，对邻近建筑物和地下设施影响小(法国最小距离 0.5m，日本0.2 m) ✓土方量小,无需井点降水，造价低，施工速度快，适用 于各种地质条件 ✓ 能防渗、截水、承重、挡土、抗滑、防爆等，耐久性 好。 ✓作为主体结构外墙，可实行逆作法施工，能加快施工 进度、降低造价
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作为主体结构的几种形式的地下连续墙的特点
✓ 重壁式 把主体结构的外墙重合在地下连
续梁的内侧，在两种之间填充隔绝 材料，使之不传递剪力的结构形式。 地下连续墙与主体结构地下室外墙 所产生的垂直方向变形不相互影响， 但水平方向的变形则相同。从受力 条件看，该形式较分离和单独壁式 均为有利，并可随着地下结构物深 度的增大而增大主体结构外边墙的 厚度，即使地下连续墙厚度受到限 制，也能承受较大应力。
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7.3.2 地下连续墙的接头设计
分类：施工接头和结构接头 •施工接头是指地下连续墙槽段和槽段之间的接头， 施工接头连接两相邻单元槽段 •结构结构是指地下连续墙与主体结构构件（底板、 楼板、墙、梁、柱等）相邻的接头，通过结构接头 的连接，墙下连续墙与主体基础结构共同承担上部 结构的垂直荷载
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地下连续墙竖向承载力与沉降计算
✓ 其他荷载试验表明 • 底端阻力和四周摩阻力可取灌注桩的同类性质 承载力的平均值 • 由于基坑开挖面临空面的影响及开挖后土压力 性质的变化而引起的开挖效应使侧壁摩阻力降低 30% ✓ 目前无详尽的设计规范，根据国内外关于地下 连续墙承重的研究和大量的工程实践，可认为其 设计可参照桩基设计原理进行
关键在于地下连续墙和桩基基床系数 的选取，实际中取灌注桩的0.8倍。
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地下连续墙在水平力作用下的内力与变形
✓在基坑开挖阶段，地下连续墙只要承受墙前和墙后传来的 土压力，地下连续墙作为永久结构时，随着土层的重新固结， 作用在地下连续墙上的主动土压力可能逐渐变为静止土压力。 因此需要计算不同施工阶段和长期荷载下在墙体中产生的内 力，并进行地下连续墙的强度与变形计算。
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7.3.1 地下连续墙设计计算要点
✓地下连续墙设计要点 •承重地下连续墙在结构施工期间，墙外侧土压力按主动土 压力计算，墙内侧坑底下土压力按被动土压力计算，结构 使用期间按静止土压力计算 •承重地下连续墙承受垂直荷载时，按承载力极限状态验算 地下连续墙的垂直承载力和沉降量。垂直承载力由现场荷 载试验确定或按钻孔灌注桩计算方法确定，持力层选压缩 性较低的地基层，并需采取墙底灌注浆加固措施 •承重地下连续墙墙体结构分别按承载力极限状态和正常使 用极限状态进行设计计算，在验算墙体正截面承载力和节 点构造时，应对砼强度等级设计值和钢筋锚固强度设计值 乘以折减系数0.7~0.75
第七章 地下连续墙
概述 地下连续墙的承载力与变形 地下连续墙的设计与计算 地下连续墙的施工
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7.1 概述
7.1.1 地下连续墙的特点及适用条件
地下连续墙
地下连续墙是在地面用专用设备，在泥浆护壁的 情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置钢筋笼并 浇灌混凝土，形成一段钢筋混凝土墙段。各段墙顺次 施工并连接成整体，形成一条连续的地下墙体。
作用:基坑开挖时防
渗、挡土，邻近建筑 物的支护，以及作为 基础的一部分。
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7.1.1 地下连续墙的特点及适用条件
地下连续墙的应用
✓ 地下连续墙施工技术于1950年出现在意大利：Santa Malia大坝下深达40米的防渗墙及Venafro附近的储水池 及引水工程中深达35m的防渗墙。 ✓ 日本于1959年引进该技术，广泛应用于建筑物、地铁 及市政下水道的基坑开挖及支护中，并作为地下室外墙承 受上部结构的垂直荷载。 ✓ 我国将地下连续墙首次用于主体结构是在唐山大地震 （1976）后，在天津修复一项受震害的岸壁工程中实施。 ✓ 1977年，上海研制成功导板抓斗和多头钻成槽机
✓内力计算方法有结构力学方法、各种经验方法和有限元计 算法
✓地下连续墙的深度还必须满足基坑边坡整体稳定、抗隆起 稳定和抗管涌等渗流下的稳定性要求，做为主体结构还必须 满足竖向承载力要求。
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地下连续墙在水平力作用下的内力与变形
✓地下连续墙在水平力作用下的内力与变形，可采用弹性地 基梁的数值法或有限元法 ✓弹性地基梁的数值解法是将地下连续墙视为放置在土中的 弹性地基梁，坑底下土体视为弹性地基，以水平放置的弹簧 模拟，计算地下连续墙的内力与变形时，应考虑不同施工阶 段及作为永久性结构在长期荷载作用下的受力情况。
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7.3 地下连续墙的设计与计算
7.3.1 地下连续墙设计计算要点
✓地下连续墙仅作为基坑开挖期间的挡土墙结构时，仅承 受基坑开挖和地下室施工期间至回填土以前的土压力和水 压力作用 ✓把地下连续墙作为主体结构来设计时，必须验算三种情 况在地下连续墙身产生的应力 • 在施工阶段由作用在地下连续墙上的土压力、水压力产 生的应力 •主体结构竣工后，作用在墙体上的土压力、水压力及作用 在结构上的垂直、水平荷载产生的应力 • 主体结构建成若干年后，土压力、水压力已从施工阶段 恢复到稳定状态，土压力由主动变为静止，水位回到静止 水位，此时计算荷载增量引起的内力
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作为主体结构的几种形式的地下连续墙的特点
✓ 分离壁式 在主体结构物的水平构件上
设置支点，即将主体结构物作 为地下连续墙的支点，起水平 支撑作用。
这种布置的特点是地下连续 墙与主体结构结合简单，且各 自受力明确。地下连续墙在施 工和使用时期都起挡土和防渗 的作用，主体结构的外墙和柱 子只承受垂直荷载。
板壁式 T形
U形折板 π形
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按用途分类
✓ 分为临时挡土墙、防渗墙、用作主体结构兼做 临时挡土墙的地下连续墙和用作多边形基础兼做 墙体的地下连续墙 ✓ 按墙身材料分为土质墙、砼墙、钢筋砼墙及组 合墙 ✓ 地下连续墙做为基坑围护结构、又兼做地下工 程永久性结构的一部分时，按构造形式分：分离 壁式、整体壁式、单独壁式、重壁式。
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7.3.1 地下连续墙设计计算要点
✓地下连续墙设计要点 •地下连续墙承受垂直偏心荷载，或地下结构内设有边柱 和托梁时，应考虑其对墙体和边柱的偏心作用，墙顶圈 梁与墙体及上部结构的连接处应验算截面受剪承载力 •作为地下室外墙的承重地下连续墙的倾斜度、墙面平整 度及预埋件位置，均应满足主体工程地下结构设计要求， 一般情况下，墙面倾斜度不大于1/300。若在墙深范围内 地层中有较厚的砂土和粉土时，地下连续墙成槽时应采 取地基预加固措施，确保墙体质量和槽段接缝处防渗性 能。
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作为主体结构的几种形式的地下连续墙的特点
✓ 单独壁式 将地下连续墙直接用做主体
结构地下室外边墙。此种布置 形式壁体构造简单，地下室内 部不需另作受力结构层。但这 种方式主体结构与地下连续墙 的节点需满足结构受力要求， 地下连续墙槽段接头要有较好 的防渗性。许多土建工程中常 在地下连续墙内侧做一道建筑 内墙（一砖墙），两墙之间设 排水沟，解决渗漏问题
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地下连续墙竖向承载力与沉降计算
✓ 地下连续墙承重主要有两种形式： （1）地下连续墙仅作为地下室外墙，不承担上部结构
的垂直荷载，仅承担自重和地下室楼板荷载的一部分荷 载，甚至当地下室设置边柱或底板下设置边桩时，则仅 仅承受墙体自重
（2）上部结构的一部分垂直荷载（柱荷载或墙荷载） 直接作用于地下连续墙顶，地下连续墙需承担自重、地 下室楼板传递的一部分荷载和上部结构的垂直荷载。
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7.2 地下连续墙的承载力与变形
7.2.1 地下连续墙承载力
✓地下连续墙承载力包括水平承载力和竖向承载力 ✓目前国内外对地下连续墙的研究，在施工技术的 发展、入土深度的确定、基坑抗隆起和稳定性计算、 墙侧土压力理论和位移计算等方面 ✓对地下连续墙做竖向承重结构的研究，主要集中 在地下连续墙竖向承载力的模型试验和现场承载能 力试验、承重地下连续墙与基础结构的沉降协调、 荷载分担以及结构设计的初步研究。
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作为主体结构的几种形式的地下连续墙的特点
✓ 复合壁式 将地下与主体结构地下室外墙做
成一个整体，即通过地下连续墙内侧 凿毛或用剪力块将地下连续墙与主体 结构外墙连接起来，使之在结合部位 能够传递剪力。复合壁式结构形式的 墙体刚度大，防渗性能较好，且框架 节点处构造简单。这种结构结合边比 较重要，一般在浇捣主体结构边墙混 凝土前，需将地下连续墙内侧凿毛， 清理干净并用剪力块将地下连续墙与 主体结构连成整体。
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地下连续墙竖向承载力与沉降计算
地下连续墙的竖向承载力计算可用桩基规范法和基床 系数法： ✓桩基规范法
地下连续墙侧摩阻力 F b fili
地下连续墙端阻力为 Rb f pab
计算中一般考虑地下连续墙上的荷载完全由地下连续 墙承担，因此承受较大荷载的地下连续墙槽段要有足够 深度，使其与土层间的摩阻力和端阻力平衡地下连续墙 的竖向荷载，不考虑可能发生地下连续墙上一部分传递 给基础底板的情况
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地下连续墙竖向承载力与沉降计算
✓ 日本大林组在东京都千代田和千叶县流山市进行了地下连 续墙垂直承载力试验。试验墙断面为60cm×180cm，深墙 分别为51.2m和24m，相应的桩尖底层分别为沙砾层、细砂 层，两者N值均大于50，加载采用慢速多循环式。试验结论： • 在加载初期的低荷载阶段和后期的高荷载阶段，地下连续 梁的承载机理不同。初期，荷载大部分由墙周摩擦力承担； 后期，周围摩擦力已基本达到极限值，增加的荷载最要由墙 底地基承担，底部沉降量的比重愈来愈大。 • 有等同于或好于灌注桩的承载能力 • 轴向力分布：荷载达到6000kN，荷载还没有传到墙底， 8000kN开始，传递到墙底的荷载才逐渐增加。墙顶部分荷 载的增量和传递到墙底的荷载增加量相等。