地下连续墙设计

地下连续墙的设计
2021年1月
2021/1/21
一、常见的支锚形式和特点 二、设计理论和方法 三、构造要求 四、两墙合一
2
一、常见的支锚形式和特点
（一）水平多支撑式
按计算每隔一段深度和宽度设 一道支撑，适用于宽度不大的坑槽 支护。 右图： 1-地下连续墙 3-支撑
一、常见的支锚形式和特点
（二）锚杆式
（四）工程实例的计算
二、设计理论和方法
（四）工程实例的计算
上图为广州珠江过江隧道深基坑开挖某一槽段的地质剖面和开挖 、加撑过程，基坑开挖深度为17.8m，地面标高为7.5m，基坑底 标高为-10.3m，地下水位标高为6.7m，在标高为4.5、-1.5、7.5m处各设一弹性支撑，支撑由工字钢组成，各层支撑的刚度分 别为K1=4160t/m，K2=9650t/m，K3=9650t/m。地下连续墙采用T形 截面的槽段，开挖和支撑的顺序为：①从7.5m开挖到3.0m；②在 4.5m处加上第一层支撑K1，由3.0m开挖到-3.0m；③在-1.5m处加 上第二层支撑K2，由-3.0m开挖到-8.5m；④在-7.5m处加上第三层 支撑K3，由-8.5m开挖到-10.3m。
二、设计理论和方法
（二）水土侧压力的计算
1、 对地下水位以下的黏性土、黏质粉土，可采用土压力、 水压力合算方法。水土合算，其实质就是不考虑水压力的作 用，认为土空隙中的水都是结合水，没有自由水，因此不形 成水压力。土颗粒与其空隙中的结合水是一整体，直接用土 的饱和重度计算土体的侧压力即可。 2、 对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土，应采用土 压力、水压力分算方法。水土分算，其实质就是分别计算水 、土压力，以两者之和为总侧压力。计算土压力时用土的浮 重度，计算水压力时按全水头的水压力考虑。
二、设计理论和方法
（五）支撑形式的平面布置
支撑杆件的井字形布置
二、设计理论和方法
（五）支撑形式的平面布置
支撑杆件的角撑加对撑布置
二、设计理论和方法
（五）支撑形式的平面布置
上述两种形式的支撑体系各有优缺点： 1.“井”字形布置整体刚度大，受力明确，稳定性好，但材料量大， 造价高，而且立柱多，施工挖土很不方便；围檩的内部轴向力很小， 可以忽略，设计时不予考虑。 2. 角撑加对撑形式材料用料少，造价较低，立柱少，施工挖土方便。 但整体刚度差，设计中应特别注意整体稳定性问题，结点尤应认真分 析处理；由于角撑轴向力的一个分力传给了围檩，特别当角撑比较多 时，这个分力叠加到围檩上时是相当大的，设计时不能忽略这个轴向 力。带角撑的支撑系统设计时应尽量使角撑对称布置。
当基坑槽较宽，采用支撑不便 时，常采用边开挖边分层，设岩土 锚杆（锚杆宜预应力）。 右图： 7-破裂线 8-锚杆 （粗黑线为 有效承力段）
一、常见的支锚形式和特点
（三）基底支撑与上部支撑 结合式
利用岩石或人工加固基底做地下墙 下端的支撑，至于上部则根据计算 可加设支撑或锚。这种做法能较好 地改善地下墙的下端支撑力。 右图：1-地下连续墙
二、设计理论和方法
（六）常用的支撑系统
钢支撑
混凝土支撑
二、设计理论和方法
（六）常用的支撑系统
同层支撑平面内钢 和混凝土组合支撑
钢支撑平面与混凝土支撑 平面的分层组合的形式
二、设计理论和方法
（七）立柱的设置
立柱主要是做支撑水平支撑的重量及增强其垂直方向稳定 性用的，但立柱的设置会给底板配筋带来麻烦。目前，在基 坑围护设计中，立柱采用的形式主要有以下几种： 1.将钻孔灌注的工程桩坑底以上加高作为立柱； 2. H型钢打入坑底以下一定深度作为立柱； 3.打入钢管桩作为立柱； 4.坑底以上是格构式柱，坑底以下用钻孔灌注桩。 第4种立柱在底板配钢筋时，钢筋可以在立柱里穿过，很方便 ，底板浇好，拆支撑后可以把底板上面部分的格构柱割去。
5-支撑
一、常见的支锚形式和特点
（四）斜撑式
先挖土至虚线位置，设好斜支撑后 ，再挖去该部分土至基底，这种斜 撑根据计算确定可设多层。 右图： 1-地下连续墙 2-冠梁 4-斜撑 6-支撑点
二、设计理论和方法
（一）水平荷载
计算作用在支护结构上的水平荷载时，应考虑下列因素： 1 基坑内外土的自重(包括地下水)； 2 基坑周边既有和在建的 建(构)筑物荷载； 3 基坑周边施工材料和设备荷载； 4 基坑周边道路车辆荷载； 5 冻胀、温度变化 及其他因素产生的作用。
二、设计理论和方法
（三）对设计工况进行结构分析
支护结构设计状况，是指设计时就要拟定锚杆和支撑与基坑 开挖的关系，设计好开挖与锚杆或支撑设置的步骤，对每一 开挖过程支护结构的受力与变形状态进行分析。因此，支护 结构施工和基坑开挖时，只有按设计的开挖步骤才能满足符 合设计受力状况的要求。
二、设计理论和方法
Байду номын сангаас
二、设计理论和方法
（四）工程实例的计算
不考虑施工过程的计算简图
考虑施工过程的计算简图
二、设计理论和方法
（四）工程实例的计算
不考虑施工过程的弯矩和支撑反力 考虑施工过程的弯矩和支撑反力
二、设计理论和方法
（四）工程实例的计算
比较以上两图的结果可见，考虑施工过程的墙体弯矩远大于 不考虑施工过程的墙体弯矩，可见按不考虑施工过程的计算 结果进行墙体设计是不安全的，而其计算的支撑反力是不合 理的，偏大的，以K3 为例，对K3 产生力仅是从-8.5m开挖到10.3m这一增量过程，这一过程的增量荷载仅为70t，这一增 量荷载由开挖面以下的土体和K1、K2、K3三个支撑共同承担 ，结果应为右图中的12.5t,而左图中的K3的反力达52t，结果 显然是偏大和不合理的，这将对支撑和锚杆的设计造成浪费 ，而右图的结果比较合理。
二、设计理论和方法
（六）常用的支撑系统
常用支撑系统
支撑类型
特点
钢筋混凝土支撑
钢支撑
钢与混凝土组合支 撑形式
系统布置形式多种多样，可用于平面形状较复杂的基坑。 混凝土支撑刚度相对较大，对于减小周边土体变形有利。 在混凝土支撑上架设施工栈桥也相对简单。缺点是需要 在强度达到一定值后方可形成支撑，工期长，爆破拆除 对周边有一定影响。
通常情况下采用相互正交、均匀布置的对撑或对撑桁架 体系。钢支撑系统构件可以回收重复利用，减少资源浪 费。施工架设速度快，拆撑方便。施加预应力可以在一 定程度上根据监测情况调控基坑变形。基坑长度超过 100米时施工难度大。
充分利用两种材料的特性，采用钢与混凝土组合支撑形 式，在确保基坑工程安全前提下， 可实现较为合理的经济和工期目标。