第9章 地下连续墙结构

第9章地下连续墙结构本章内容概述地下连续墙挡土墙设计地下连续墙兼作外墙时的设计地下连续墙接头设计12341.概述定义：集承重、挡土和防渗于一身的所谓“三合一”地下连续墙。地下连续墙施工方法（又称槽壁法），是近30年来在基础工程和地下工程中正在发展和广泛应用的一项新技术。1.概述地下连续墙的施工方法：在地面上用挖槽设备，沿着深开挖工程的周边，依靠泥浆护壁的支护，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士现场浇筑。相互邻接的槽段，由特别接头（施工接头）进行连接。这样就成为长的地下墙。1.概述地下连续墙施工过程1.概述地下连续墙结构特点：是始终充满着特殊液体作为沟槽的支护。适用条件:1.基坑深度大于10m；2.软土地基或砂土地基；3.密集建筑群中，对沉降限制严格时；4.围护结构与主体结构相结合，抗渗要求严格时；5.采用逆作法施工，内衬与护壁形成复合结构的工程。逆作法施工•深地下室的常规施工是通过临时支护基坑坑壁，开挖至预定深度后，浇底板并由下而上施工各层地下室结构，待地下室完工后，再逐层进行地上结构的施工。•逆作法施工工艺是先沿建筑物外围施工地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑的围护结构。在建筑物内部的浇筑中间支承柱，开挖土方至第一层地下室底面标高，浇注梁及部分的板，该层楼盖即可作为地下连续墙刚度很大的支撑系统。然后在梁间没有浇板的空档内，向下逐层施工各层地下室结构。与此同时，在已完成底面梁板结构的基础上，做上部结构。逆作法施工日本读卖新闻社大楼逆作法施工地上９层，地下６层，总工期只用了２２个月,比常规方法缩短了６个月.1.概述地下连续墙结构优点：1．施工时，特别在软土地层施工时没有噪音、支护简单，对相邻的工程结构和地下设施影响极微，2．刚度大，整体性好，可用于超深围护结构或主体结构；3．耐久性能好，抗渗性能好；4．可实行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工进度，降低造价；5．适用于多种地质情况。1.概述地下连续墙结构缺点：1．弃土及废泥浆的处理问题；2．地质条件和施工适用性问题；3．槽壁坍塌问题；4．现浇地下连续墙的墙面通常较粗糙；5．地下连续墙如用作施工期间的临时挡土结构时造价较高。2.地下连续墙挡土墙设计地下连续墙的设计计算主要包括以下几个方面：确定荷载，包括土、水压力等确定入土深度槽壁稳定验算；地下连续墙静力计算；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荷载地下连续墙的荷载包括施工及使用两个阶段的荷载。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，主体结构使用阶段的恒载和活载等。2.地下连续墙挡土墙设计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。见表9-1、9-2。2.地下连续墙挡土墙设计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。最小不得小于一次抓挖（钻挖）的宽度，最大尺寸应根据槽壁稳定性确定。目前3-6m，一般不超过8m。2.地下连续墙挡土墙设计2．槽壁稳定性验算有理论分析法和经验公式法两种，这里介绍经验公式法。1.梅耶霍夫经验公式开挖槽段的临界深度按下式求得：（9-1）2.地下连续墙挡土墙设计10KCNHucrLBN14槽壁的坍塌安全系数Fs按下式计算：（9-3）非黏性土的经验公式：2.地下连续墙挡土墙设计mmusPPCNF1012/11tan2dsF9.2.3导墙设计导墙是指地下连续墙开槽施工前，沿连续墙轴线方向全长周边设置的导向槽：2.地下连续墙挡土墙设计导墙的作用有下列几方面：(1)导墙是控制地下连续墙各项指标的基准(2)挡土作用防止槽壁顶部坍塌。(3)重物支承台的作用在施工期间，导墙常承受钢筋笼、浇筑混凝土用的导管、机架等静、动荷载。(4)维持稳定液面的作用(5)导墙内的空间有时可作为稳定液的贮藏槽。2.地下连续墙挡土墙设计导墙深度以墙脚进入原状土不小于300mm为宜，墙顶面需高出地面200－－300mm，宽度要求大于连续墙设计宽度50mm。2.地下连续墙挡土墙设计9.2.4连续墙深度及厚度的初选连续墙深度的确定连续墙深度由入土深度决定。入土径比的概念：连续墙入土深度与基坑开挖深度的比值。连续墙深度可以先由以下两种古典的稳定判别方法直接计算得到一个初值，然后通过基坑稳定性验算最终确定合理的入土径比。2.地下连续墙挡土墙设计1.板柱底端为自由的稳定状态连续墙深度的确定2.地下连续墙挡土墙设计2.板柱底端为嵌固的稳定状态2.地下连续墙挡土墙设计2.板柱底端为嵌固的稳定状态2.地下连续墙挡土墙设计连续墙厚度的确定连续墙的厚度应根据连续墙不同阶段的受力大小、变形及裂缝控制要求等确定。一般先预定为基坑开挖深度的3%--5%，最终由结构计算、复核结果决定。2.地下连续墙挡土墙设计5.结构计算（弹性方法）连续墙的结构计算与其他围护结构的计算类似，需要对开挖过程不同阶段工况进行计算。2.地下连续墙挡土墙设计基本假定：2.地下连续墙挡土墙设计弹性曲线方程的建立：2.地下连续墙挡土墙设计根据材料力学条件：2.地下连续墙挡土墙设计2.地下连续墙挡土墙设计2.地下连续墙挡土墙设计2.地下连续墙挡土墙设计2.地下连续墙挡土墙设计（二）支护内力随开挖过程而变化的计算方法2.地下连续墙挡土墙设计（三）共同变形理论简介2.地下连续墙挡土墙设计（四）有限单元法用有限个单元的集合题代替无限多个单元的连续体。具体做法是：先将结构划分为单元，写出单元各节点以位移为未知数的刚度矩阵方程。随后以地基土为脱离体，建立柔度矩阵，并对其求逆后所得的刚度矩阵与结构刚度矩阵耦合，从而求得结构单元各节点的位移值，从而求出结构的内力。（同第四章地层――结构法计算方法）2.地下连续墙挡土墙设计把地下墙用作主体结构物的一部分来设计时，必须验算如下两种应力：在结构物完成后，作用在墙体上的土压力、水压力以及作用在主体结构物上的垂直、水平荷载等产生的应力；在施工阶段，有作用在临时挡土墙上的土压力、水压力产生的应力。其设计方法因地下墙与主体结构的结合方式不同而有差别。分为单一墙、重合墙、复合墙、分离墙和承重墙等情况。3.地下连续墙兼作外墙时的设计一、接头型式2qlM4.地下连续墙接头设计2qlM直接接头4.地下连续墙接头设计2qlM使用接头管接头（常用）4.地下连续墙接头设计2qlM3.使用接头箱接头4.地下连续墙接头设计2qlM4.使用隔板建成的接头4.地下连续墙接头设计2qlM5.使用预制构件建成的接头4.地下连续墙接头设计2qlM（二）结构接头4.地下连续墙接头设计