第七章地下連續墻概述地下連續墻的承載力與變形地下連續墻的設計與計算地下連續墻的施工2地下連續墻是在地面用專用設備，在泥漿護壁的情況下，開挖一條狹長的深槽，在槽內放置鋼筋籠并澆灌混凝土，形成一段鋼筋混凝土墻段。各段墻順次施工并連接成整體，形成一條連續的地下墻體。地下連續墻作用:基坑開挖時防滲、擋土，鄰近建筑物的支護，以及作為基礎的一部分。7.1概述7.1.1地下連續墻的特點及適用條件3地下連續墻施工技術于1950年出現在意大利：SantaMalia大壩下深達40米的防滲墻及Venafro附近的儲水池及引水工程中深達35m的防滲墻。日本于1959年引進該技術，廣泛應用于建筑物、地鐵及市政下水道的基坑開挖及支護中，并作為地下室外墻承受上部結構的垂直荷載。我國將地下連續墻首次用于主體結構是在唐山大地震（1976）后，在天津修復一項受震害的岸壁工程中實施。1977年，上海研制成功導板抓斗和多頭鉆成槽機地下連續墻的應用7.1.1地下連續墻的特點及適用條件

地下連續墻的優點

適用于多種土質條件（除巖溶地區和承壓水頭很高的沙礫層外，美國110層的世界貿易中心大廈）

可減少工程施工對周圍環境的影響，無噪音、振動少，適用于城市與密集建筑群中施工墻體剛度大、整體性好，用于深基坑支護時，變形較小，基坑周圍地面沉降小，在建筑物、構筑物密集地區可以施工，對鄰近建筑物和地下設施影響小(法國最小距離0.5m，日本0.2m)土方量小,無需井點降水，造價低，施工速度快，適用于各種地質條件能防滲、截水、承重、擋土、抗滑、防爆等，耐久性好。作為主體結構外墻，可實行逆作法施工，能加快施工進度、降低造價

不足及局限性棄土及廢棄泥漿的處理問題，增加工程費用，如處理不當，造成環境污染

施工不當或土質條件特殊時，易出現不規則超挖或槽壁坍塌，輕則引起混凝土超方和結構尺寸超出容許的界限，重則引起相鄰地面沉降、坍塌，危害鄰近建筑和地下管線安全與板樁、灌注樁及水泥土攪拌樁相比，地下連續墻造價高，選用時必須經過技術經濟比較，合理時采用施工機械設備價格昂貴，施工專業化程度高

地下連續墻的適用條件處于軟弱地基的深大基坑，周圍又有密集的建筑群或重要地下管線，對周圍地面沉降和建筑物沉降要求需嚴格限制時圍護結構亦作為主體結構的一部分，且對抗滲有較嚴格要求時采用逆作法施工，地上和地下同步施工時

7板壁式：應用最多，適用于各種直線段和圓弧段墻體T形和π形地下連續墻：適用于開挖深度較大，支撐垂直間距大的情況格形地下連續墻：前兩種組合在一起的結構形式，可不設支撐，靠其自重維持墻體的穩定預應力U形折板地下連續墻：新式地下連續墻，是一種空間受力結構，剛度大、變形小、能節省材料工程應用中的連續墻形式7.1.2地下連續墻的類型板壁式U形折板

T形π形8分為臨時擋土墻、防滲墻、用作主體結構兼做臨時擋土墻的地下連續墻和用作多邊形基礎兼做墻體的地下連續墻按墻身材料分為土質墻、砼墻、鋼筋砼墻及組合墻地下連續墻做為基坑圍護結構、又兼做地下工程永久性結構的一部分時，按構造形式分：分離壁式、整體壁式、單獨壁式、重壁式。按用途分類9分離壁式在主體結構物的水平構件上設置支點，即將主體結構物作為地下連續墻的支點，起水平支撐作用。這種布置的特點是地下連續墻與主體結構結合簡單，且各自受力明確。地下連續墻在施工和使用時期都起擋土和防滲的作用，主體結構的外墻和柱子只承受垂直荷載。作為主體結構的幾種形式的地下連續墻的特點10單獨壁式

將地下連續墻直接用做主體結構地下室外邊墻。此種布置形式壁體構造簡單，地下室內部不需另作受力結構層。但這種方式主體結構與地下連續墻的節點需滿足結構受力要求，地下連續墻槽段接頭要有較好的防滲性。許多土建工程中常在地下連續墻內側做一道建筑內墻（一磚墻），兩墻之間設排水溝，解決滲漏問題作為主體結構的幾種形式的地下連續墻的特點11復合壁式將地下與主主體結構地地下室外墻墻做成一個個整體，即通過地地下連續墻墻內側鑿毛毛或用剪力力塊將地下下連續墻與與主體結構構外墻連接接起來，使使之在結合部位能能夠傳遞剪剪力。復合壁式式結構形式式的墻體剛剛度大，防防滲性能較較好，且框框架節點處處構造簡單單。這種結結構結合邊邊比較重要要，一般在在澆搗主體體結構邊墻墻混凝土前前，需將地地下連續墻墻內側鑿毛毛，清理干干凈并用剪剪力塊將地地下連續墻墻與主體結結構連成整整體。作為主體結結構的幾種種形式的地地下連續墻墻的特點12重壁式把主體結構構的外墻重重合在地下下連續梁的的內側，在兩種之之間填充隔隔絕材料，，使之不傳傳遞剪力的的結構形式式。地下連連續墻與主主體結構地地下室外墻墻所產生的的垂直方向向變形不相相互影響，，但水平方方向的變形形則相同。。從受力條條件看，該該形式較分分離和單獨獨壁式均為為有利，并并可隨著地地下結構物物深度的增增大而增大大主體結構構外邊墻的的厚度，即即使地下連連續墻厚度度受到限制制，也能承承受較大應應力。作為主體結結構的幾種種形式的地地下連續墻墻的特點13地下連續墻墻承載力包括水平承承載力和豎豎向承載力力目前國內外外對地下連連續墻的研研究，在施工技技術的發展展、入土深深度的確定定、基坑抗抗隆起和穩穩定性計算算、墻側土土壓力理論論和位移計計算等方面面對地下連續續墻做豎向向承重結構構的研究，主要集中中在地下連連續墻豎向向承載力的的模型試驗驗和現場承承載能力試試驗、承重重地下連續續墻與基礎礎結構的沉沉降協調、、荷載分擔擔以及結構構設計的初初步研究。。7.2地下連續墻墻的承載力力與變形7.2.1地下連續墻墻承載力14日本大林組組在東京都都千代田和和千葉縣流流山市進行行了地下連連續墻垂直直承載力試試驗。試驗驗墻斷面為為60cm×180cm，深墻分別別為51.2m和24m，相應的樁樁尖底層分分別為沙礫礫層、細砂砂層，兩者者N值均大于50，加載采用用慢速多循循環式。試試驗結論：：在加載初期期的低荷載載階段和后后期的高荷荷載階段，，地下連續續梁的承載載機理不同同。初期，荷載載大部分由由墻周摩擦擦力承擔；；后期，周周圍摩擦力力已基本達達到極限值值，增加的的荷載最要要由墻底地地基承擔，，底部沉降降量的比重重愈來愈大大。有等同于或或好于灌注注樁的承載載能力軸向力分布布：荷載達到到6000kN，荷載還沒沒有傳到墻墻底，8000kN開始，傳遞遞到墻底的的荷載才逐逐漸增加。。墻頂部分分荷載的增增量和傳遞遞到墻底的的荷載增加加量相等。。地下連續墻豎向向承載力與沉降降計算15其他荷載試驗表表明底端阻力和四周周摩阻力可取灌灌注樁的同類性性質承載力的平平均值由于基坑開挖面面臨空面的影響響及開挖后土壓壓力性質的變化化而引起的開挖挖效應使側壁摩摩阻力降低30%目前無詳盡的設設計規范，根據據國內外關于地地下連續墻承重重的研究和大量量的工程實踐，，可認為其設計計可參照樁基設設計原理進行地下連續墻豎向向承載力與沉降降計算16地下連續墻承重重主要有兩種形形式：（1）地下連續墻僅僅作為地下室外外墻，不承擔上上部結構的垂直直荷載，僅承擔擔自重和地下室室樓板荷載的一一部分荷載，甚甚至當地下室設設置邊柱或底板板下設置邊樁時時，則僅僅承受受墻體自重（2）上部結構的一一部分垂直荷載載（柱荷載或墻墻荷載）直接作作用于地下連續續墻頂，地下連連續墻需承擔自自重、地下室樓樓板傳遞的一部部分荷載和上部部結構的垂直荷荷載。地下連續墻豎向向承載力與沉降降計算17地下連續墻的豎豎向承載力計算算可用樁基規范范法和基床系數數法：樁基規范法地下連續墻側摩摩阻力地下連續墻端阻阻力為計算中一般考慮慮地下連續墻上上的荷載完全由由地下連續墻承承擔，因此承受受較大荷載的地地下連續墻槽段段要有足夠深度度，使其與土層層間的摩阻力和和端阻力平衡地地下連續墻的豎豎向荷載，不考考慮可能發生地地下連續墻上一一部分傳遞給基基礎底板的情況況地下連續墻豎向向承載力與沉降降計算18基礎系數法實際上地下連續續墻、樁和基礎礎底板作為一個個整體，是共同同承擔上部結構構的垂直荷載，，采用基床系數數法可進行整體體的計算分析。。基床系數法將地地下連續墻、樁樁和底板下的地地基土視為基礎礎結構的豎向支支撐彈簧，對地地下連續墻、樁樁和板下地基土土選取不同的基基床系數K，在結構作用下下，用結構分析析軟件進行整體體計算。關鍵在于地下連續墻墻和樁基基床系系數的選取，實實際中取灌注樁樁的0.8倍。地下連續墻豎向向承載力與沉降降計算19在基坑開挖階段段，地下連續墻只只要承受墻前和和墻后傳來的土土壓力，地下連連續墻作為永久久結構時，隨著土層的重新新固結，作用在地下連連續墻上的主動動土壓力可能逐逐漸變為靜止土土壓力。因此需需要計算不同施工階段和長期荷載下在墻體中產生的的內力，并進行行地下連續墻的的強度與變形計計算。內力計算方法有結構力學方法法、各種經驗方方法和有限元計計算法地下連續墻的深深度還必須滿足基坑坑邊坡整體穩定定、抗隆起穩定定和抗管涌等滲滲流下的穩定性性要求，做為主主體結構還必須須滿足豎向承載載力要求。地下連續墻在水水平力作用下的的內力與變形20地下連續墻在水水平力作用下的的內力與變形，，可采用彈性地地基梁的數值法法或有限元法彈性地基梁的數數值解法是將地地下連續墻視為為放置在土中的的彈性地基梁，，坑底下土體視視為彈性地基，，以水平放置的的彈簧模擬，計計算地下連續墻墻的內力與變形形時，應考慮不不同施工階段及及作為永久性結結構在長期荷載載作用下的受力力情況。地下連續墻在水水平力作用下的的內力與變形21地下連續墻僅作作為基坑開挖期期間的擋土墻結結構時，僅承受基坑開開挖和地下室施施工期間至回填填土以前的土壓壓力和水壓力作作用把地下連續墻作作為主體結構來來設計時，必須驗算三種種情況在地下連連續墻身產生的的應力在施工階段由作作用在地下連續續墻上的土壓力力、水壓力產生生的應力主體結構竣工后后，作用在墻體體上的土壓力、、水壓力及作用用在結構上的垂垂直、水平荷載載產生的應力主體結構建成若若干年后，土壓壓力、水壓力已已從施工階段恢恢復到穩定狀態態，土壓力由主主動變為靜止，，水位回到靜止止水位，此時計計算荷載增量引引起的內力7.3地下連續墻的設設計與計算7.3.1地下連續墻設計計計算要點22地下連續墻設計計要點承重地下連續墻墻在結構施工期期間，墻外側土土壓力按主動土土壓力計算，墻墻內側坑底下土土壓力按被動土土壓力計算，結結構使用期間按按靜止土壓力計計算承重地下連續墻墻承受垂直荷載載時，按承載力力極限狀態驗算算地下連續墻的的垂直承載力和和沉降量。垂直直承載力由現場場荷載試驗確定定或按鉆孔灌注注樁計算方法確確定，持力層選選壓縮性較低的的地基層，并需需采取墻底灌注注漿加固措施承重地下連續墻墻墻體結構分別別按承載力極限限狀態和正常使使用極限狀態進進行設計計算，，在驗算墻體正正截面承載力和和節點構造時，，應對砼強度等等級設計值和鋼鋼筋錨固強度設設計值乘以折減減系數0.7~0.757.3.1地下連續墻設計計計算要點23地下連續墻設計計要點地下連續墻承受受垂直偏心荷載載，或地下結構構內設有邊柱和和托梁時，應考考慮其對墻體和和邊柱的偏心作作用，墻頂圈梁梁與墻體及上部部結構的連接處處應驗算截面受受剪承載力作為地下室外墻墻的承重地下連連續墻的傾斜度度、墻面平整度度及預埋件位置置，均應滿足主主體工程地下結結構設計要求，，一般情況下，，墻面傾斜度不不大于1/300。若在墻深范圍圍內地層中有較較厚的砂土和粉粉土時，地下連連續墻成槽時應應采取地基預加加固措施，確保保墻體質量和槽槽段接縫處防滲滲性能。7.3.1地下連續墻設計計計算要點24分類：施工接頭頭和結構接頭施工接頭是指地地下連續墻槽段段和槽段之間的的接頭，施工接接頭連接兩相鄰鄰單元槽段結構結構是指地地下連續墻與主主體結構構件（（底板、樓板、、墻、梁、柱等等）相鄰的接頭頭，通過結構接接頭的連接，墻墻下連續墻與主主體基礎結構共共同承擔上部結結構的垂直荷載載7.3.2地下連續墻的接接頭設計25施工接頭柔性接頭：圓心心鎖口管接頭、、波形管（雙波波、三波）接頭頭、預制接頭和和橡膠止水帶接接頭。抗剪、抗抗彎能力差、一一般不用做主體體結構的地下連連續墻結構，當當地下連續墻僅僅作為地下室外外墻，不承擔上上部結構的垂直直荷載或分擔荷荷載較小，通過過采取一些結構構措施，可采用用柔性接頭圓形鎖口管接頭頭波紋竹接頭混凝土預制接頭頭橡膠止水帶接頭頭26剛性接頭：穿孔孔鋼板和鋼筋搭搭接接頭穿孔鋼板接頭：：在工程中大量量應用，該接頭頭可承受地下連連續梁垂直接縫縫上的剪力，使使相鄰地下連續續墻槽段共同承承擔上部結構的的垂直荷載，協協調槽段的不均均勻沉降，同時時穿孔鋼板接頭頭具備較好的防防水性。鋼筋搭接接頭：：采用相鄰階段段槽段水平鋼筋筋凹凸搭接，先先行施工槽段鋼鋼筋籠兩面伸出出搭接部分，通通過施工措施，，現澆砼時可留留下鋼筋搭接部部分空間，先槽槽段澆注，再接接頭鋼筋搭接，，后槽段澆注穿孔鋼板接頭鋼筋搭接接頭27結構接頭剛性接頭：若地地下連續墻與結結構板在接頭處處共同承受較大大的彎矩，且兩兩種構件抗彎剛剛度相近，同時時板厚足以允許許確保剛性連接接的鋼筋時，采采用剛性連接。。常見的有預埋埋式鋼筋接駁器器連接（錐螺紋紋、直螺紋）和和預埋鋼筋連接接。結構底板與與地下連續梁通通常采用鋼筋接駁器連接接。混凝土預制接頭頭鋼筋接駁器連接接28結構接頭鉸接接頭：結構構板相對于地下下連續墻厚度較較小（地下室樓樓板），接頭板板處所承受的彎彎矩較小，可以以認為該節點不不承受彎矩，僅僅起豎向支座的的作用，采用鉸鉸接連接。常用用的有預埋鋼筋連接和和預埋剪力連接接件連接。地下室樓板也也可以通過邊環環梁與地下連續續墻連接，樓板板鋼筋伸入邊環環梁。預埋插筋連接剪力連接件連接接29結構接頭不完全剛接：結結構板相對于地地下連續墻厚度度較小，可在板板內布置一定數數量的鋼筋，以以承受一定的彎彎矩，但在板內內鋼筋不能配置置很多以形成剛剛接，宜采用不不完全剛接形式式。首先假定為剛接接，計算M1、M2、M3，對于不完全剛剛接的接頭來說說，板承受的彎彎矩是M2的一部分，即接頭處釋放的彎彎矩由地下連續續墻按線形剛度度重新分配。對對結構板來說，，端部彎矩折減減后，板跨中的的彎矩將增大。。抗剪能力不足時時，需采取構造造措施接頭處配置足量量抗剪鋼筋地下連續墻上板板底做牛腿或支支座在地下連續梁中中預埋聚氯乙烯烯泡沫板，基坑坑開挖后，除去去聚氯乙烯泡沫沫板，設置鋼筋筋后現澆，使板板與地下連續墻墻形成榫接連接接31結構接頭構造連接槽段之間如采用用剛性施工接頭頭可使地下連續續梁和槽段形成成整體，共同承承受上部結構的的垂直荷載。當當槽段間用柔性性施工接頭連接接時，為增強連連續墻的穩定性性，可在地下連連續梁頂部設圈圈梁。當圈梁不不足以承受槽段段之間的剪力時時，可在板底與與地下連續梁處處設置底板環梁梁，環梁應嵌入入地下連續墻中中。地下連續墻做為為地下室外墻時時，地下室隔墻墻盡量布置在地地下連續梁槽段段接頭處，并在在槽段接頭處設設加強柱地下室隔墻位置置不在接頭處，，可采用在地下下連續梁內預埋埋鋼筋接駁器或或預埋彎筋。當主體結構需設設置沉降縫及后后澆帶時，通過過對地下連續墻墻槽段接縫或槽槽段本身的構造造處理。同樣在在地下連續墻中中設置沉降縫及及后澆帶。32混凝土工程砼強度等級不應應低于C20，施工時砼應按按結構設計強度度等級提高一級級進行配合比設設計為使砼有良好的的和易性，水泥泥用量不小于400kg/m3，坍落度以18~20cm為宜，水灰比不不宜大于0.6泥漿中澆注的地地下連續墻的保保護層厚度一般般為7~9cm，對臨時性支護護結構不宜小于于50mm，對永久性支護護結構不宜小于于70mm，骨料宜用粒度度良好的河砂及及粒徑不大于25m的堅硬河卵石。。用碎石，增加加水泥用量及沙沙率，水泥用普普通硅酸鹽水泥泥。7.3.3地下連續墻的構構造33鋼筋工程鋼筋按一般鋼筋筋混凝土構件計計算，墻面和墻墻背的鋼筋應形形成剛度大、起起吊不宜扭曲的的鋼筋籠，應使使砼澆注時能流流暢通過主筋采用Ⅱ級鋼筋，直徑不不宜小于20mm，多以32mm以下的變形鋼筋筋，根據結構受受力大小與吊裝裝要求配置。構構造鋼筋采用Ⅰ級鋼筋，直徑不不宜小于14mm，與主筋垂直。鋼筋籠的設計與與制作尺寸，應應根據單元槽段段尺寸、形狀、、接頭形式及起起重能力及因素素確定，常使鋼鋼筋籠端部和接接頭管或預制接接頭面保留15~20cm的空隙。7.3.3地下連續墻的構構造34抗滲要求地下連續梁混凝凝土的抗滲等級級不得小于0.6MPa，二層以上地下下室不宜小于0.8MPa。墻段之間不設設置止水帶時，，應選用鎖口圓圓弧形、槽型或或V形等可靠的防滲滲止水接頭，接接頭面必須嚴格格清刷，不得存存有夾泥和沉砂砂。7.3.3地下連續墻的構構造35地下連續墻采用用逐段施工方法法，周而復始的進進行。每段分六六步：（1）開挖導槽，修修筑導墻（2）在始終充滿泥泥漿的溝槽中，，利用專業挖槽槽機械進行挖槽槽（3）兩端放入接頭頭管（4）將已制備的鋼鋼筋籠下沉到設設計高度（5）插入水下灌注注混凝土導管后后，進行混凝土土灌注（6）待砼初凝后，，拔出導管7.4地下連續墻的施施工36導墻的作用控制地下連續墻墻施工精度：導墻與地下墻墻中心相一致，，規定了構造的的位置走向，可可作為量測挖槽槽標高、垂直度度的基準，導墻墻頂面又作為機機架式挖土機械械導向鋼軌的架架設定位。擋土作用：地表土層受到底底面超載的影響，，容易塌陷，導墻墻起擋土的作用，，每隔1~2m加設上下兩道木支支撐。重物支撐臺：施工期間承受鋼鋼筋籠、灌注混凝凝土用的導管、接接頭管及其他施工工機械的靜、動荷荷載。維持穩定液面的作作用：導墻內蓄泥漿，，保證槽壁的穩定定，要使泥漿液面面始終保持高于地地下水位一定的高高度。一般為1.25~2m7.4.1導墻施工37導墻的形式一般采用現澆鋼筋筋混凝土結構。也有鋼制的或預制制鋼筋砼的裝配式式結構（能重復使使用）。根據工程程試驗，采用現場場澆注的鋼筋混凝凝土導墻容易做到到底部與土層結合合，防止泥漿流失失。（a)最簡單，適用于表表面土壤良好和導導墻上荷載較小（b)使用于表層土為雜雜填土、軟黏土等等承載力較小的土土層（c)適用于作用在導墻墻上荷載很大的情情況，根據計算確確定伸出部分的長長度38地下連續墻兩側導導墻內表面之間的的凈距，比地下連連續梁略厚40mm左右，導墻頂面應應高于地面100mm左右。現澆鋼筋混凝土導導墻拆模后，應沿沿縱向每隔1m左右設上下兩道木木撐。39泥漿的作用：護壁、攜渣、冷冷卻機具和切土潤潤滑。泥漿有一定的密度度。在槽內對槽壁壁有一定的凈水壓壓力，相當于一種種液體支撐。能深入土壁形成成一層透水性很低低的泥皮，維護土土壁的穩定性。泥漿有較高的粘性性，能將土渣懸浮浮起來，便于排渣渣。以泥漿做沖洗時，可降低鉆具的溫溫度，可減輕鉆具具磨損消耗泥漿不僅要有良好好的固壁性能，而而且要便于灌注砼砼。7.4.2泥漿護壁40槽段開挖是地下連連續墻施工中的重重要環節，約占工工期的一半，挖槽槽精度又決定了墻墻體制作的精度，，是決定施工進度度和質量的關鍵。。地下連續墻是分分段施工。每一段段稱為地下連續墻墻的一個槽段（一一個單元），一個個槽段是一次混凝凝土建筑單位。槽段長度的，從理理論上說，槽段長長度的選擇，除去去小于鉆機長度的的尺寸不能施工外外，各種長度均可可施工。影響長度度的因素地下連續墻所處的的地質情況相鄰情況工地所備的起重機機能力時間單位內供應混混凝土的能力工地上所具備的穩穩定液槽容積7.4.3槽段開挖成槽無粘性土、硬土和和夾有孤石等較復復雜地層可用沖擊式鉆機粘性土和N<30的砂性土，采用抓斗式,但深度宜≤15m回轉式，尤其是多多頭鉆，地質條件件適應性好，且功功效高，壁面平整整，一般當h>20m時宜優先考慮采用多頭鉆機開槽槽，每段槽孔長可可取6～8m，采用抓斗式或沖沖擊式鉆機成槽，，每段長度可更大大。墻體深度可達達幾十米。圖5.24槽段的連接槽段的連接接頭應滿足受力和和防滲要求。國內內多用接頭管連接接非剛性接頭。在在挖除單元槽段土土體后，在一端先先吊放接頭管，再再吊入鋼筋籠，澆澆筑砼后逐漸拔出出接頭管，形成半半圓形接頭。43受力筋為Ⅱ級鋼，直徑不宜小小于16mm，構造筋采用Ⅰ級鋼，直徑不宜小小于12mm，鋼筋籠最好按槽