第8章　地下连续墙的设计与施工 主讲教师：李小青.

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1 第8章　地下连续墙的设计与施工 主讲教师：李小青

2 学习目标与要求 　　1．了解地下连续墙的构造 　　2．理解地下连续墙的施工工艺原理 　　3．掌握“逆筑法”中地下结构的施工技术 　　4．熟练掌握地下连续墙的设计计算 学习重点 　　1．“逆筑法”中地下结构的施工技术 　　2．地下连续墙的设计计算 学习难点 　　地下连续墙的设计计算

3 8.1　概念 　　地下连续墙就是利用一定的成槽机械，在地下挖掘一条狭长的深槽，在槽内吊入钢筋笼，然后浇筑混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙，再把每一段墙逐段连接起来形成一道连续的地下墙壁。

4 8.2 地下连续墙的功能特点 地下连续墙这所以能在世界范围内推广使用，主要有以下优点：
8.2　地下连续墙的功能特点 　　地下连续墙这所以能在世界范围内推广使用，主要有以下优点： 　　a．结构刚度大、整体性好。墙厚一般在40～120 cm，结构刚度大，能承受较大的土压力，因而作为挡土结构，变形小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构。 　　b．防渗性能好。深基础施工中，地下水处理的好坏，直接关系到工程的成败――接头技术的改进，防渗恨不能更可靠。 　　c．适用于各种地质条件。

5 　　d．用途广。既可用作临时的挡土防水设施，又可作建筑物的基础，同时还可作地下建筑物的外墙使用。
　　e．可实行逆作法施工。有利于施工安全，并加快施工进度，降低造价。 　　f．施工环境好。施工时振动少，噪音低；能构紧邻相近的建筑及地下管线施工，对沉降及变位较易控制，在“建筑公害”管理严格的城市，这一优点更为突出。 　　但是，地下连续墙技术也存不足之处 　　a．地质条件和施工的适应性问题。从理论上讲，地下连续墙可适应于各种地层，但最适应的还是软塑、可塑的粘性土层。当地层条件复杂时，还会增加施工难度和影响工程造价；

6 　　b．槽壁坍塌问题。引起槽壁坍塌的原因，可能是地下水位急剧上升，护壁泥浆面急剧下降，有软弱疏松或砂性夹层，以及泥浆的性质不当或者已经变质，此外还有施工管理等方面的因素。
　　c．设计方面的问题。把地下连续墙用作挡土墙或主体结构的一部分时，有单一墙、复合墙、分离墙等结构形式――有关这些结构形式的计算方法，目前还没有系统的资料，还不能规定统一的方法，眼下是各自思考，各行其事。 　　d．弃土及废泥浆的处理问题。增加工程费用，污染环境。 　　e．经济效益问题。

7 8.3 地下连续墙的计算理论 地下连续墙的静力计算方法，比较实用的有以下四类： 一、古典理论计算方法
8.3　地下连续墙的计算理论 　　地下连续墙的静力计算方法，比较实用的有以下四类： 一、古典理论计算方法 　　这是计算板桩墙的常用方法，主要有自由端法、弹性线法、等值梁法，后来又提出1/2分割法，矩形荷载经验法，太沙基法，均适用于基坑围护结构计算。 二、横撑轴向力、墙体弯距不变的方法 　　该法适用于计算多支撑地下连续墙，可分为弹塑性法和弹性法。 三、横撑轴向力、墙体弯距随工程进度而变化的方法 　　该法为《日本建筑结构基础设计规范》中的弹性法。

8 　　这一方法，全面考虑了施工顺序，墙的刚度与横撑的弹性变形等因素，比较切合实际情况。但是，横撑位置的选择对计算成果的影响十分敏感，同时，微分方程一般要采用高次方程式求解，必须逐次渐进地计算。
四、共同变形理论 　　以上各法都是假定墙后土压力为已知，而没有考虑道墙体对于土压力的影响作用。日本森重龙马提出了墙体变位对土压力产生增减的计算方法，一般称之为共同变形理论。

9 8.4　地下连续墙细部设计 混凝土工程 钢筋工程

10 8.5　导墙的作用 一、挡土作用 　　在挖掘地下连续墙沟槽时，接近地表的土极不稳定，容易坍塌，而泥浆也不能起到护壁的作用，因此在单元槽段完成之前，导墙就起挡土墙作用。为防止导墙在土压力和水压力作用下产生位移，一般在导墙内侧每隔1m左右加设上、下两道木支撑（其规格多为50*100mm和100*100mm），以防止导墙位移和变形。 二、作为测量的基准 　　它规定了沟槽的位置，表明单元槽段的划分，同时亦作为测量挖槽标高、垂直度和精度的基准。

11 三、作为重物的支承 　　它既是挖槽机械轨道的支承，又是钢筋笼、接头管等搁置的支点，有时还承受其他施工设备的荷载。 四、存蓄泥浆 　　导墙可存蓄泥浆，稳定槽内泥浆液面。泥浆液面应始终保持在导墙面以下200mm，并高于地下水位1.0m，以稳定槽壁。 　　此外，导墙还可防止泥浆漏失； 　　阻止雨水地面水流入槽内； 　　地下连续墙距离现有建筑物很近时，施工时还起一定的控制地面沉降和位移的作用； 　　在路面下施工时，可起到支承的水平导梁的作用。

12 8.6　泥浆的作用 泥浆的护壁作用――最重要的功用 泥浆的携渣作用 泥浆的冷却和润滑作用

13 8.7 防止槽壁坍塌的措施 槽壁坍塌是地下连续墙施工中极为严重的事故。保持槽壁稳定防止槽壁坍塌是地下连续施工中一个十分重要的问题。
8.7　防止槽壁坍塌的措施 　　槽壁坍塌是地下连续墙施工中极为严重的事故。保持槽壁稳定防止槽壁坍塌是地下连续施工中一个十分重要的问题。 　　坍方――埋钻――工程拖延――地面沉陷、挖槽机倾覆――对邻近建筑物和地下管线造成破坏。 　　在吊放钢筋笼之后或浇筑混凝土中中坍方――土体混入混凝土――造成墙体缺陷――甚至墙体内外贯通――成为管涌通道。

14 　　地下水位的相对高度：对槽壁稳定性影响很大―――地下水位越高，平衡它所需的泥浆相对密度也愈大，槽壁失稳的可能性也愈大。
　　地下水位即使有较小的变化，对槽壁的稳定亦有显著影响。 　　重视地下水的影响――降雨――地下水位上升――必要时部分或全部降水。 　　泥浆质量和泥浆面的高低：对槽壁的稳定亦产生很大的影响――泥浆面愈高所需的泥浆相对密度愈小――槽壁失稳的可能性也愈小――泥浆面一定要高出地下水位一定高度： 　　地基土的条件，直接影响槽壁的稳定。

15 　　槽段的单元长度，亦影响槽壁的稳定性―――槽段的深长比（H/L）的大小影响土拱作用――影响土压力的大小。
　　一般深长比越小――土拱作用越小――槽壁越不稳定；反之土拱作用越大，槽壁趋于稳定。 　　H/L＝9为分界线： H/L＞9 二维问题；H/L＜9三维问题。 　　单元槽段长度，亦影响挖槽时间――时间长――泥浆恶化――槽壁易失稳。 　　采取的防塌措施： 　　1）缩小单元长度； 　　2）改善泥浆质量――根据土质选择泥浆配合比――保证泥浆液面高度； 　　3）注意地下水位的变化； 　　4）减少地荷载，防止车辆和机械对地层产生振动。

16 8.8 “逆作法”施工 利用地下连续墙和中间支承柱进行“逆作法”施工，对于深度较大的地下室结构是十分有效的。其施工工艺原理：
8.8　“逆作法”施工 　　利用地下连续墙和中间支承柱进行“逆作法”施工，对于深度较大的地下室结构是十分有效的。其施工工艺原理： 　　先沿建筑物地下室轴线或周围施工地下连续墙，作为地下室的边墙或基坑的围护结构； 　　同时在建筑物内部的有关位置（柱子或隔墙相交处，根据需要经计算确定）浇筑或打下中间支承柱； 　　然后开挖土方至第一层（－1层）地下室底面标高，并完成－1层顶面的梁板楼面工程和该层内的柱子或墙板的浇筑。 　　这样已完成的－1层结构就用作地下连续墙刚度很大的支撑。 　　然后逐层向下施工各层地下室结构，与此同时，由于地下室顶面这楼面结构已完成，为上部施工创造了条件，可以接高柱子或墙板，同时向上逐层进行地面上各层结构的施工。 　　如此地面上、下同时进行施工，直至施工结束。 　　但是在地下室浇筑钢筋混凝土底板之前，地面上的上部结构允许施工的层数要经计算确定。

17 “逆作法”施工多层地下室有下述优点： 　　缩短工程施工的总工期 　　基坑变形小，相邻建筑物沉降少 　　可节省支护结构的支撑费用 　　使底板设计趋向合理―――钢筋混凝土底板要满足抗浮要求。 　传统方法施工时，底板浇筑后支承点少，跨度大，上浮力产生的弯矩也大，有时为了满足施工时的抗浮要求而加大底板的厚度，或增加底板的配筋。而当地下和地上结构施工结束，上部荷载传下后，为满足满足搞浮要求而加厚的混凝土，反过来又作为自重荷载作用于底板上，因而使底板设计不尽合理。 　用“逆作法”施工，在施工时底板支承点增多，跨度减小，较易满足抗浮要求，甚至可以减少底板配筋，因而使底板的结构设计更趋合理。