地下连续墙讲义

1、会计学1地下连续墙讲义地下连续墙讲义概述概述应用领域：应用领域：目前地下连续墙已广泛用于大坝坝基防渗、竖井开挖、工业厂房重型设备基础、城市地下铁道、高层建筑深基础、铁道和桥梁工程、船坞、船闸、码头、地下油罐、地下沉碴池等各类永久性工程。 一般地下连续墙可以定义为：利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗（水）、挡土和承重功能的连续的地下墙体。 1.墙体刚度大、整体性好,防渗截水性能好； 2.施工时振动小、噪声低，对周边的地基无扰动； 3.不用开挖大量的土方量，降低造价，可昼夜施工，缩短工期； 4.施工期间不需降水，不需挡土护坡，不

2、需立模板与支撑，把施工护坡与永久性工程融为一体； 5.适用于多种地质条件，可用作刚性基础代替桩基础、沉井和沉箱基础； 6.结构变形和地基土变形较小，能够紧邻已有建筑物及地下管线开挖深、大基坑，尤其在城市建(构)筑物密集的地区，为防止对邻近建筑物安全稳定的影响，地下连续墙更显示出它的优越性。 7.占地少，可充分利用建筑红线以内有限的地面和空间 8.可用于逆作法施工。 9.工效高，工期短，质量可靠，经济效益高。地下连续墙的主要优点：地下连续墙的缺点： 1.弃土及废泥浆的处理问题，除增加工程费用外，如处理不当，还会造成新的环境污染； 2.一般用地下连续墙只作围护挡墙时，造价稍高，不够经济； 3.墙面

3、不够光滑，如为“二墙合一”，即同时作为地下结构的外墙时，尚需加工处理或另作衬壁。 4. 在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。 1.第一大跨径: 1490米2.第一大锚碇: 6.8万吨, 3.第一特大深基坑: 69米50米50米4.第一高塔: 215.58米（73层楼高) 5.第一长缆: 缠丝总长度近3200公里 6.第一重钢箱梁: 21000余吨7.第一大面积钢桥面铺装: 70800平方米8.第一座刚柔相济的组合型桥梁润扬长江公路大桥创国内八个第一(世界第三)(缠丝相当于3倍北京至上海的距离。完成的两根主缆每根长2600米，为国内第一长缆，分别由184股、每股127丝、每丝直径5.3毫米的镀锌

4、钢丝组成，所用钢丝总数达23368根，总长度6075万6800米，可以绕地球3圈。)造价:57.8亿元2 .2 .地下连续墙的类型地下连续墙的类型 1.按墙的用途可分为临时挡土墙、用作主体结构一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边形基础兼作墙体的地下连续墙。 2.按成墙方式可分为桩排式、壁板式、组合式。 3.按挖槽方式大致可分为抓斗式、冲击式、回转式。第二节 结构设计第二节 结构设计 (1)确定在施工过程和使用阶段各工况的荷载，即作用于连续墙的土压力、水压力以及上部传来的垂直荷载。 (2)确定地下连续墙所需的入土深度，以满足抗管涌、抗隆起，防基坑整体失稳破坏以及满足地基承载力的需要。 (3

5、)验算开挖槽段的槽壁稳定，必要时重新调整槽段长、宽、深度的尺寸。 (4)地下连续墙结构体系(包括墙体和支撑)的内力分析和变形验算。 (5)地下连续墙结构的截面设计，包括墙体和支撑的配筋设计、截面强度验算、接头的联结强度验算和构造处理。 四 荷载确定 （二）使用阶段 q 水土压力；q 主体结构传递的恒载和活载。水土压力的确定是荷载确定的关键！%2 . 0/0H水土压力计算规定 %4 . 0/%2 . 0H%2 . 0/0H%5 . 0/%2 . 0H%1/%4 . 0H五 槽幅设计 （二）槽壁长度确定规定 q 槽壁长度应与成槽机械尺寸成模数关系，最小不小于机械的尺寸，最大尺寸由槽壁稳定性确定。q

6、 目前常用为36m,一般不超过8m。q影响因素q地质条件影响、周围环境q起重能力、混凝土供应量q泥浆池体积、连续作业时间)/1 (4(10LBNKcNHucr五 槽幅设计 黏土、泥浆的有效重度，kN/m3;条形基础的承载力系数。槽壁的平面宽度、长度，m。1、NLB、mmuSPPcNF10五 槽幅设计 开挖外侧（土压力)槽底水平压力强度；开挖内侧（泥浆压力）槽底水平压力强度。mP0mP1sEzLK)(1 (102五 槽幅设计 计算点深度，m;土的压缩模量，kN/m2。zsE12/11tan)(2dSF五 槽幅设计 砂土、泥浆的重度，kN/m3;砂土的内摩擦角。槽幅稳定性验算具体可参照地基基础设计

7、规范DBJ08-19-891、d五 槽幅设计 六 导墙设计 地质条件取地质条件取0.71.0；q 可用古典稳定判别方法可用古典稳定判别方法七 连续墙厚度深度初选 七 连续墙厚度深度初选 支撑或锚杆水平轴力；墙入土深度；被动侧总压力；主动侧总压力。TD00MXPEaE七 连续墙厚度深度初选 据实际变形情况，设墙体绕E转动，则E以上墙后为主动土压，墙前为被动土压，E点以下则相反。E点以下墙段对上段的作用力记为P（图）。0EM可求出嵌深的上段t，再乘由以1.2作为嵌固深度七 连续墙厚度深度初选 七 连续墙厚度深度初选 七 连续墙厚度深度初选 csiiKLhiw七 连续墙厚度深度初选 极限动水坡度七

8、连续墙厚度深度初选 八、地下连续墙计算理论及方法八、地下连续墙计算理论及方法（二）横撑轴向力、墙体弯矩不变：q假设条件：土压力已知，考虑墙体变形，不考虑支撑变形。q方法：山肩帮男法（三）横撑轴向力、墙体弯矩可变：q假设条件：土压力已知，考虑墙体、支撑变形。q方法：日本弹塑性法、有限元法（四）共同变形理论：q假设条件：土压力随墙体变位而变化，考虑墙体、支撑变形。q方法：森重龙马法、有限元法而且忽略此铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。而且忽略此铰以下的墙体对上面墙体的剪力传递。三、地下连续墙计算理论及方法) 1 (0 得式Y2110202121mmkimkkKxxNxhhN）得式（20AMmkkk

9、mkkkmxhhxhhx)()(21310203031211111020kkkkikkikihhNhhN解题的步骤:a)在第一阶段开挖后，k=1,由式(2)求出xm ，将 xm代入式 (1)算出N1;b)在第二阶段开挖后， k=2，N1已知，由式(2)求出xm ，将 xm代入式 (1)算出N2;c)在第三阶段开挖后，k=3，N1、 N2已知，由式(2)求出xm ，将 xm代入式 (1)算出N3;0YmkkmmkkixhhxxNN02021121210)(210mmkxxh1122002121kimmkmkkNxxhxhN202121mmkxxh0AM将两式合并110032216121)()(k

10、kkmmmkkkmikihhxxxhNxhN031)(21231000mnmkmmkmkxxxhxxhxh20033121212121)(31mkkkkkkmxhhhhx032121011201100kkkkkkikkikimkkkkhhhNhhNxhhh实例：如图所示，己加粘土的物理力学指标为：=18kNm3， =14，c7kNm2，地面超载q=18kNm2，地下水位离地面1m。开挖深度18m，采用地下连续墙，并设四道支撑（2+4+4+4+4），试用山肩帮男法求支撑袖力及墙体弯矩。解：利用朗肯土压力理论计算土压力，并按地下水位计算水压力。延墙体长度方向取1m。地面超载g=18kNm2，地下水

11、位离地面1m第一道支撑：00apz处22/04.11)2/1445tan(72)2/1445(tan) 11818(1mkNpmza处2/4 .3578. 07261. 0)581818(6mkNpmza处2/4 .85504 .35mkNpppwa3 . 89 . 56/4 .352 .146/4 .85计算墙前被动土压力9 .17, 5 .299 .175 .29)2/1445tan(72)2/1445(tan182vwxxpp第1阶段开挖，深度6m，单支撑mkkkkkxNNmhhmhk求，,4,6111020033121212121)(31mkkkkkkmxhhhhx 032121011

12、201100kkkkkkikkkkimkkkkhhhNhhNxhhh求出 mxm1 . 42211 . 45 .292162 .14211 . 462 .14NmkNM27.173229 .2521mkNM0 .41241 .23136264 .852096.6455.2133. 523mmmxxxkN1 .2311 . 49 . 52/11 . 463 . 82/11 . 49 .172第2阶段开挖，深度10m，两道支撑mkkkkkkxNNmhhmhmhk求，,4,8,102221020033121212121)(31mkkkkkkmxhhhhx 032121011201100kkkkkki

13、kkkkimkkkkhhhNhhNxhhh求出 mxm35. 722235. 75 .2921102 .142135. 7102 .14NmkNM1 .127645 .44881 .2313102101423073.13974 .33082.1287. 723mmmxxxkN5 .44835. 79 . 52/135. 7103 . 82/11 .23135. 79 .172第3、4阶段开挖，支撑轴力和墙体弯矩?第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计12432c)b)a)3154f)e)d)789106第三节 地下连续墙接头设计d)c)b)a)21g)f)e)1c)b)a)121

14、23344第三节 地下连续墙接头设计a )1c )b )44411325322第三节 地下连续墙接头设计12a )51b )3c )1455第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计第三节 地下连续墙接头设计3.2 3.2 应注意的问题应注意的问题护壁挖槽使用的泥浆护壁挖槽使用的泥浆 泥浆护壁挖槽法就是在充满水和膨润土以及其他外加剂混合液的情况下，在地基中进行钻孔或挖槽的方法，通过泥浆的静水压力防止槽壁坍塌或剥落，并维持挖成的孔形不变。在成槽之后浇筑水下混凝土，把泥浆置换出来，在地

15、下构筑成一段混凝土单元墙段。1. 1. 泥浆的功能泥浆的功能(1)防止槽壁坍塌：泥浆从槽壁表面向土层内渗透到一定范围就粘附在土颗粒上，在槽壁上形成的泥皮(不透水膜)，使得泥浆的静水压力有效地作用在槽壁上，防止槽壁的剥落和坍塌，如右图所示。(2)悬浮土渣：如果不能迅速排在挖槽过程中形成的土渣，会使泥浆的阻力增大，降低挖槽效果，混凝土质量下降，钢筋笼也难以插入。科学地调制泥浆，可使土渣悬浮，通过泥浆循环将其携带出地面。泥皮(不透水膜)示意图2. 2. 泥浆的材料的选用泥浆的材料的选用 1) 泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆一般有膨润土泥浆、聚合物泥浆、CMC(羧甲基纤维素)泥浆、盐水泥浆。其主要组

16、成材料和外加剂见下表。泥浆的种类、组成材料和外加剂泥浆的种类、组成材料和外加剂 膨润土是由原矿石经加热干燥和粉碎而成，其主要成分是蒙脱石，加入清水混合后，水很快进入蒙脱石晶格层中，膨润土会很快地湿胀。 聚合物泥浆是代替膨润土泥浆的长链有机聚合物和无机硅酸盐组成的人造泥浆。 羧甲基纤维素(Carboxymethyl-Cellulose，CMC)泥浆和盐水泥浆是在海岸附近特殊条件工程中使用的泥浆。 2) 泥浆材料的选择 (1) 膨润土的选择：选用可使泥浆成本比较经济的膨润土。预计施工过程中易受阳离子污染时，选用钙膨润土为宜。 (2) 水的选择：饮用水可直接使用。水质要求：钙离子浓度应不超过100p

17、pm，以防膨润土凝结和沉降分离；钠离子浓度不超过500ppm，以防膨润土湿胀性过多下降；pH 值为中性。超出这个范围时，应考虑在泥浆中掺加分散剂和使用耐盐性的材料，或改用盐水泥浆。 (3) CMC 的选择：泥浆中掺入CMC 之后，提高泥皮的形成性十分明显。当溶解性有问题时，应选易溶的CMC。当有海水混入泥浆时，应选耐盐的CMC。CMC 的粘度分高、中、低三档，粘度越高CMC 的价格也高，但防漏效果很明显。 （CMC是一种重要的纤维素醚，是天然纤维经过化学改性后所获得的一种水溶性好的聚阴离子纤维素化合物，易溶于冷热水。）(4) 分散剂的选择：分散剂的作用是提高泥水分离性，防止和处理盐分或水泥对泥

18、浆的污染。被水泥污染的泥浆选用碳酸钠(Na2CO3)和碳酸氢钠(NaHCO3)分散剂，分离效果较好。易被盐分污染的泥浆选用以腐殖酸钠或纸浆废液为原料的铁硼木质素磺酸钠分散剂效果较好。(5) 加重剂的选择：加重剂的作用是增加泥浆密度，提高泥浆的稳定性。目前一般选用重晶石。在地下水位很高、地基非常软弱或土压力非常大时，槽壁稳定受到威胁，作为一种措施应在泥浆中掺入加重剂，增加泥浆的密度。(6) 防漏剂的选择：防漏剂的作用是堵塞地基土中的孔隙，防止泥浆漏失。一般防漏剂的粒径相当于漏浆层土砂粒径10%15%左右效果最好。4. 4. 地下连续墙施工地下连续墙施工现浇地下连续墙施工工艺流程如下图所示。 单元

19、槽段指地下连续墙的施工时，沿着墙体长度方向把地下墙分成某种长度的施工单元。 地下连续墙单元槽段长度取决于以下因素：设计所要求的构造、形状(拐角和端头等)、墙的厚度和深度。施工所要求的挖槽壁面的稳定性、对相邻结构物的影响、挖槽机的最小挖槽长度、混凝土拌和站的供应能力、泥浆储备池的容量、钢筋笼的质量和尺寸、作业场地占用面积和可以连续作业的时间限制。一般情况下以58m 居多，但也可取10m或更大一些的情况。一、单元槽段划分 以下边的一些图为例，说明按结构物形状划分的单元槽段。图(a)单元槽段为挖槽机的最小挖掘长度，它适用于减少对邻近结构物的影响，或必须特别注意槽壁的稳定性等情况。 图(b)单元槽段为

20、地下连续墙与柱子相连的一段，地下墙的接头设在柱和柱的中间。 图(c)单元槽段为直角形拐角，钢筋笼整体插入为佳，但也可将钢筋笼分割开插入槽内。 图(d)单元槽段为间隔布置的槽段，尽量不影响相邻结构物而缩短单元槽段的长度，避免大面积槽壁承受侧向土压力。 图(e)单元槽段为十字形，不宜采用大的单元槽段，由于在这种情况下导墙不易稳定，所以对导墙要进行加固，必须特别注意槽壁的稳定和挖槽精度。 图(f)单元槽段为间隔布置的圆周形式或曲线形式的槽段，如用冲击钻法挖槽，可按曲线形式施工。 修筑导墙是地下连续墙施工的第一道工序，导墙是重要的临时结构物。导墙混凝土等级一般采用C15。(1) 导墙的作用和要求。 控

21、制地下墙的平面位置、墙体厚度和垂直程度。 导墙位于地下连续墙的墙面线两侧，和地下墙中心线平行，深度一般为12m，顶面高于施工地面510cm，内墙面竖直，二导墙的内壁间净距为地下墙的宽度另加46cm。导墙指示挖槽位置，为挖槽起竖直导向作用。导墙的位置、尺寸、竖向的垂直精度直接影响地下墙的平面位置、墙体厚度和垂直程度。导墙顶部应平整，以利导向钢轨的架设和定位。二、导墙 保持地面土体稳定。 由于地基表层比深层土质差，而且经常受到邻近地面荷载的影响，槽壁顶部容易坍塌。导墙相当于挡土墙，且常在导墙之间每隔13m 加添临时木支撑，可有效地支承土压力及施工期间钢筋笼、浇筑混凝土用的导管、钻机等静、动荷载的作

22、用，防止槽壁顶部坍塌，保持地面土体稳定。 维持泥浆液面。 为了保持槽面地基的稳定，需要保持泥浆液面极少变化。在地下水位很高的地段，为了维持稳定液面高出地下水位1m的要求，需使浇筑的导墙顶面高出地面。(2) 导墙的断面形式和适用条件。 钢筋混凝土导墙分为现浇与预制两种，目前使用现场浇筑较多。但预制的导墙比现场浇筑的节省材料用量；在地下水位很高时，预制的导墙比现场浇筑的好。 图(a)、(b)为最简单的断面形状，一般在导墙上的荷载不大，表层地基土良好(如密实的黏土)的工程中采用。 图(c)所示断面形状，一般在地下水位高而又难以用井点排水降低水位的工程中采用；制作顶端高出地面的导墙，确保泥浆液面高于地

23、下水位0.61.0m以上，一般在导墙的周边堆土至导墙的上边缘。 图5.21(d)、5.21(e)所示断面形状，一般在表层地基土强度不够，特别是易坍塌的砂土或回填土地基的工程中采用；需将导墙做成L形或上下两端都向外伸出的“匚”形。 图5.21(f)所示断面形状，一般在防止泥浆溢流的工程中采用，在导墙外侧埋置U形预制块，导墙顶端高出地面510cm，以防地面水流入导沟。 采用蚌式抓斗挖槽时，在地下连续墙的放样轴线位置上，每隔一定距离用冲击钻或回转抓头钻抓成的垂直孔洞，称之为导孔，如图所示。一般孔径与墙厚相同。对坚硬的地基，需钻抓导孔，而软弱地基，可以不钻抓导孔。三、导孔 导孔的作用是保证在坚硬的地基

24、上，采用蚌式抓斗挖槽机挖出槽段的垂直精度，使单元槽段的两端头垂直，便于接头施工。 地下连续墙的挖槽方法虽有很多，但各种方法的施工顺序都基本相同，如图所示。四、槽段开挖深圳地铁5号线头号工程太安站成功浇注地下连续墙第一槽段 槽段式开挖连续墙施工顺序 挖槽方法大致可归纳为以下三种。 方法一是先以一定间隔挖掘导孔，再用抓斗将导孔间的地段挖掉整修成槽形，如图所示。先钻导孔，再用抓斗挖掘成槽形 方法二是先在施工槽段两端钻导孔到设计深度，两导孔间各圆孔只钻0.50.8m，就是说在钻孔到0.50.8m 时，把钻头提到原来位置，把钻机横向移动，一遍一遍重复钻挖直到设计深度，完成第一个槽段开挖，如图5.25 所

25、示。用同样的方法钻挖下一槽段。此法的缺点是钻挖工作重复，效率较低。先钻导孔，再重复钻圆孔成槽形 方法三是从一开始就将沟槽挖到设计深度，并挖成槽形，把钻头提到地面，横向移动钻机，连续钻挖，完成第一个槽段开挖，如图所示。用同样的方法钻挖下一槽段。此法是一次钻挖成槽形。从地下连续墙施工来说，这种方法是最理想的形式。一次钻挖成槽形 挖槽过程中残留在槽内的土渣以及吊放钢筋笼时从槽壁上刮落的泥皮等都要堆积在槽底。挖槽结束后，悬浮在泥浆中的土颗粒也将逐渐沉淀到槽底。浇筑地下连续墙之前，必须清除以沉渣为主的槽底沉淀物，这项工作称为清底。 清底的基本方法有置换法和沉淀法两种。置换法是在挖槽结束之后，立即对槽底进

26、行认真清扫，在土渣还没有沉淀之前就用新泥浆把槽内泥浆置换出槽外。沉淀法在土渣沉淀到槽底之后进行清底，一般是在插入钢筋笼之前或之后清底，但后者受钢筋笼妨碍，不可能完全清理干净。五、清底 清除槽底沉渣的方法有：吸泥泵排泥法；空气升液排泥法；带搅动翼的潜水泥浆泵排泥法；水轮冲射排泥法；抓斗直接排泥法。在这些方法中，前三种是常用的方法，如图所示。清底方法(1) 钢筋笼制作。 根据单元槽段的规格与接头形式等设计钢筋笼的尺寸，按设计图纸要求对钢筋下料加工，并在平台上制作钢筋笼，预留插放混凝土导管的位置，为使水平钢筋不妨碍导管的下入，将纵向钢筋布置在水平筋的内侧。 纵向钢筋采用焊接或用 0.8mm 的退火铁

27、丝绑扎。 在钢筋重叠处要有确保混凝土流动所必需的间隙，并注意不要影响设计要求的保护层。 为保证钢筋保护层的厚度，可采用水泥砂浆滚轮，固定在钢筋笼两面的外侧。六、钢筋笼制作与吊装(2) 钢筋笼的吊入与接长。 钢筋笼在堆放、运输、装卸、吊入作业过程中，易发生变形，为此对钢筋笼要采用有一定刚性的纵向钢筋桁架，并用箍筋、主筋平面内加斜拉筋及连接钢筋等措施补强。使钢筋笼在吊运过程中具有足够的刚度，不致使巨大的钢筋笼变形而影响入槽。 钢筋笼起吊前，要仔细检查起吊架的钢索长度，使之能够水平地吊起。在起吊时使用H型钢或工字钢作为起吊扁担，为防止钢筋笼变形，在钢筋笼的头部及中间部两点进行双索或四索同时起吊，吊离

28、地面后再逐渐转换成垂直状态。钢筋笼的下端不得在地面上拖引或碰撞其它物体。并在钢筋笼下端系上拖绳以人力操纵，防止起吊后在空中摆动或吊入时碰撞槽壁。起吊方法如图所示。起吊钢筋笼的方法 采用连接钢板分段接长钢筋笼。上下段连接时，先制作连接钢板，在加工平台上，将钢筋笼上的纵向钢筋准确地焊接到连接钢板上。由于钢筋笼的端部已有了连接钢板，所以分段吊放时只要将上、下段钢筋笼的连接钢板对齐，用夹板和高强度螺栓将上下段连接起来，用扭矩扳手拧紧高强螺栓，如图所示。采用这种方法无需将钢筋笼搭接也可以制成有足够长度的钢筋笼。虽然必须用连接钢板及夹板等，但因施工时间短，又减少了搭接长度，仍可以降低总造价，提高施工质量。

29、用螺栓联结器连接钢筋笼实例(mm) 地下连续墙墙段长度大多是78m，最大不超过10m。为了使各个墙段连成一个整体，施工中必须采用一定形式的接头(缝)措施。七、墙段接头(缝)八、混凝土浇筑(1) 混凝土配合比要求：水灰比不宜大于0.6；水泥用量不少于370kg/m3；混凝土坍落度宜为1820cm。混凝土的骨料宜选用中砂，粗砂及粒径不大于40mm 的卵石或碎石。海水拌和会损坏含筋混凝土，因此禁用海水配制混凝土。(2) 混凝土浇筑导管。 墙段接头管(构件)就位后，应检查槽底沉渣厚度并在4h 以内浇筑混凝土，浇筑混凝土必须使用导管。一般使用内径为150250mm 的圆形导管，长度有l、1.5、2、3m

30、 不等，根据沟槽深度及浇筑混凝土时的导管提升情况分别选用，依次接长。用起重机吊入槽内，插到槽底。 导管的连接要牢固，并要用橡胶密封圈做到完全水密，防止漏水。在使用前要检查导管是否变形、接头连接情况和防水密封性能等，使用后要及时冲洗干净。(3) 混凝土的浇筑。 导管的底端埋入混凝土的深度。 在槽段中的接头管和钢筋笼就位后，用导管浇灌混凝土，导管的底端埋入混凝土的深度必须在1.5m 以上，否则混凝土流出时会把混凝土上升面附近的浮浆卷入混凝土内。但导管的埋入深度也不宜过大，否则混凝土不易从导管内流出，一般埋深不超过6m。 浇灌混凝土时，导管的运动。 浇灌混凝土时，要使导管作30cm 左右的竖向运动，以利混凝土密实，尤其在混凝土不易流动的墙体接头部分更需如此。但上下运动不要过快，过快的运动会增加混凝土与泥浆的接触机会，使