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地下连续墙构造设计

313 2021-09-02 15:14:09

概述

地下连续墙除应进行详细的设计计算和选用合理的施工工艺外,相应的构造设计是极为重要的,特别是混凝土和钢筋笼构造设计,墙段之间如何根据不同功能和受力状态选用刚性接头、柔性接头、防水接头等不同的构造形式。墙段之间由于接头形式不同,刚度上的差别往往采用钢筋混凝土压顶梁,把地下连续墙各单元墙段的顶端连接起来,协调受力和变形。高层建筑地下室深基坑开挖的围护结构,既可以作为临时围护。也可以作为主体结构的一部分,这样地下连续墙就可能作为单一墙也可能作为重合墙、复合墙、分离双层墙等形式来处理。这就要求有各种相应的构造形式和设计。

所有构造设计,应都能满足不同的功能、需要和合理的受力要求,同时便于施工,而且经济可靠。

深厚比与成槽要求

作为主要承受水平力的临时围护结构的地下连续墙。其深厚比主要根据水、土压力计算确定,其深厚比般不作严格规定。对于承受轻向垂直力的地下连续墙。根据工程实践经验,墙厚 600rmm 时墙深最大达 28m,当墙厚 800mm 时墙深最大达 45m,当墙厚 1000~1200mm 时墙深达到 50m。对于预制地下连续墙墙厚 500mr 时墙深最大只做到 16rm。墙厚b与最下一道支撑或底板以下深度 H 之比(以下称深厚比)宜符合表 11,3-1 规定(对于地下墙外露部分支撑薄弱的,其 H 值应计人全墙高度)。

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对于承受竖向力的地下连续墙不宜同时采用端承式和纯摩擦式,而且相邻段入土深度不宜相差 1/10,这种墙进入持力层深度对粘性土和砂性土按土层不同一般控制在 2~5倍墙厚。对干支承在强风化岩层一般控制在 1~2 倍墙厚,对干中风化岩层—般可支承在岩面或小于 600mm 的值。

对于成槽要求,一般应进行槽壁稳定验算,必要时在确定槽段的长、宽、深后。在最不利槽段进行试成槽,以验证稳定性的设计和采用泥浆 比重的合理性。

混凝土和钢筋笼设计 

1.地下连续墙的混凝土

由于是用竖向导管法在泥浆条件下浇灌的,因此混凝土的强度,钢筋与混凝土的握裹力都会受到影响,也由于浇灌水下混凝土,施工质量不易保证,地下连续墙的混凝土等级不宜采用太低的强度等级。以免影响成墙的质量,水下浇灌的混凝土设计强度应比计算墙的强度提高 20%~25%,且不宜低于 C20,个别要求较高的工程,为了有利于保证混凝土质量,施工时的混凝土等级可以采用设计等级提高 20%~30%,但必须经过技术经济效果论证后采用。

2,混凝土保护层

为防止钢筋锈蚀,保证钢筋的握裹能力,在连续墙内的钢筋应有—定厚度的混凝十保护层。一般可参照表11.3-2采用。

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为防止在插人钢筋笼时擦伤槽壁造成塌孔,一般可用钢筋或钢板弯曲,作为定位垫块且应比实际采用的保护层厚度小 1~2mm,以防擦伤槽壁或钢筋笼不能插入(图 11.3-1)。

定位垫块或定位卡在每单元墙段的钢筋笼的前后两个面上,分别在同水平位置设置两块以上,纵向间距约 5m左右。 

3.钢筋选用及一些构造要求

泥浆使钢筋与混凝土的握裹力降低,一些试验资料表明,在不同比重的泥浆中浸放的钢筋,可能降低握裹力 10%~30%,对水平钢筋的影响会大于竖向钢筋,对圆形光面钢筋的影响要大于变形钢筋。

因此一般钢筋笼要选用变形小的钢筋(Ⅱ级钢).常用受力钢筋为 φ20~φ25。墙较厚时最大钢筋也可用到 φ32,但最小钢筋不宜小于φ16。

为导管上下方便,纵向主钢筋一般不应带有弯钩。对较薄的地下连续墙,还应设纵向导管导向钢筋,主钢筋的间距应在 3 倍钢筋苜径以 上。其净距还要在混凝十粗骨料最大尺寸的2倍以上。

钢筋笼的底端,为防止纵向钢筋的端部擦坏槽壁,可将钢筋笼底端 500mm. 范围内做成向内按 1∶10 收成的形状(以不影响插入导管为度,详见图 11.3-2)。

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4。钢筋笼分段及接头

为了有利于钢筋受力 、施工方便和减少接头工期及费用,钢筋笼应尽量整体施工。但地下连续墙深度太大时,往往受到起吊能力及起吊高度以及作业场地和搬运方法等限制,需要将钢筋笼竖向分成 2 段或 3 段,在吊放、人槽过程中,连接成整体,具体分段的长度应与施工单位密切配合,目前已施工的工程多在 15~20m为一段,对槽深小于 30m的地下连续墙的钢筋笼宜整幅吊入槽内。竖向接头宜选在受力较小处,接头形式有钢板接头、电焊接头、绑接接头。使用绑接的搭接接头长度一般不小于 45 倍主筋直径。当搭接接头在 同一断面时,搭接接头长度应加长到 70 倍钢筋直径,且搭接长度不小于 1.5m。

5.钢筋笼

地下连续墙的配筋必须按计算结果拼装成钢筋笼,然后再吊入槽内京位,并浇筑水下混凝土.为满足存放、运输、吊装等原因。钢筋笼必须具有足够的强度和刚度,因此钢筋笼的组成,除纵向主筋和横向联系筋以及箍筋外,还需要有架立主筋的纵、横方向的承力钢筋桁架和局部加强筋。

承力钢筋桁架,主要为满足钢筋笼吊装而设计,吊装过程整个钢筋笼假定为均布荷载作用在钢筋桁架上,根据吊点的不同位置,以梁式受力计算桁架承受的弯矩和剪力,再以钢筋结构进行桁架的截面验算及选材。并控制计算挠度在 1/300 以内。

钢筋笼内还得考虑水下混凝土导管上下的空间,即保证此空间比导管外径要大 100mm以上。钢筋笼的一般配筋形式详见图 11.3-3。

施工过程中为确保钢筋笼在槽内位置的准确,设计时应留有可调整的位置,宜将钢筋笼的长度控制在成槽深度 500mm 以内。

当钢筋笼 上安装较多聚苯乙,烯等附加部件时,或者流泥浆 比重过大。都会对钢筋筑产生浮力,阻碍钢筋笼插入槽内,特别是钢筋笼单面装有较多附加配件时会使钢筋笼产生偏心浮力,钢筋笼入槽容易擦坏槽壁造成塌孔,遇有这种状况,可以考虑在钢筋笼上焊接配重,或在导墙上预埋钢板,以便用铁件将钢筋笼与预埋钢板焊接,作为临时抗弯和抗偏的临时锚固。

槽段间墙的接头

地下连续墙的槽段间的接头一般分为柔性接头、刚性接头和止水接头。

柔性接头是一种非整体式接头,它不传递内力,主要为了方便施工,所以又称施工接头,如锁口管接头、V 型钢板接头,预制钢筋混凝土接头等。其具体构造和施工方法详见 要求,为了适应这种接头的使用,在构造上主要处理好钢筋笼的设计,使钢筋笼在凸凹缝之间、拐角墙、折线墙、十字交叉墙、丁字墙等处的钢筋笼端顶能紧贴接头缝,同时又不影响施工为宜。

刚性接头是一种整体式接头,它能传递或部分传递内力,如一字型、十字型穿孔钢板式刚性接头、钢筋搭接式刚性接头等。

一字型穿孔钢板式的接头,由于它只能承受抗剪状态,故在工程中较少使用。十字型穿孔钢板式。能承受剪拉状态,在较多情况下可以使用,如格式重力式地下连续墙结构的剪力墙上,各墙段间接头就同时承受剪力和拉力,这种型式的接头,在构造上又有端头板和无端头板之分。

当接头要求传递平面外剪力或弯矩时,可采用带端板的钢筋搭接接头,将地下连续墙连成整体。

穿孔钢板的尺寸,宜根据试验的受力状况来确定,钢板厚度一般由强度计算确定,但不宜太厚,穿孔钢板在墙接缝处应骑缝对称放置,钢板在接缝—侧的墙体内的长度.一般为墙体水平向钢筋直径的 25~30 倍,钢板的穿孔面积与整块钢板面积之比,宜控制在 1/3 左右为好。

止水接头在一般情况下可以使用锁口管和 V 型钢板等接头形式,也可以取得一定截水防渗的效果。对于有较高止水要求的地下连续墙接头,上海宝钢冶金建设第五工程公司研究了一种新型用橡胶止水带的止水接头,在一些工程实践中获得成功并取得专利。

地下连续墙复合衬墙及双层墙的构造

复合衬墙及双层墙的结构多用于地下连续墙作为主体结构一部分时使用。 

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1.复合衬墙的设计与构造

(1)地下连续墙与建筑物地下室的外村墙(即内衬主体结构的侧墙)贴合在一起。由干贴合中间做有防水层或填有隔离材料,所以一般不能传力。贴合在一起的地下连续墙与外衬墙的内力计算按墙体刚度比例分配,这种结合形式,又叫重合墙,是复合衬墙结构的一种形式。

这种结构的地下连续墙受力,是施工期间墙体应力与竣工后,作用在地下连续墙和外衬墙上的外力产生的应力之和。实际上这种地下连续墙与主体结构还是分离的。因此对地下室建成后产生的应力。一般按地下连续增墙与外衬墙实际使用的截面积,按刚度比例分配截面内力,即∶

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经过长期作用之后,土压力可以按静止土压计算,这种结合有可能产生应力传递不均现象,特别由于地下连续墙的沉降与主体结构沉降不均,变形很难协调,局部构件会产生应力集中。造成构件开裂的现象。构造详见图 11.3-4。

(2)地下连续墙与外衬墙结合成为整体,能够传递力和协调地下连续墙和主体结构的沉降变形。墙体计算厚度取两墙厚度之和,并按整体结构计算内力,这种称为整体式复合墙。

这种结构要求将地下连续墙内侧凿毛清洗,涂刷混凝土界面处理剂。在地下连续墙内侧留有连接用的剪力钢筋、剪力槽、连接预埋钢板与楼层及外衬墙钢筋焊接等措施,将地下连续墙与主体结构连接成整体。其构造见图 11.3-5。

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这种结构还应考虑温度应力与收缩变形的影响,为了使连接部分具有更好的传递剪 力作用,福州市建筑设计院研究了一种传递剪力的节点,获得发明专利并取得较好的效果。

2.双层墙构造

这是一种以地下连续墙为深基坑的支护结构,承受施工期的水、土压力及施工荷载。使用期间将地下连续墙的中间支点转移到地下室主体结构的水平构件上,当地下连续墙强度不足或挠度太大时,可适当加大地下室外墙的刚度。并在墙中部增设几个中间支点.以补充外墙的强度和刚度。这种双层墙只是地下连续墙和地下室之间相互传递横撑支点的轴向力,不必考虑其它内力的传递,受力比较明确,正作法或逆作法都可以使用。在双层之间还可以做为排水通道,减少水压,使地下室的防水工程变得比较容易处理。其构造详见图 11.3-6。

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