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地下连续墙的勘察设计

309 2021-08-25 14:05:54

 1.地质勘察

在地下墙的设计和施工之前,必须对施工场地的地形、地质、水文、环境、结构物进行充分的勘察,并对工期、造价以及与设计和施工等有关事项进行详细的了解。勘察要系统地按以下顺序进行∶资料调查,现场踏勘,初步勘察,详细勘察,特殊勘察。

( 1)资料调查。主要内容包括∶

1)地形图; 2)地质图; 3)土地利用图; 4)已有的地质勘察记录;5)相邻结构物有关基础的设计。施工和维修方面的资料; 6)有关地下水或水井的资料;7)有关滑坡和塌方的资料;8)有关地下 的 隐 蔽资 料; 9)有关水文、气候资料;10)构筑物建成后的使用要求; 11)有关地震的资料。


( 2)现场踏勘。主要目的是∶ 

1)查明现场的地形和环境条件;2)决定今后进行勘察的地点和方法;3)查明交通运输情况;4)查明水、电、气供应情况;5)经过简单勘察后对地质条件作出概赂判断。


(3)初步勘察。主要采用标准贯入试验和钻孔勘探。通过初步勘察可以掌握持力层,成槽地层的基本状况,隔水层深度及状况,地下水位高低,有无承压水、砾石层和卵石层的粒径等,这些都是进行地下墙初步设计和施工安排的必要资料。钻探位置根据地基条件和地下墙的使用范围来确定。在局部地段狭窄处,钻孔位置一般布置在挖槽部位的中心附近; 如挖槽较长时,-一般每隔100至200米的距离布一个钻孔。如地形复杂应根据具体情况多布孔。


(4)详细勘寨:根据初步勘察的结果以及地下墙设计和施工的要求,对所需要了解的内容进行详细勘察。满足地下墙设计与施工要求的主要士工试验项目及其目的等见表1.3.51。

2。地下墙的设计计算

(1)设计考图因素(见图1.3。113)。地下连续墙的计算,基本上是采用原板桩计算的那套方法,但要考虑地下墙的刚度一般比钢板桩的大得多、变形小,对周围的土体影响也小的因素。

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图1.3.114所示为华盛顿和芝加哥某些施工现场的实测 资 料。因此,按前面所介绍的土压力与位移值的关系,相应土压力的取值也应有所区别。

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地下连续墙之所以插人坑底一定深度,主要考虑到为保持挡土和截水的承力需要,保证坑底地基的稳定和防止坑底涌水,以便能在坑底正常施工。

地下墙的强度,要达到保证在施工期间和使用期间的足够安全,并且还要具有足够的刚度,以保证对附近地基和有关结构物不产生有害影响。

(2)计算荷载与计算方法。作用在地下璐上的荷载主要有土压力和水压力。另外,还有地面荷载、已有构筑物基础的传力和其他施工荷载等。其荷载取值计算见本章的第五节。

地下墙的结构计算目前尚无统一方法,根据具体情况可按本章第八节所介绍的方法计算。

(3)地下墙插人坑底深度的确定。地下墙插入坑底的深度一般需作以下几方面的验算。

1)防止墙体倾覆或翘起验算; 

2)基坑底部的抗隆起验算; 

3)抗管涌验算;

4)控制坑底渗水量在安全施工范围内的验算;

5)基坑开挖过程中以地下墙插入坑底一定深度来确保周围土体稳定的验算;

6)基坑封底后的抗浮验算;

7)建成后地下墙承受垂直荷载的验算。

( 4)地下墙的强度计算。由上述计算求得了地下墙插入坑底深度、轴向力、弯矩、剪力和支撑(或锚杆)的承力等,即可按现行钢筋混凝土规范进行地下墙的配筋设计及支撑处的局部承压验算等。值得注意的是,由于地下墙的混凝土是在泥浆内浇注的,因而会使其周围的混凝土强度有所降低。另外,加上挖槽的直线性等有关因素会使地下墙的断面减少,这就抵销了超挖部分的宽度。对重要结构物而言,其计算断面有采取设计槽宽两侧各减少2至5厘米的。

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3。地下墙的设计构造

(1)主筋的保护层。为了防止钢筋锈蚀,能充分发挥钢筋的承力和握裹力作用,对主要承力的钢筋要有合适厚 度 的 保 护层。由于地下墙是在泥浆中浇筑而成的,混凝土的质量(特别是靠坑壁处)和钢筋的握裹力都会受此影响而有所降低,因此地下墙钢筋的保护层也就应较一般的大。在日本的《混凝土规程》中规定,在地下宜接浇筑混癖士时,基础及结构物的主要构体的保护层厚度应在7.5厘米以上,但是对于水下浇灌的钢筋混 凝土, 结构的钢筋保护层厚度规定在10厘米以土5而我国的灌 注 柱 规 程 JGJ4-80规定主筋保护层不得小于5厘米;国内常采用的 地 下墙主筋保护层厚度不小于7厘米,也有采用6厘米的。

地下墙的保护层厚度通常是采用3~4毫米厚的扁铁制成的定位垫块来保证的,如钢筋图所示。该定位垫块应比保护层 小 2~ 3厘米。

(2) 钢筋址裹力与接头。钢筋与混凝土的握裹力受所浇注泥浆的影响。经有关试验表明,泥浆对纵筋握裹力的影响较小,而对水平钢筋影响较大, 而且钢筋与混凝土的握裹力因泥浆的浓度、钢筋在泥浆中浸泡时间成反比。 见图1.3.115。学日 本 有关资料显示,钢筋与混凝七的这种握裹力比普通混凝土低10~30%,因而在设计时常需将锚固长度比普通钢筋混凝土规定 的 长 25 至 30%左右。如Ⅰ级螺纹钢筋,在受拉区的锚固长度 取 45d,受压区取30d。image.png

有关试验结果显示,采用铁丝绑扎连接的纵横钢筋容易积泥土,这种情况对钢筋与混凝士握裹力又增加不利影响。因此,地下墙的纵横钢筋-一般都采用点焊连接。国内地下墙钢筋笼一般都采用焊接性能良好的Ⅱ级螺纹钢筋;对于焊接在钢筋笼上,当基坑开挖后还需打出弯直了再与其他构件或钢筋连接的钢筋,则常采用弯折性能较好的A3钢筋。

(3)纵向钢筋。在水下浇灌混凝土而成的地下墙,为了确保钢筋达到一定的握裹力,纵向主筋应采用螺纹钢筋。如采用导管法等施工水下混凝土,为了导管上下方便,一般主筋上不得带有弯钩,且纵向筋应在钢筋笼的内侧。

考虑到钢筋笼在施工时的刚度因素,地下墙的主筋最小直径为∶主体结构物宜在22毫米以上;临时结构物在20毫米以上;纵向钢筋含量,最大6%,最小4%。主筋的中心距离为直径的3倍以上,或者其净距在混凝土粗骨料的最大尺寸的两倍以上。

(4)箍筋与钢筋笼。箍筋同主筋一样,一般也是使用的螺纹钢筋,其直径和阀距应通过地下墙的内力计算确定。为了防止钢筋笼的变形,箍筋直径宜大于12毫米,最 大 间 距 不超过50厘米。

箍筋与主筋的连接,一般采用电弧填角焊法,在焊接过程中切忌咬口,削弱钢筋断面。

地下墙的配筋必须按设计拼装成钢筋笼,然后再吊入沟槽就位,浇筑水下混凝土。图1,3,116所示为某地下墙的钢筋 笼 实例。钢筋笼为了满足存放、运输和吊放等须具有足够的强度和刚度。钢筋笼的组成除了主筋和箍筋之外,还需要有架立筋、纵横向的承力钢筋桁架和局部加强筋 等拼装而成。

纵向承力钢筋桁架,是为了满足钢筋笼吊装而设计的。在吊装过程中,以整个钢筋笼作为均布荷载作用在钢筋桁架上,求出该桁架所承受的弯矩和剪力,再以钢结构进行桥架的截面验算。钢筋桁架截面验算可近似简化 成 梁 考 虑,以其上下弦杆承担弯矩,腹杆承担剪力。计算挠度控制在三百分之一一。经过验算确定钢筋笼的吊点位置和钢筋桁架的配筋大小。设计钢筋笼时还得考虑浇注水下混凝土的导管能自如地在钢筋笼内升降。根据钻孔,灌注桩规范的有关规定,即"其钢筋笼内径应比导管连 接 处的外径大10厘米以上"来进行钢筋笼和导管直径设计。

在施工过程中,为了确保钢筋在槽内的准确位置,设计时将钢筋笼的长度比成槽深度,而且最好比槽深度短0.5 米以上,使之处于悬吊状态下浇注水下混凝士。

地下墙与坑内后制构件的结合一般有以下几种作法∶ 

1)在墙体内预埋连接用钢筋,基坑开挖后把预埋筋凿出来。 使之与水平板钢筋互相搭接; 

2)在墙中预先埋设焊有钢筋的连接铁件,开挖后将构件的钢筋与其铁件焊接起来再现浇节点; 

3)在墙上预留或后凿出槽或孔,然后再将预制构件插入槽或孔洞内填筑混凝土形成整体。

为了确保钢筋笼的几何形状,宜在钢筋笼 两 侧 焊 剪刀撑,见图1.3.116。

(5)地下墙的槽断划分和转角处的钢筋笼处理。根据结构物的形状或结构条件划分单元槽断的多种实例见 图1.3.117。地下墙转角部位的平面形状有"L"形、"T"形和"十"字 形 等,槽断不得作成直线相交。无论作成哪游形状都不能加胶,可以采用如图 1.3。117中 所示的加斜向钢筋,以保证钢筋笼不易变形和以利于拐角地下墙的承力;也有的不设斜向钢筋,但 点焊 骨 架必须牢靠。