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地下连续墙的特点及适用性

797 2021-03-16 09:49:52


地下连续墙(diaphragm wall)是指分槽段用专用机械成槽、浇筑钢筋混凝土所形成的连续地下墙体。亦可称为现浇地下连续墙。具体施工过程是先构筑导墙,然后在导墙内用抓斗式、冲击式或回转式等成槽工艺,在特制泥浆护壁的情况下,开挖一条一定长度的沟槽至设计深度,形成一个单元槽段,清槽后在槽内放入预先在地面上制作好的钢筋笼,然后用导管法浇灌水下混凝土,混凝土自下而上充满槽内并将护壁泥浆从槽内置换出来,形成一个单元墙段,然后按照成槽顺序依次逐段进行,各单元墙段之间用各种接头相互连接,形成一条完整的地下连续墙体。见图 5.13。


地下连续墙的特点及适用性


1、特点

地下连续墙在基坑支护实践中具有以下明显的优点∶

(1)结构刚度大,整体性好,结构变形较小,开挖过程中具有较高的安全性;

(2)墙体具有良好的抗渗性能,坑内降水对坑外的影响较小;

(3)墙体具有良好的耐久性,配合逆作法施工,墙体也可作为地下室外墙,将支护墙体和结构外墙"二墙合一",可大大缩短地下室施工工期并降低工程造价;

(4)施工时基本上无噪声、低振动,对周边环境的影响较小。

但地下连续墙也存在泥浆污染和废浆处理、在穿越粉细砂层时成槽过程中容易产生槽壁坍塌、墙体接头部位渗漏等问题。


2、适用性

由于受到施工机械的限制以及造价较高,地下连续墙只有用在一定深度的基坑工程或者其他特殊条件下才会显示其经济性以及特有优势。一般适用于以下情况∶

(1)软土地区基坑开挖深度较大,特别是在超深基坑如开挖深度达 30~50m的深基坑,在采用其他支挡构件无法满足要求时,常采用地下连续墙进行支护;

(2)周边环境中要求严格,对基坑的变形和防水要求较高时;

(3)地下室与规划红线距离很小,采用其他支挡结构不能留出足够的施工作业空间的;

(4)采用逆作法施工,且支护结构与主体结构相结合的工程。5.5. 2 地下连续墙设计 1.墙体厚度和槽段形状、长度地下连续墙的墙体厚度应根据成槽机的规格、墙体抗渗要求以及对墙体的强度与变形要求综合确定。按现有施工设备能力,现浇地下连续墙最大墙厚可达1500mm,采用特制挖槽机械的薄层地下连续墙,最小墙厚仅 450mm。常用成槽机的规格为 600mm、 800mm、1000mm 或 1200mm 墙厚。


单元槽段的平面形状有一字形、L形和T形以及折线形等。对于坑边直线段采用一字形,地下连续墙的转角处或对环境条件要求高、槽段深度较深,以及槽段形状复杂的基坑工程,可采用L形和T 形以及折线形等形状。


槽段长度是影响槽壁稳定性的主要因素,相比而言,开挖深度对稳定性的影响并不显著。单元槽段的长深比的大小影响土拱效应的发挥,长深比越大,土工效应越差,槽壁越不稳定。对于一字形槽段长度宜取4~6m,其余形式的槽段各肢长度的总和不宜超过6m。当成槽施工可能对周边环境产生不利影响或槽壁稳定性较差时,应通过槽壁稳定性验算,合理划分槽段的长度,并取较小的槽段长度。必要时,宜采用搅拌桩对槽壁进行加固。


当槽壁上部无荷载且槽壁垂直时,槽壁稳定性验算可采用梅耶霍夫(G.G.Meyerhof)临界稳定槽深经验公式∶

内力与变形的计算目前主要采用平面杆系弹性支点法进行计算,在具有较丰富经验的前提下,也可采用空间"m"法以及连续介质有限元法计算。具体详见第 4 章。


4、墙身截面承载力验算


应根据各工况的内力计算结果对墙体进行截面承载力验算,以此进行配筋设计。地下连续墙一般应进行正截面受弯承载力和斜截面受剪承载力计算,当需要承受竖向荷载时,还应进行竖向受压承载力验算。以上计算应按现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 的有关规定进行计算。

5、构造设计

1)地下连续墙的混凝土设计强度等级宜取 C30~C40。地下连续墙用于截水时,墙体混凝土抗渗等级不宜小于 P6,槽段接头应满足截水要求。当地下连续墙同时作为主体也下结构构件时,墙体混凝土抗渗等级应满足现行国家标准《地下工程防水技术规范》 GB 50108 及其他相关规范的要求。


(2)地下连续墙纵向受力钢筋的保护层厚度,在基坑内侧不宜小于 50mm,在基坑外侧不宜小于 70mm。


(3)地下连续墙的钢筋笼由纵向受力钢筋、水平钢筋、封口钢筋及构造加强钢筋构成。纵向受力钢筋应沿墙身每侧均匀配置,可按内力大小沿墙体纵向分段配置,且通长配置的纵向钢筋不应小于 50%;纵向受力钢筋宜采用 HRB400 级或 HRB500 级钢筋,直径不宜小于 16mm,净间距不宜小于 75mm。水平钢筋及构造钢筋宜选用 HPB300 或 HRB400 级钢筋,直径不宜小于 12mm,水平钢筋间距宜取 200~400mm。冠梁按构造设置时,纵向钢筋锚入冠梁的长度宜取冠梁厚度。冠梁按结构受力构件设置时,桩身纵向受力钢筋伸入冠梁的锚固长度应符合现行国家标准《混凝土结构设计规范》GB 50010 对钢筋锚固的有关规定。当不能满足锚固长度的要求时,其钢筋末端可采取机械锚固措施。钢筋笼端部与槽段接头之间、钢筋笼端部与相邻墙段混凝土接头面之间的间隙不应大于150mm,纵向受力钢筋下端 500mm 长度范围内宜按1∶10 的斜度向内收口。


地下连续墙的配筋剖面示意见图 5.14。


6、单元墙段接头及选用原则

为保证墙体的连续性和完整性,同时为了满足抗渗要求,各单元槽段应采用连接接头将各单元槽段连接。根据受力特性,接头可分为刚性接头和柔性接头,刚性接头是指接头能够承受弯矩、剪力和水平拉力的施工接头,不能承受的就是柔性接头。槽段接头是地下连续墙的重要部件,工程中常用的施工接头如图 5.15、图 5.16 所示。


槽段接头应按下列原则选用∶

(1)地下连续墙宜采用圆形锁口管接头、波纹管接头、楔形接头、工字形钢接头或混凝土预制接头等柔性接头;

当地下连续墙作为主体地下结构外墙,且需要形成整体墙体时,宜采用刚性接头;刚性接头可采用一字形或十字形穿孔钢板接头、钢筋承插式接头等;在采取地下连续墙顶设置通长的冠梁、墙壁内侧槽段接缝位置设置结构壁柱、基础底板与地下连续墙刚性连接等措施时,也可采用柔性接头。


7、冠梁构造

地下连续墙是采用分幅施工而成,墙顶应设置通长的冠梁将地下连续墙连成结构整