《地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)》PPT課件.ppt

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1、9 地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu),目 錄,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻兼作外墻時(shí)的設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),2,3,4,概述,1950年意大利米蘭的C.Veder開(kāi)發(fā)了地下連續(xù)墻的施工技術(shù)，并最早應(yīng)用于Santa Malia 大壩的防滲墻（深達(dá)40m）中。50年代后期傳入法國(guó)、日本等國(guó)，60年代推廣至英國(guó)、美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)，世界各國(guó)都是首先從水利水電基礎(chǔ)工程中開(kāi)始應(yīng)用，然后推廣到建筑、市政、交通、礦山、鐵道和環(huán)保等部門(mén)。60年代，日本開(kāi)發(fā)了許多連續(xù)墻施工機(jī)具，之后，地下連續(xù)墻的施工技術(shù)在全世界范圍內(nèi)得到了較廣泛的應(yīng)用。早期的地下連續(xù)墻多用于大壩的防滲墻，一般是在地下先鑿出一條溝槽，然后澆灌混凝土以形成一透水性

2、很低的薄膜，由于其目的主要是隔水，因此對(duì)墻面的垂直度、平整度及混凝土的強(qiáng)度的要求并不嚴(yán)格，主要是控制其水密性。我國(guó)也是較早應(yīng)用地下連續(xù)墻施工技術(shù)的國(guó)家之一。,概述,一般地下連續(xù)墻可以定義為：利用各種挖槽機(jī)械，借助于泥漿的護(hù)能的連續(xù)的地下墻體。 壁作用，在地下挖出窄而深的溝槽，并在其內(nèi)澆注適當(dāng)?shù)牟牧隙纬梢坏谰哂蟹罎B（水）、擋土和承重功 應(yīng)用領(lǐng)域：目前地下連續(xù)墻已廣泛用于大壩壩基防滲、豎井開(kāi)挖、工業(yè)廠房重型設(shè)備基礎(chǔ)、城市地下鐵道、高層建筑深基礎(chǔ)、鐵道和橋梁工程、船塢、船閘、碼頭、地下油罐、地下沉碴池等各類(lèi)永久性工程。,概述,1.地下連續(xù)墻的特點(diǎn)與適用條件 地下連續(xù)墻的特點(diǎn) 在工程應(yīng)用中地下連續(xù)墻

3、已被公認(rèn)為是深基坑工程中最佳的擋土結(jié)構(gòu)之一，它具有如下顯著的優(yōu)點(diǎn)： 施工具有低噪音、低震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，工程施工對(duì)環(huán)境的影響??； (2) 連續(xù)墻剛度大、整體性好，基坑開(kāi)挖過(guò)程中安全性高，支護(hù)結(jié)構(gòu)變形較?。?概述,(3) 墻身具有良好的抗?jié)B能力，坑內(nèi)降水時(shí)對(duì)坑外的影響較??； (4) 可作為地下室結(jié)構(gòu)的外墻，可配合逆作法施工，以縮短工程的工期、降低工程造價(jià)。,概述,地下連續(xù)墻的缺點(diǎn) 1.棄土及廢泥漿的處理問(wèn)題，除增加工程費(fèi)用外，如處理不當(dāng)，還會(huì)造成新的環(huán)境污染； 2.一般用地下連續(xù)墻只作圍護(hù)擋墻時(shí)，造價(jià)稍高，不夠經(jīng)濟(jì)； 3.墻面不夠光滑，如為“二墻合一”，即同時(shí)作為地下結(jié)構(gòu)的外墻時(shí)，尚需加工處理或另作襯

4、壁。,概述,地下連續(xù)墻的適用條件 由于受到施工機(jī)械的限制，地下連續(xù)墻的厚度具有固定的模數(shù)，不能像灌注樁一樣對(duì)樁徑和剛度進(jìn)行靈活調(diào)整，因此，地下連續(xù)墻只有用在一定深度的基坑工程或其它特殊條件下才能顯示其經(jīng)濟(jì)性和特有的優(yōu)勢(shì)。對(duì)地下連續(xù)墻的選用必須經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確實(shí)認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)合理時(shí)才可采用。一般情況下地下連續(xù)墻適用于如下條件的基坑工程： (1) 深度較大的基坑工程，一般開(kāi)挖深度大于10m才有較好的經(jīng)濟(jì)性； (2) 鄰近存在保護(hù)要求較高的建、構(gòu)筑物，對(duì)基坑本身的變形和防水要求較高的工程；,概述,(3) 基地內(nèi)空間有限，地下室外墻與紅線(xiàn)距離極近，采用其它圍護(hù)形式無(wú)法滿(mǎn)足留設(shè)施工操作空間要求的工程；

5、(4) 圍護(hù)結(jié)構(gòu)亦作為主體結(jié)構(gòu)的一部分，且對(duì)防水、抗?jié)B有較嚴(yán)格要求的工程； (5) 采用逆作法施工，地上和地下同步施工時(shí)，一般采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)墻； (6) 在超深基坑中，例如30m50m的深基坑工程，采用其它圍護(hù)體無(wú)法滿(mǎn)足要求時(shí)，常采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體。,概述,地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式 目前在工程中應(yīng)用的地下連續(xù)墻的結(jié)構(gòu)形式主要有壁板式、T型和形地下連續(xù)墻、格形地下連續(xù)墻、預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力U形折板地下連續(xù)墻等幾種形式。 1.壁板式 該形式又可分為直線(xiàn)壁板式（如圖11-1（a）所示）和折線(xiàn)壁板式（如圖11-1（b）所示），折線(xiàn)壁板式多用于模擬弧形段和轉(zhuǎn)角位置。壁板式在地下連續(xù)墻工程中應(yīng)用得

6、最多，適用于各種直線(xiàn)段和圓弧段墻段，例如，在上海世博500kV地下變電站直徑130m的圓筒形基坑地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)中，就采用了80幅直線(xiàn)壁板式地下連續(xù)墻來(lái)模擬圓弧段。 2.T型和形地下連續(xù)墻 T型（如圖11-1（c）所示）和形地下連續(xù)墻（如圖11-1（d）所示）適用于基坑開(kāi)挖深度較大、支撐豎向間距較大、受到條件限制墻厚無(wú)法增加的情況下，采用加肋的方式增加墻體的抗彎剛度。,概述,3.格形地下連續(xù)墻 格形地下連續(xù)墻（如圖11-1（e）所示）是一種將壁板式和T形地下連續(xù)墻兩種形式組合在一起的結(jié)構(gòu)形式，格形地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)型式的構(gòu)思出自格形鋼板樁岸壁的概念，是靠其自身重量穩(wěn)定的半重力式結(jié)構(gòu)，是一種用于建（構(gòu)

7、）筑物地基開(kāi)挖的無(wú)支撐空間坑壁結(jié)構(gòu)。格形地下連續(xù)墻多用于船塢及特殊條件下無(wú)法設(shè)置水平支撐的基坑工程，目前也有應(yīng)用于大型的工業(yè)基坑，如上海耀華皮爾金頓二期熔窯坑工程，熔窯建成后坑內(nèi)不允許有任何永久性支撐和隔墻結(jié)構(gòu)，而且要保護(hù)鄰近一期工程的正常使用。該工程采用了重力式格形地下連續(xù)墻方案，利用格形地下連續(xù)墻作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，同時(shí)作為永久結(jié)構(gòu)。格形地下連續(xù)墻在特殊條件下具有不可替代的優(yōu)勢(shì)，但由于受到自身施工工藝的約束，一般槽段數(shù)量較多。,概述,4. 預(yù)應(yīng)力或非預(yù)應(yīng)力U形折板地下連續(xù)墻 是一種新形式的地下連續(xù)墻，已應(yīng)用于上海某地下車(chē)庫(kù)工程。折板是一種空間受力結(jié)構(gòu)，有良好的受力特性，還具有抗側(cè)剛度大、變形

8、小、節(jié)省材料等特點(diǎn)。,概述,地下連續(xù)墻的施工方法 地下連續(xù)墻(簡(jiǎn)稱(chēng)地墻)的施工，就是在地面上先構(gòu)筑導(dǎo)墻，采用專(zhuān)門(mén)的成槽設(shè)備，沿著支護(hù)或深開(kāi)挖工程的周邊，在特制泥漿護(hù)壁條件下，每次開(kāi)挖一定長(zhǎng)度的溝槽至指定深度，清槽后，向槽內(nèi)吊放鋼筋籠，然后用導(dǎo)管法澆注水下混凝土，混凝土自下而上充滿(mǎn)槽內(nèi)并把泥漿從槽內(nèi)置換出來(lái)，筑成一個(gè)單元槽段，并依此逐段進(jìn)行，這些相互鄰接的槽段在地下筑成一道連續(xù)的鋼筋混凝土墻體，以作承重、擋土或截水防滲結(jié)構(gòu)之用。施工流程如圖11-13所示。,概述,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主要基于強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性三個(gè)大的方面對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，強(qiáng)度主要指墻體的水平和豎向截面承載

9、力、豎向地基承載力；變形主要指墻體的水平變形和作為豎向承重結(jié)構(gòu)的豎向變形；穩(wěn)定性主要指作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、坑底抗隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B流穩(wěn)定性等，以下針對(duì)地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)的主要方面進(jìn)行詳述。地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：槽壁穩(wěn)定及槽幅設(shè)計(jì)、槽段劃分、導(dǎo)墻設(shè)計(jì)、連續(xù)墻內(nèi)力計(jì)算及配筋設(shè)計(jì)，連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì)等內(nèi)容。,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容 (1)確定在施工過(guò)程和使用階段各工況的荷載，即作用于連續(xù)墻的土壓力、水壓力以及上部傳來(lái)的垂直荷載。 (2)確定地下連續(xù)墻所需的入土深度，以滿(mǎn)足抗管涌、抗隆起，防基坑整體失穩(wěn)破壞以及滿(mǎn)足地基承載力的需要。 (3)驗(yàn)算開(kāi)挖槽段的槽壁

10、穩(wěn)定，必要時(shí)重新調(diào)整槽段長(zhǎng)、寬、深度的尺寸。 (4)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)體系(包括墻體和支撐)的內(nèi)力分析和變形驗(yàn)算。 (5)地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)的截面設(shè)計(jì)，包括墻體和支撐的配筋設(shè)計(jì)、截面強(qiáng)度驗(yàn)算、接頭的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度驗(yàn)算和構(gòu)造處理。,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),（ 荷載確定 （一）施工階段 基坑開(kāi)挖水土壓力； 施工荷載，若采用逆作法考慮上部結(jié)構(gòu)自重。 （二）使用階段 水土壓力； 主體結(jié)構(gòu)傳遞的恒載和活載。,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),土壓力類(lèi)別與墻體位移/基坑深度H 的關(guān)系,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),槽幅設(shè)計(jì) （一）槽幅：一次成槽的槽壁長(zhǎng)度 槽壁長(zhǎng)度 槽段劃分 （二）槽壁長(zhǎng)度確定規(guī)定 槽壁長(zhǎng)度應(yīng)與成槽機(jī)械尺寸成模數(shù)關(guān)系，最小不小于機(jī)械的尺寸，最

11、大尺寸由槽壁穩(wěn)定性確定。 目前常用為36m,一般不超過(guò)8m。 影響因素： 地質(zhì)條件影響、周?chē)h(huán)境 起重能力、混凝土供應(yīng)量 泥 漿池體積、連續(xù)作業(yè)時(shí)間,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),（三）槽幅穩(wěn)定性驗(yàn)算 梅耶霍夫經(jīng)驗(yàn)公式法 1.臨界深度Hcr 黏土、泥漿的有效重度，kN/m3; 條形基礎(chǔ)的承載力系數(shù)。 槽壁的平面寬度、長(zhǎng)度，m。,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),2.槽壁坍塌安全系數(shù) Fs 開(kāi)挖外側(cè)（土壓力)槽底水平壓力強(qiáng)度； 開(kāi)挖內(nèi)側(cè)（泥漿壓力）槽底水平壓力強(qiáng)度。,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),4.,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),（四）槽段劃分 考慮的因素 1.成槽施工順序 2.連續(xù)墻接頭形式 3.主體結(jié)構(gòu)布置及設(shè)縫要求,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)

12、,導(dǎo)墻設(shè)計(jì) 導(dǎo)墻截面形式 C20混凝土，厚度200300mm； 導(dǎo)墻深度深入原狀土不小于300mm； 頂面高出地面100200mm； 寬度大于連續(xù)墻設(shè)計(jì)寬度的3050mm。,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),連續(xù)墻深度及厚度的初選 連續(xù)墻厚度依據(jù)不同階段的受力、變形和裂縫控制要求確定，常用規(guī)格600、800、1000、1200mm； 連續(xù)墻的入土深度（基坑地面以下的深度）與基坑深度之比，稱(chēng)為入土徑比，據(jù)經(jīng)驗(yàn)、依據(jù)地質(zhì)條件取0.71.0； 也可運(yùn)用古典穩(wěn)定判別方法計(jì)算出一個(gè)初值，然后通過(guò)基坑穩(wěn)定性驗(yàn)算最終確定合理的入土徑比;,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻計(jì)算理論及方法 （一）較古典的

13、計(jì)算方法： 假設(shè)條件：土壓力已知，不考慮墻體和支撐變形。 方法：假想梁法、1/2分割法、泰沙基法 （二）橫撐軸向力、墻體彎矩不變： 假設(shè)條件：土壓力已知，考慮墻體變形，不考慮支撐變形。 方法：山肩幫男法 （三）橫撐軸向力、墻體彎矩可變： 假設(shè)條件：土壓力已知，考慮墻體、支撐變形。 方法：日本彈塑性法、有限元法 （四）共同變形理論： 假設(shè)條件：土壓力隨墻體變位而變化，考慮墻體、支撐變形。 方法：森重龍馬法、有限元法,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),國(guó)內(nèi)常用的計(jì)算方法,地下連續(xù)墻設(shè)計(jì),地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),一、 接頭類(lèi)型：施工接頭 結(jié)構(gòu)接頭 施工接頭 澆注地下連續(xù)墻時(shí)連接兩相鄰單元墻間的接頭。 結(jié)構(gòu)接頭 已竣工的地

14、下連續(xù)墻墻體與地下結(jié)構(gòu)吳其它構(gòu)件相連接的接頭。,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),（一）施工接頭 1直接連接構(gòu)成接頭：墻體直接與土體接觸，受力和防滲性能較差。,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),2.使用接頭管（也稱(chēng)鎖口管）建成接頭： 應(yīng)用較廣，常用圓形鋼管,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),3使用接頭箱建成的接頭,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),4.用隔板建成的接頭,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),5用預(yù)制構(gòu)件建成的接頭,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),（二） 結(jié)構(gòu)接頭類(lèi)型： 直接連接 間接連接 鐵板媒介連接 剪刀塊連接,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),（二）結(jié)構(gòu)接頭 1直接連接成的接頭:預(yù)埋鋼筋,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),2間接連接成的接頭：預(yù)埋鋼板,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),間接連接成的接頭:剪力塊,地下連續(xù)墻接頭設(shè)計(jì),間接連接頭:植筋成的接法,