土力学与基础工程-教学-代国忠-地下连续墙工程.pptx

10.1 概述概述10.2 地下连续墙设计计算地下连续墙设计计算10.3 地下连续墙施工准备地下连续墙施工准备10.4 地下连续墙成槽工艺地下连续墙成槽工艺10.5 单元槽段连接技术单元槽段连接技术10.6 钢筋笼制作与吊放钢筋笼制作与吊放10.7 混凝土的浇注混凝土的浇注10.8 地下连续墙逆作法施工技术地下连续墙逆作法施工技术10.9 混凝土防渗墙施工技术混凝土防渗墙施工技术 第第10章章 地下连续墙工程地下连续墙工程10.1 概概 述述10.1.1 地下连续墙发展概地下连续墙发展概况况 地下连续墙地下连续墙是利用一定的设备和机具，在稳定液护壁条件下，沿已构是利用一定的设备和机具，在稳定液护壁条件下，沿已构筑好的导墙钻挖一段深槽，然后吊放钢筋笼入槽，浇注混凝土，筑成一筑好的导墙钻挖一段深槽，然后吊放钢筋笼入槽，浇注混凝土，筑成一段混凝土墙，再将每个墙段连接起来，形成连续的地下基础构筑物。段混凝土墙，再将每个墙段连接起来，形成连续的地下基础构筑物。地下连续墙主要起挡土、挡水（防渗）和承重作用。地下连续墙主要起挡土、挡水（防渗）和承重作用。地下连续墙的成槽方法地下连续墙的成槽方法主要有：冲击法、冲击主要有：冲击法、冲击回转法、抓斗直接成回转法、抓斗直接成槽法、冲抓法、多头钻成槽法、双轮铣成槽法等。槽法、冲抓法、多头钻成槽法、双轮铣成槽法等。地下连续墙起源于欧洲，意大利于地下连续墙起源于欧洲，意大利于1938年年首次进行了在泥浆护壁的深槽首次进行了在泥浆护壁的深槽中建造地下连续墙的试验，于中建造地下连续墙的试验，于1950年应用于意大利的年应用于意大利的Santan Malia大坝防大坝防渗工程（深达渗工程（深达40m的截水止漏墙）。的截水止漏墙）。中国第一座地下墙，中国第一座地下墙，1958年年青岛月子口水库青岛月子口水库建成的桩排式防渗墙。建成的桩排式防渗墙。迄今我国各地已建成迄今我国各地已建成70多坐防渗墙，其中大部分为槽板式防渗墙。多坐防渗墙，其中大部分为槽板式防渗墙。地下连续墙的成槽深度在地下连续墙的成槽深度在50m 以内，墙宽与墙体的深度常用以内，墙宽与墙体的深度常用60cm及及80cm，亦有，亦有20cm薄型防渗墙及薄型防渗墙及120cm厚型地下连续墙。厚型地下连续墙。10.1.2 地下连续墙类型地下连续墙类型 1.按成槽方法分按成槽方法分1）槽板式地下墙；）槽板式地下墙；2）桩排式地下墙；）桩排式地下墙；3）组合式地下墙）组合式地下墙a）开挖槽段）开挖槽段 b）放入接头管）放入接头管 c）下入钢筋笼）下入钢筋笼 d）下导管及浇注混凝土）下导管及浇注混凝土 槽板式地下墙施工示意图槽板式地下墙施工示意图（a）一字形相接排列；（）一字形相接排列；（b）交错相接排列；（）交错相接排列；（c）一字形搭接排列；）一字形搭接排列；（d）间隔排列；（）间隔排列e）间隔排列；）间隔排列；MIP为水泥加固土桩为水泥加固土桩桩排式下连续墙示意图桩排式下连续墙示意图组合式地下墙示意图组合式地下墙示意图壁板式地下连续墙施工图片壁板式地下连续墙施工图片:a、修筑导墙、修筑导墙b、开挖单元槽段、开挖单元槽段c、吊放接头管、吊放接头管d、吊放钢筋笼、吊放钢筋笼e、浇筑混凝土、浇筑混凝土地下墙支护的基坑（兼作地下室外墙）地下墙支护的基坑（兼作地下室外墙）2.按墙体材料分按墙体材料分1）刚性混凝土；）刚性混凝土；2）塑性混凝土；）塑性混凝土；3）自凝灰浆；）自凝灰浆；4）固化灰浆）固化灰浆3、按使用用途分、按使用用途分 挡土、防渗、承重，三合一墙等。挡土、防渗、承重，三合一墙等。10.1.3 地下连续墙的应用范围地下连续墙的应用范围 1）水利水电工程防渗墙、地下污水处理厂和净水池、泵房的外墙、）水利水电工程防渗墙、地下污水处理厂和净水池、泵房的外墙、城市市政管道及各种管形渠、地下贮存槽等。城市市政管道及各种管形渠、地下贮存槽等。2）地下承重结构物，如各种基础构造、墙及支承桩等。）地下承重结构物，如各种基础构造、墙及支承桩等。3）地下挡土墙，如高层建筑地下室外墙、地铁和地下街道的外墙、）地下挡土墙，如高层建筑地下室外墙、地铁和地下街道的外墙、盾构和顶管等工作竖井、码头和河港的驳岸和护岸、干船坞的周墙等。盾构和顶管等工作竖井、码头和河港的驳岸和护岸、干船坞的周墙等。地下连续墙适用条件：地下连续墙适用条件：基坑深度基坑深度10m；软土或砂土地基软土或砂土地基；在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面沉降、建筑物的沉降要求在密集的建筑群中施工基坑，对周围地面沉降、建筑物的沉降要求严格限制时；严格限制时；围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，围护结构与主体结构相结合，用作主体结构的一部分，对抗渗有较严格要求时；对抗渗有较严格要求时；逆作法施工。逆作法施工。10.1.4 地下连续墙的特点地下连续墙的特点 1）施工时对周边环境影响小。液压成槽工作时，无震动、无噪音；）施工时对周边环境影响小。液压成槽工作时，无震动、无噪音；能够紧邻相邻的建筑物及地下管线施工，对沉降及变位较易控制。能够紧邻相邻的建筑物及地下管线施工，对沉降及变位较易控制。2）地下连续墙的墙体刚度大、整体性好，结构和地基的变形都较小，）地下连续墙的墙体刚度大、整体性好，结构和地基的变形都较小，既可用于超深围护结构，也可用于主体结构。既可用于超深围护结构，也可用于主体结构。3）地下连续墙为整体连续结构，耐久性好，抗渗性能好。）地下连续墙为整体连续结构，耐久性好，抗渗性能好。4）地下连续墙可与锚杆、内支撑、逆作法等形式进行有机的结合，）地下连续墙可与锚杆、内支撑、逆作法等形式进行有机的结合，保证基坑施工安全性和合理性。保证基坑施工安全性和合理性。5）适用地层广泛。它适合于淤泥质粘土、粘土、砂土、砾石、卵石、）适用地层广泛。它适合于淤泥质粘土、粘土、砂土、砾石、卵石、漂石和孤石、软岩和硬岩。漂石和孤石、软岩和硬岩。6）地下连续墙集挡土、止水、承重为一体，可兼作地下室外墙。）地下连续墙集挡土、止水、承重为一体，可兼作地下室外墙。7）可实行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工速度，降低造价。）可实行逆作法施工，有利于施工安全，加快施工速度，降低造价。地下连续墙的缺点有：地下连续墙的缺点有：1）弃土及废泥浆的处理。若处理不当，会造成新的环境污染。）弃土及废泥浆的处理。若处理不当，会造成新的环境污染。2）地质条件和施工的适应性。地下连续墙最适应的地层为软塑、可）地质条件和施工的适应性。地下连续墙最适应的地层为软塑、可塑的粘性土层。当地层条件复杂时，还会增加施工难度和影响工程造价。塑的粘性土层。当地层条件复杂时，还会增加施工难度和影响工程造价。3）槽壁坍塌。槽壁坍塌易引起相邻地面沉降、坍塌，危害邻近建筑）槽壁坍塌。槽壁坍塌易引起相邻地面沉降、坍塌，危害邻近建筑和地下管线的安全。和地下管线的安全。10.2 地下连续墙设计计算地下连续墙设计计算10.2.1 地下连续墙的破坏形式地下连续墙的破坏形式1.稳定性破坏稳定性破坏a）整体失稳）整体失稳 b）基坑底隆起）基坑底隆起 c）管涌或流砂）管涌或流砂 地下连续墙的稳定性破坏形式地下连续墙的稳定性破坏形式 2.强度破坏强度破坏 地下连续墙的强度破坏有支撑强度不足或压屈，墙体强度不足，墙体变地下连续墙的强度破坏有支撑强度不足或压屈，墙体强度不足，墙体变形过大等，设计时应加以避免。形过大等，设计时应加以避免。10.2.2 坑底土体的抗隆起计算坑底土体的抗隆起计算1.地基以剪切破坏的极限状态法地基以剪切破坏的极限状态法 地下墙端部平面上土体平衡地下墙端部平面上土体平衡 墙体插入深度：墙体插入深度：（10-6）2太沙基太沙基-皮克法皮克法太沙基太沙基-皮克法皮克法 滑裂面深度有限制时的太沙基方法滑裂面深度有限制时的太沙基方法 10.2.3 坑底土体的抗管涌计算坑底土体的抗管涌计算1.太沙基法太沙基法太沙基法管涌破坏计算图式太沙基法管涌破坏计算图式抗管涌破坏稳定性的安全系数为：抗管涌破坏稳定性的安全系数为：或或极限水力梯度法管涌破坏计算图式极限水力梯度法管涌破坏计算图式2.极限水力梯度法极限水力梯度法 10.2.4 地下连续墙的土压力计算地下连续墙的土压力计算10.2.5 地下连续墙的静力计算地下连续墙的静力计算1山肩邦男法基本假定山肩邦男法基本假定山肩邦男精确解计算简图山肩邦男精确解计算简图 山肩邦男近似解计算简图山肩邦男近似解计算简图 2山肩邦男近似解计算山肩邦男近似解计算与精确解假定不同的是：与精确解假定不同的是：（10-19）（10-18）解以上联立方程并整理得：解以上联立方程并整理得：山肩邦男近似解法的计算步骤如下：山肩邦男近似解法的计算步骤如下：（10-20）改进后的山肩邦男近似解法计算简图改进后的山肩邦男近似解法计算简图根据静力平衡条件，可推导出改进后的山肩邦男近似解法基本方程：根据静力平衡条件，可推导出改进后的山肩邦男近似解法基本方程：（10-21）（10-22）解以上联立方程并整理得：解以上联立方程并整理得：（10-23）【解解】1）计算墙背主动土压力及水压力（沿墙体长度方向取）计算墙背主动土压力及水压力（沿墙体长度方向取1m计算）计算）。2）第一阶段开挖，深度）第一阶段开挖，深度6m，单支撑。，单支撑。3）第二阶段开挖，开挖深度）第二阶段开挖，开挖深度10m，设两道支撑，设两道支撑。同理，经计算可得四道支撑的轴力及墙体的弯矩：同理，经计算可得四道支撑的轴力及墙体的弯矩：图图10-15 四道支撑计算方法简图及内力分布情况四道支撑计算方法简图及内力分布情况10.3 地下连续墙施工准备地下连续墙施工准备10.3.1 场地准备场地准备10.3.2 地下连续墙稳定液地下连续墙稳定液 1.地下连续墙稳定液的作地下连续墙稳定液的作用用2.稳定液用量估算稳定液用量估算 （10-24）3.常用泥浆类型与配方常用泥浆类型与配方1）细分散泥浆）细分散泥浆 2）粗分散抑制型泥浆）粗分散抑制型泥浆 3）不分散低固相泥浆）不分散低固相泥浆 4）无固相稳定液）无固相稳定液 4.稳定液的制备、循环和净化稳定液的制备、循环和净化10.3.3 修筑导墙修筑导墙1.导墙的作用导墙的作用图图10-16 钢筋混凝土导墙横剖面图钢筋混凝土导墙横剖面图 图图10-17具有具有90转角的导墙平面图转角的导墙平面图2.导墙的形式和尺寸导墙的形式和尺寸 3.对导墙的要求对导墙的要求 4导墙施工导墙施工10.4 地下连续墙成槽工艺地下连续墙成槽工艺10.4.1 影响单元槽段长度的因素影响单元槽段长度的因素 1混凝土的供应能力混凝土的供应能力 单元槽段全部混凝土，在单元槽段全部混凝土，在4h内全部浇注完毕。内全部浇注完毕。2挖掘机的最小挖掘长度挖掘机的最小挖掘长度 3地基土的稳定条件地基土的稳定条件土质较好的可将槽段可定得长些；土质差则单元槽段不宜过长。土质较好的可将槽段可定得长些；土质差则单元槽段不宜过长。4泥浆贮存池的容积泥浆贮存池的容积贮存池的容积应是单元槽段容积的贮存池的容积应是单元槽段容积的2倍以上，以满足挖槽作业要求。倍以上，以满足挖槽作业要求。5墙体的位置及地面荷载情况墙体的位置及地面荷载情况10.4.2 成槽基本方法成槽基本方法 1回转钻套打钻孔回转钻套打钻孔 2冲击钻成孔冲击钻成孔 图图10-19 冲击钻成槽冲击钻成槽 图图10-20 索列丹斯冲击法索列丹斯冲击法1.主孔；主孔；2.副孔；副孔；3.冲击钻头；冲击钻头；4.接渣斗接渣斗3回转回转-冲击法冲击法4冲抓成槽冲抓成槽5 抓斗直接挖土成槽抓斗直接挖土成槽该法直接将槽孔内的土整块抓取出来，装车运走。该法直接将槽孔内的土整块抓取出来，装车运走。6多头钻成槽多头钻成槽 7双轮铣成槽双轮铣成槽 回转回转-冲击法成槽示意图冲击法成槽示意图多头钻成槽法示意图多头钻成槽法示意图10.4.3 挖槽施工质量要求挖槽施工质量要求10.4.4 清底换浆清底换浆 10.5 单元槽段连接技术单元槽段连接技术施工中槽段之间接头应具备以下特征：施工中槽段之间接头应具备以下特征：不能妨碍下一单元槽段的挖掘；不能妨碍下一单元槽段的挖掘；能传递单元槽段之间的应力，起到伸缩接头的作用；能传递单元槽段之间的应力，起到伸缩接头的作用；混凝土不得从接头下端流向背面，不得从接头构造物与槽壁之间流向背面；混凝土不得从接头下端流向背面，不得从接头构造物与槽壁之间流向背面；接头表面上不应粘附沉渣或变质泥浆的胶凝物，以免造成强度降低或漏水；接头表面上不应粘附沉渣或变质泥浆的胶凝物，以免造成强度降低或漏水；加工简单，拆装方便。加工简单，拆装方便。10.5.1 常见的单元槽段接头连接形常见的单元槽段接头连接形式式1接头管式接头（锁口管接头）接头管式接头（锁口管接头）接头管的结构型式接头管的结构型式 接头管接头施工工艺：接头管接头施工工艺：成槽清底以后，在槽段两端吊入接成槽清底以后，在槽段两端吊入接头管，下入接头管之后，紧接着下入头管，下入接头管之后，紧接着下入钢筋笼浇筑混凝土，然后将接头管起钢筋笼浇筑混凝土，然后将接头管起拔约初灌量能灌注到的高度，或将其拔约初灌量能灌注到的高度，或将其稍作转动，以免接头管被困住。稍作转动，以免接头管被困住。起拔起拔0.51.0m仍未发现管内涌入混凝仍未发现管内涌入混凝土，可每隔土，可每隔30min上拔上拔0.51.0m。起。起拔困难时，用油压千斤顶顶拔。拔困难时，用油压千斤顶顶拔。导墙；导墙；已浇注混凝土的单元槽已浇注混凝土的单元槽段；段；开挖的槽段；开挖的槽段；未开挖的槽未开挖的槽段；段；接头管；接头管；钢筋笼；钢筋笼；正浇正浇筑混凝土的单元槽段；筑混凝土的单元槽段；接头管拔接头管拔出后形成的圆孔。出后形成的圆孔。2接头箱接头接头箱接头 接头箱接头使地下连续墙形成接头箱接头使地下连续墙形成更好的整体，接头处刚度好。更好的整体，接头处刚度好。有的接头箱式接头还带有充气有的接头箱式接头还带有充气软管，以提高混凝土灌注时的软管，以提高混凝土灌注时的封堵效果。接头箱与接头管施封堵效果。接头箱与接头管施工相似，即在单元槽开挖后，工相似，即在单元槽开挖后，吊接头箱，再吊钢筋笼。吊接头箱，再吊钢筋笼。接头箱；接头箱；焊在钢筋笼端部的钢板。焊在钢筋笼端部的钢板。3其它接头形式其它接头形式先做接头缝法先做接头缝法 10.5.2 接头表面处理接头表面处理10.6 钢筋笼制作与吊放钢筋笼制作与吊放10.6.1 钢筋笼配筋技术或构造规定钢筋笼配筋技术或构造规定（1）一般规定要求）一般规定要求10.6.2 钢筋笼底端和侧面垫块制做要求钢筋笼底端和侧面垫块制做要求a）b）图图10-26 钢筋笼底端及钢板定位垫块钢筋笼底端及钢板定位垫块10.6.3 墙体与结构物的钢筋连接墙体与结构物的钢筋连接a)预埋钢筋式预埋钢筋式 b)预埋中继板式预埋中继板式 c)剪力连方式剪力连方式图图10-27 墙体与结构物体钢筋连接方式墙体与结构物体钢筋连接方式 当墙体需要与结构物连接时，可通过预埋件使钢筋在地下连续墙施工后便当墙体需要与结构物连接时，可通过预埋件使钢筋在地下连续墙施工后便于连接。连接方式有：预埋钢筋、预埋中继板和剪力连接件等。于连接。连接方式有：预埋钢筋、预埋中继板和剪力连接件等。10.6.3 钢筋笼的吊入与接长钢筋笼的吊入与接长 图图10-28 钢筋笼与起吊方法钢筋笼与起吊方法1.2.吊钩；吊钩；3.4.滑轮；滑轮；5.卸甲；卸甲；6.端部向里弯曲；端部向里弯曲；7.纵向桁架；纵向桁架；8.横向架立桁架横向架立桁架10.7 混凝土的浇注混凝土的浇注 10.7.1 混凝土配合比设计混凝土配合比设计10.7.2 混凝土的生产和运输混凝土的生产和运输混凝土一次连续供给量（即供应强度）计算：混凝土一次连续供给量（即供应强度）计算：10.7.3 水下混凝土浇注工艺水下混凝土浇注工艺 10.8 地下连续墙逆作法施工技术地下连续墙逆作法施工技术10.8.1 逆作法原理与施工程序逆作法原理与施工程序 地下墙作为多层地下结构物的外墙地下墙作为多层地下结构物的外墙时，可采用时，可采用“逆作法逆作法”施工技术。施工技术。它是先造地下结构物楼板或框架，它是先造地下结构物楼板或框架，利用它作为水平支撑系统抵抗侧向利用它作为水平支撑系统抵抗侧向土压力，进行下部地下工程施工，土压力，进行下部地下工程施工，同时，进行上部结构的施工。同时，进行上部结构的施工。图图10-29“逆作法逆作法”施工原理图施工原理图1.地下连续墙；地下连续墙；2.中间支承柱；中间支承柱；3.地下室顶板；地下室顶板；4.底板底板10.8.2 逆作法施工技术的特点逆作法施工技术的特点10.9 混凝土防渗墙施工技术混凝土防渗墙施工技术10.9.1 混凝土防渗墙墙体材料混凝土防渗墙墙体材料 由于水利水电工程的特殊性，要求混凝土防渗墙既要有防渗，又要有较由于水利水电工程的特殊性，要求混凝土防渗墙既要有防渗，又要有较低的弹性模量，以使墙体变形适应地基土的变形。国内外常用的混凝土防低的弹性模量，以使墙体变形适应地基土的变形。国内外常用的混凝土防渗墙墙体材料有塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等。渗墙墙体材料有塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等。1.塑性混凝土塑性混凝土 2.自凝灰浆自凝灰浆3固化灰浆固化灰浆 10.9.2 混凝土防渗墙成槽技术混凝土防渗墙成槽技术1.成槽机械成槽机械2.槽段划分和接头连接槽段划分和接头连接3.槽孔建造要求槽孔建造要求4.稳定液的选用稳定液的选用10.9.3 混凝土防渗墙的混凝土浇注工艺混凝土防渗墙的混凝土浇注工艺10.9.4 墙体观测仪器的埋设墙体观测仪器的埋设本章小结本章小结 1地下连续墙的基本概念地下连续墙的基本概念 地下连续墙是利用特殊的挖槽设备在地下构筑的连续墙体，常用于地下连续墙是利用特殊的挖槽设备在地下构筑的连续墙体，常用于挡土、截水、防渗和承重等。挡土、截水、防渗和承重等。2地下连续墙设计要点地下连续墙设计要点 地下连续墙设计内容主要有坑底土体的隆起、坑底土体的管涌、土地下连续墙设计内容主要有坑底土体的隆起、坑底土体的管涌、土压力计算，单撑或多撑地下连续墙体的内力计算。用于基坑支护的地下连压力计算，单撑或多撑地下连续墙体的内力计算。用于基坑支护的地下连续墙，常采用续墙，常采用m法或山肩邦男法计算其所受的内力。法或山肩邦男法计算其所受的内力。3地下连续墙施工技术地下连续墙施工技术 地下连续墙由很多工序组成，其施工过程较为复杂，其中修筑导墙、地下连续墙由很多工序组成，其施工过程较为复杂，其中修筑导墙、泥浆的制备和处理、地下连续墙成槽工艺、单元槽段连接技术、钢筋笼的泥浆的制备和处理、地下连续墙成槽工艺、单元槽段连接技术、钢筋笼的制作和吊装和、水下混凝土浇灌等是主要的工序。制作和吊装和、水下混凝土浇灌等是主要的工序。4.地下连续墙逆作法施工技术地下连续墙逆作法施工技术 当采用地下墙作为多层地下结构物的外墙时，可采用当采用地下墙作为多层地下结构物的外墙时，可采用“逆作法逆作法”施施工技术，以减少工期，确保支护体系的安全性。工技术，以减少工期，确保支护体系的安全性。5.混凝土防渗墙施工技术混凝土防渗墙施工技术 混凝土防渗墙是在松散透水性地基中分段建成起防渗作用的地下连混凝土防渗墙是在松散透水性地基中分段建成起防渗作用的地下连续墙。常用混凝土防渗墙墙体材料有塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等。续墙。常用混凝土防渗墙墙体材料有塑性混凝土、自凝灰浆和固化灰浆等。