连续墙的设计和施工工艺

地下连续墙

一、 地下连续墙的基本概念
（一）地下连续墙施工工艺原理
地下连续墙施工工艺，是在工程开挖土方之前，用特制的挖槽机械在泥浆(又称触变泥浆、安定液、稳定液等)护壁的情况下每次开挖一定长度(一个单元槽段)的沟槽，待开挖至设计深度并清除沉淀下来的泥渣后，把地面上加工好的钢筋骨架(一般称为钢筋笼)用起重机械吊放入充满泥浆的沟槽内，用导管向沟槽内浇筑混凝土。混凝土由沟槽底部开始逐渐向上浇筑，并将泥浆置换出来，待混凝土浇至设计标高后，一个单元槽段即施工完毕。各个单元槽段之间由特制的接头连接，形成连续的地下钢筋混凝土墙。若地下连续墙为封闭状，则基坑开挖后，地下连续墙既可挡土又可防水，为地下工程施工提供条件。地下连续墙也可以作为建筑的外墙承重结构，两墙合一，则大大提高了施工的经济效益。在某些条件下，地下连续墙与“逆作法”技术共同使用是深基础很有效的施工方法，会大大提高施工的工效。
（二）地下连续墙的适用范围
地下连续墙施工起始于50年代的意大利，目前已成为地下工程和深基础施工中的有效施工方法。我国的一些重大地下工程和深基础工程是利用地下连续墙工艺完成的，取得了很好的效果。如广州白天鹅宾馆、广州花园饭店、上海电信大楼、上海国际贸易中心、新上海国际大厦、金茂大厦、北京王府井宾馆等高层建筑深基础工程中都应用了地下连续墙。我国目前施工的地下连续墙。最深的达65.4m，最厚的达1.30m，最薄的为0.45m。国外施工的地下连续墙，最深的已达131m，垂直精度可达1／2000。
从地下连续墙的功能看有的地下连续墙单纯用作支护结构，有的既作支护结构又作为地下室结构外墙。上海88层的金茂大厦，其地下连续墙厚1m，既作支护结构又作为地下室结构外墙，收到了很好的效果。
地下连续墙施工工艺所以能得到推广，主要是因为它有下述优点：
(1)适用于各种土质。在我国目前除岩溶地区和承压水头很高的砂砾层必须结合采用其他辅助措施外，在其他各种土质中皆可应用地下连续墙。
(2)施工时振动小、噪音低，除了产生较多泥浆外，对环境影响相对较少。
(3)在建筑物、构筑物密集地区可以施工，对邻近的结构和地下设施没有什么影响。国外在距离已有建筑物基础几厘米处就可进行地下连续墙施工。这是由于地下连续墙的刚度比一般的支护结构刚度大得多，能承受较大的侧向压力，在基坑开挖时，由于其变形小，因而周围地面的沉降少，不会或较少危害邻近的建筑物或构筑物。
(4)可在各种复杂条件下进行施工。如已经塌落的美国110层的世界贸易中心大厦的地基，为哈得逊河河岸，地下埋有码头、垃圾等，且地下水位较高，采用地下连续墙对此工程来说是一种适宜的支护结构。
(5)防渗性能好。地下连续墙的防渗性能好，能抵挡较高的水头压力，除特殊情况外，施工时基坑外不再需要降低地下水位。
(6)可用于“逆筑法”施工。将地下连续墙方法与“逆筑法”结合，就形成一种深基础和多层地下室施工的有效方法，地下部分可以自上而下施工，这方面我国已有较成熟的经验。
但是，地下连续墙施工法亦有其不足之处，比如地下连续墙如只是施工期间用作支护结构，则造价可能稍高，不够经济，如能将其用作建筑物的承重结构，则可解决造价高的问题。如果施工现场管理不善，会造成现场潮湿和泥泞，且需对废泥浆进行处理；现浇的地下连续墙的墙面虽可保证一定的垂直度但不够光滑，如对墙面的光滑度要求较高，尚需加工处理或另作衬壁。
地下连续墙主要用于：建筑物的地下室、地下停车场、地下街道、地下铁道、地下道路、泵站、地下变电站和电站、盾构等工程的竖井、挡土墙、防渗墙、地下油库、各种基础结构等。

二、 地下连续墙作为支护结构时的内力计算
（一）荷载
用作支护结构的地下连续墙，作用于其上的荷载主要是土压力、水压力和地面荷载引起的附加荷载。若地下连续墙用作永久结构，还有上部结构传来的垂直力、水平力和弯矩等。作用于地下连续墙主动侧的土压力值，与墙体刚度、支撑情况及加设方式、土方开挖方法等有关。
当地下连续墙的厚度较小，开挖土方后加设的支撑较少、较弱，其变形较大，主动侧的土压力可按朗肯土压力公式计算。我国有关的设计单位曾对地下连续墙的土压力进行过原体观测，发现当位移与墙高的比值△／H达到1‰一8‰时，在墙的主动侧，其土压力值将基本上达到朗肯土压力公式计算的土压力值。所以，当地下连续墙的变形较大时，用其计算主动土压力基本能反映实际情况。
对于刚度较大，且设有多层支撑或锚杆的地下连续墙，由于开挖后变形较小，其主动侧的土压力值往往更接近于静止土压力。如日本的《建筑物基础结构设计规范》中既做如此规定。
至于地下连续墙被动侧的土压力就更加复杂。由于产生被动土压力所需的位移(我国实测位移与墙高比值△／H需达到1％一5％才会达到被动土压力值)往往为设计和使用所不允许，即在正常使用情况下，基坑底面以下的被动区，地下连续墙不允许产生使静止土压力全部变为被动土压力的位移。因而，地下连续墙被动侧的土压力也就小于被动土压力值。
目前，我国计算地下连续墙多采用竖向弹性地基梁(或板)的基床系数法，即把地下连续墙入土部分视作弹性地基梁，采用文克尔假定计算，基床系数沿深度变化。