qAAA地下連續(xù)墻設計與施工

1、2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系1單單 仁仁 亮亮2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系26.1 地下連續(xù)墻的設計地下連續(xù)墻的設計 l地連墻的設計，要使墻體具有足夠的強度，以保證在荷載作用下墻體的安全；并使墻體有足夠的剛度，保證不對附近地基和有關構(gòu)筑物產(chǎn)生有害影響。對于擋土地連墻，為保證地基的穩(wěn)定性和防止坑底涌水，以保證在坑底施工，則要求墻體向坑底有一定的插入深度。l前面所講的樁墻式支護的一般計算方法也適用于地連墻的靜力計算，下面再結(jié)合地連墻的特點做些補充。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系36.1.1 荷載荷載（土壓力）（土壓力）l假設地連墻在設

2、置完成前土體沒有位移，那么在開挖之前作用在地連墻兩側(cè)的土壓力就是靜止土壓力p0，如左圖6-1(a)所示。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系4l假設在進行基坑開挖中，墻體也不產(chǎn)生位移，則開挖兩側(cè)的土壓力如圖6-1(b)所示。但是，如果是這樣的話，墻體兩側(cè)的載荷就不平衡。所以，實際墻體必然要在非開挖側(cè)（墻后）的土壓力p0作用下，向墻前移動 。這時作用于墻后的土壓力p將因墻體位移 ，比靜止土壓力p0減小k ，即：p = p 0 - k (6-1)l同時： p pa (6-2)l同樣，開挖一側(cè)的土壓力p1，應由靜止土壓力增加k ，即：p1 = p 0 + k (6-3)l同時 p1 p

3、p (6-4) 2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系5l如果是有支撐的地連墻，在墻體產(chǎn)生位移之后再加設支撐，可以使墻體受到的土壓力小于靜止土壓力；在極限情況下可到小到主動土壓力。如果主動給橫撐施加軸力，將地連墻推向未開挖側(cè)，那么墻體上的土壓力就會大于橫撐架設之前的土壓力，最大可以增加到被動土壓力值。因此，對于使用橫撐的地連墻，可以通過調(diào)整橫撐的軸向力來減少橫向位移，從而也就控制了作用在墻體上的土壓力了。l如果不讓墻體發(fā)生變形，就需要對橫撐施加它所負擔面積內(nèi)的靜止土壓力值，當然就要按此要求設計支撐結(jié)構(gòu)。如不需控制墻體的位移，則可通過調(diào)整支撐的軸向力使墻體和橫撐的內(nèi)力最小，獲得最為經(jīng)

4、濟的支護結(jié)構(gòu)。但對于鋼筋混凝土地連墻在開挖側(cè)達到被動土壓力之前，墻體可能已經(jīng)破壞了。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系6l作用在擋土樁墻上的水壓力與土壓力不同，它不受橫撐軸向力及墻體的剛度影響。土中孔隙水壓力直接作用在墻體上，其值為：pw = wh (6-5) 2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系76.1.2 地基反力系數(shù)地基反力系數(shù)l地連墻作為擋土墻必受水平荷載作用，在被動受壓一側(cè)則有地基支承。工程設計可以將地基視為水平向的彈簧組成的地基模型，通過地連墻彈性曲線的計算，最后確定彎矩、剪力和地基反力。l我們在第七講3.6.4節(jié)已經(jīng)詳細講述了彈性地基梁法，包括地基反

5、力系數(shù)的確定，這里不再贅述。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系86.1.3 無撐地連墻設計無撐地連墻設計1. 樁墻設計法樁墻設計法l無撐地連墻的最小插入深度、墻體的內(nèi)力，其計算完全可按前面講過的樁墻的計算，并可應用有限元程序計算。2. 圖解法圖解法l計算步驟如下（圖6-2）：（1）先根據(jù)經(jīng)驗初選地連墻體的插入深度t ；（2）計算主動土壓力和被動土壓力，繪出地連墻上的土壓力圖形。（如圖6-2b）；2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系9圖6-2 無撐地連墻圖解法 2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系10（3）將土壓力圖沿墻分成若干段(每段長0.5m1.0

6、m)，求出各小段上土壓力的等價集中力，作用點位于壓力圖形的形心上(如圖6-2c)；（4）選擇適當?shù)谋壤皹O距，作力的矢量圖(圖6-2e)，并根據(jù)矢量圖作力、索多邊形（圖6-2d）。墻體任一截面的彎矩 m 就等于極距與索多邊形力矩圖坐標 y 的乘數(shù)，最大力矩mmax = ymax；（5）t 的大小由閉合線與索多邊形的交點來決定。如圖6-2e中原假定的深度 t 的索多邊形不與ab閉合，說明插入深度不夠，當ab增到ac時，索多邊形閉合，此時所得 t 為所需之插入深度。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系116.1.4 有撐地連墻設計有撐地連墻設計1. 單撐地連墻計算單撐地連墻計算（1）

7、單撐地連墻的單撐地連墻的變形及土壓力特征變形及土壓力特征l單撐地連墻在土壓力作用下，隨著入土深度的不同，其墻體發(fā)生不同的變形，變形的不同反過來又影響土壓力的分布，不同的插入深度其土壓力圖形，墻體變形和彎矩圖如下頁圖6-3所示。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系12圖6-3 插入坑底深度不同的樁墻的土壓力、彎矩及變形2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系1310 在插入坑底深度較小時，墻體下端猶如自由端，支撐點成為簡支點，墻體被推向坑內(nèi)方向，墻底位移較大，墻前被動土壓力完全發(fā)揮出來，墻體主要在坑內(nèi)一側(cè)受彎（拉）。（如圖6-3a所示）20 插入坑底深度增加，墻前被動土壓

8、力得不到充分發(fā)揮與利用，這時樁底端只會在原位轉(zhuǎn)動一個較小的角度而不會有位移現(xiàn)象，樁底土壓力等于零，未發(fā)揮的被動土壓力可以作為安全度。（如圖6-3b所示）30 當插入深度較深時，墻體前后都會出現(xiàn)被動土壓力，坑底下部墻體處于嵌固狀態(tài)，猶如固定端。墻體彎矩已大大減小，分布趨于均勻，下面的嵌固負彎矩略小于上部跨間正彎矩。（如圖6-3c所示）40 當插入坑底深度進一步增加時，墻前墻后的被動土壓力都得不到充分發(fā)揮和利用，墻的嵌入深度已嫌過深，上部跨間彎矩幾乎不再變化。（如圖6-3d所示）2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系14l上述四種狀態(tài)中，一般采用第三種工作狀態(tài)作為設計依據(jù)，并且使坑底以

9、上的正彎矩為坑底以下負彎矩的110115%，當然也有采用正負彎矩相等來進行設計的。雖然應用該狀態(tài)設計得到的樁墻較深，但因彎矩較小，可以選擇較小的斷面，同時由于入土較深，安全可靠。l具體計算同樣可以采用前面介紹過的樁墻式支護的靜力平衡法或等值梁法等，也可以下面介紹的原蘇聯(lián)規(guī)范法。2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系15（2）原蘇聯(lián)規(guī)范法）原蘇聯(lián)規(guī)范法l由于墻體剛度小、變形大而引起主動土壓力發(fā)生重分布，加之土與墻體的摩擦，使墻體跨間彎矩減小，而支撐反力增大的現(xiàn)象。我國上海市地基基礎規(guī)范也已注意到此問題，即考慮到板樁變形后土壓的重分布，可將最大彎矩乘以0.60.8作為計算彎矩，而支撐力

10、增大40%。l原蘇聯(lián)規(guī)范對土壓力作了如下規(guī)定（如左側(cè)圖6-4所示）：圖6-4 原蘇聯(lián)規(guī)范土壓力圖2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系16. 墻后主動土壓力按高度分四段：墻后主動土壓力按高度分四段： 10 a點，即地面處，按主動土壓力計算：paa = qka（6-14）20 b點（主動土壓力極大點），當支撐到地面的高度h k = ( 0.2 0.35 )h，將b點取在支撐處，即hb = hk；如hk 0.2h，b點取在0.2h處，即hb = 0.2h，其土壓力計算為：pab = (q+ ihi)cb（6-15）cb ： b點土壓力系數(shù)，cb = 1- (1-ka)，其中查下表： h

11、b/h0.20.250.300.350.20.30.40.5 值值 表表6-4 2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系1730 c點（主動土壓力極小點），即墻跨bd段的中點，hc = (1.15h - hk) / 2。c點的土壓力：pab = (q+ ihi)kak （6-16）l式中 k 考慮墻體變形使跨中土壓力減小的系數(shù)，對于鋼筋混凝土墻體，根據(jù)其相對撓度( = fc/hc)查圖6-5；對于鋼板樁k為0.4。40 de段：采用主動土壓力乘以0.8折減。 pde = 0.8(q+ ihi)ka （6-17）. 墻前被動土壓力計算墻前被動土壓力計算(不夠完善不夠完善)圖6-5 土壓

12、力與墻體相 對撓度關系 2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系182. 多撐地連墻設計多撐地連墻設計l多撐地連墻設計計算同樣可以采用前面介紹過的樁墻式支護計算的有關方法，這里再介紹一下山肩幫男近似法。l山肩幫男近似法假定：a. 墻體為下端自由的彈性體；b. 主動土壓力在開挖面以上為 三角形，在開挖面以下為矩形；c. 開挖線以下土的橫向反力(ax+b) 等于被動土壓力減去靜止土壓力。d. 任意一道橫撐設置后，就成為不動 支點，位于其上部地連墻的位移不變，位于其上部的支撐軸力也不發(fā)生變化； 圖6-6山肩幫男近似法計算簡圖2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系19e. 開挖面

13、以下墻體彎矩為零處可以視為一個鉸，并且下部墻體對上部墻體的剪力傳遞可以忽略。l根據(jù)以上假定，只需鉸以上水平方向滿足靜力平衡條件y = 0，以及該鉸處m = 0，即可求得入土深度和橫撐的軸力：2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系206.1.5 地連墻的結(jié)構(gòu)設計地連墻的結(jié)構(gòu)設計l擋土地連墻的坍塌事故，大多是由于支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的擋土地連墻的坍塌事故，大多是由于支撐結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的問題。問題。一、水平導梁一、水平導梁l水平導梁多用工字型鋼，可按連續(xù)梁進行簡化計算：l最大正彎矩：式中： l 橫撐間距，m； w 地連墻作用于水平導梁上的線荷載。102wlm邊跨142wlm中跨2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系21l最大負彎矩：l最大剪力：92wlm邊跨210wlm 中跨2maxwlq2021-11-14中國礦業(yè)大學（北京）土木工程系22二、二、橫撐橫撐l橫撐的軸向力就是水平導梁的支反力p ：p = wl