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​地下连续墙基础设计

futao 拆除工程 2019-04-26 448 0
川渝拆除17713551981

地下连续墙基础设计

地连墙对地基的地质条件活用范围很广,目前在桥梁建设发展中,不再单纯作为防渗防水、深基坑围护等,而是越来越多的用地连墙作为桩基础、沉井沉箱基础的一部分共同承受更大荷载,尤其用于超大型桥梁的基础工程

地连墙基础要按支护结构设计规定,保证兼作基坑支护结构的基础墙体在强度、稳定性和变形三个方面达到要求。

一、地连墙基础类型

地连墙基础根据墙段单元之间的连接组合、平面布置以及使用功能可分为以下类型。

(1)条壁式地连墙基础:由平面长度不小于2.5倍宽度的一个或多个墙段单元组成的分离或连接组合,但不封闭的地连墙基础,可分为下列类型。

①单壁式:地连墙的一个单体构成一个基础[图7-20a)]。单壁式地连墙相当于一异性灌注桩(矩形桩),可以不设置顶板。

②平行复壁式:两个或多个地连墙单体在平面内分离并平行布置,通过顶板相连构成基础

[图7-20b)]。其平行桥轴和垂直桥轴两个方向刚度差别较大。

③自由复壁式:两个或多个地连墙单体在平面内分散布置,通过顶板相连构成基础

[图7-20c)]。根据荷载作用方向,可自由布置。

④组合复壁式:两个或多个地连墙单体在平面内连接组合并通过顶板相连而成的地连墙基础,可分为T形、十字形、H形、工形、辐射形等几种形式[图7-20d)~h)]。

图7-20条壁式地连墙基础类型

图7-20条壁式地连墙基础类型

(2)井筒式地连墙基础:由多个墙段单元相互刚性连接或外周墙刚性连接而内隔墙铰接组成平面封闭断面,并通过顶板相连而成的地连墙基础,可分单室型和多室型两种形式(图7-21)。

(3)部分地连墙基础:以地连墙作为基坑开挖支护结构,内部土体开挖到要求的深度后,在基坑内部构筑钢筋混凝土结构而形成的基础形式,地连墙作为基础结构的一部分,参与承担上部结构荷载作用。根据地连墙平面布置可分为矩形[图7-22a)]、圆形[图7-22b)]或复合异性等形式。

图7-21井筒式地连墙基础类型

图7-21井筒式地连墙基础类型

图7-22部分地连墙基础类型

图7-22部分地连墙基础类型

二、构造规定

(1)地连墙基础墙体的构造设计规定与前节构造规定(墙体厚度除外)要求相同。

(2)墙体作为重要受力部件,需具有一定的承载能力,因此对于最小厚度做出规定,取最小厚度为800mm。

考虑施工过程及泥浆影响,墙厚可分为成槽厚度、设计厚度和有效厚度。成槽厚度为挖掘机或铣槽机成槽实际尺寸;有效厚度是设计厚度减去泥膜厚度,一般可取两侧各20mm共40mm。在进行稳定性计算时,应采用设计厚度,在截面验算时应采用有效厚度。

井简式地连墙基础单室宽度过小,则施工困难,过大,则经济性差,规定单室最小宽度不宜小于5m,单室最大宽度不宜大于10m。

地连墙成槽机械台班费用高。从最大程度发挥成槽机械工作效率,同时减少施工工艺转换、方便施工的角度出发,要求井筒式地连墙基础的外周墙和隔墙尽量采用相同厚度。

(3)顶板相当于钻孔灌注桩的承台,将地连墙各墙段连成整体共同受力。因此,对于由多个墙段组成的非单壁式地连墙基础顶部应设置顶板,并应具有足够刚度。

地连墙应与顶板形成一个整体,与桩基础一样,墙体应进入顶板,其钢筋也应深人顶板一定长度。规定墙体应进入顶板100~200mm,钢筋深入顶板内长度不应小于b/2及钢筋锚固长度1。之和(图7-23)。

(4)竖向受拉钢筋的配筋率不应小于有效计算截面面积的0.3%,水平受拉钢筋的配筋率不应小于计算截面面积的0.2%,接头部位的接合面水平钢筋的配筋率不宜小于一般部位水平钢筋配筋率的2倍。

(5)井筒式地连墙基础作为整体基础,必须保证具有较大的整体刚度。外周墙直接承受外侧的水土压力,并由内隔墙作为支承,外周墙内产生较大

图7-23竖向钢筋(尺寸单位:mm) b-外侧竖向钢筋至墙体内侧面的距离

图7-23竖向钢筋(尺寸单位:mm)

b-外侧竖向钢筋至墙体内侧面的距离

的弯矩和剪力,因此必须采用刚性接头。内隔墙作为外周墙的支承,主要是承受轴力,因此可以采用不能承受弯矩的铰接接头,但若条件容许,宜尽量采用刚性接头,以增加基础的整体刚度。

三、地连墙基础承受各种作用及效应组合计算简介(1)地连墙基础竖向承载力主要由墙体侧壁摩擦力和墙端支承力组成。当持力层为非岩石地基时,增加墙体深度能较快地增加侧壁摩擦力和墙端支承力,比增大平面规模更具经济性,且施工也较易实现,因此,应首先考虑增加墙体的埋置深度以提高竖向承载力。

(2)地连墙基础平面布置可多样。井筒式地连墙基础槽段平面布置可做成一室断面、二室断面、多室断面。平面布置使其形心与各种作用基本组合的合力作用点一致或相近,有利于基础结构的整体受力。

(3)地基承载力计算是地连墙基础结构设计的重要内容。条壁式地连墙的竖向地基承载力可参照桩基础进行计算。井筒式地连墙基础的地基承载力计算应包括基底竖向承载力、基础正面地基水平承载力、基础侧面地基水平剪切承载力、基底地基剪切承载力等;其竖向承载力应考虑基底地基的竖向地基反力、基础外周面的竖向侧壁摩擦力及内部土的四周面摩擦力;基底地基剪切承载力应考虑基础本体与地基之间的摩擦力、内部土体间的摩擦力。

(4)基础结构设计按不同设计状况,分别按承载力极限状态和正常使用极限状态设计计算。

①承载能力极限状态包括:地基承载力计算;地连墙结构强度计算;顶板结构强度计算。

②正常使用极限状态包括地连墙及顶板的结构变形、抗裂和裂缝宽度验算。

(5)当基础周围土体因自重固结或受地面大面积荷载等影响而产生地面沉降时,应考虑由此而引起的侧壁负摩阻力对墙体竖向承载力和沉降的影响。

(6)基础的竖向承载力及水平承载力的现场荷载试验,与钻孔灌注桩的试桩试验方法和要求具有相同的性质。

(7)井筒式地连墙基础的构件计算应符合下列规定:

①根据空间计算求出的各深度截面内力进行竖向箱型截面强度的计算。

②按平面刚架进行水平受力计算。

③按以地连墙为支承的板梁进行顶板计算,不考虑内部土承受作用。当顶板厚度超过计算跨径的0.5倍(简支梁)或0.4倍(连续梁)时,可将其作为深梁进行计算。

以上将地连墙基础结构受力计算的各主要作用进行简单介绍,虽然受力比较复杂,其实,地连墙基础类似常用的特大桥基础一样,需考虑土体与结构的共同作用计算。目前国内尚缺乏系统的理论分析及试验研究,因此设计时可参考有关资料或根据经验采用可靠的方法,按空间结构进行计算分析。


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