地下连续墙基础知识

1950 年意大利米兰的 C.Veder 开发了地下连续墙的施工技术，并最早应用于 Santa Malia大坝的防渗墙（深达 40m）中。50 年代后期传入法国、日本等国，60 年代推广至英国、美国、前苏联等国，世界各国都是首先从水利水电基础工程中开始应用，然后推广到建筑、市政、交通、矿山、铁道和环保等部门的。60 年代，日本开发了许多连续墙施工机具，之后，地下连续墙的施工技术在全世界范围内得到了较广泛的应用。早期的地下连续墙多用于大坝的防渗墙，一般是在地下先凿出一条沟槽，然后浇灌混凝土以形成一透水性很低的薄膜，由于其目的主要是隔水，因此对墙面的垂直度、平整度及混凝土的强度的要求并不严格，主要是控制其水密性。1961 年法国巴黎费利浦大楼深基础工程首先成功地采用了较高精度的地下连续墙技术，这是地下连续墙施工技术在高层建筑中的首个应用实例。我国也是较早应用地下连续墙施工技术的国家之一，首先应用是水电部门于 1958 年在青岛月子口水库建造深20m 的桩排式防渗墙以及在北京密云水库建造深 44m 的槽孔式防渗墙。1971 年在台湾地区的台北市吉林路中国国际银行大楼中采用了地下连续墙，墙厚 550mm，深 15m，是国内也是东南亚地区首先应用在高层建筑中的地下连续墙工程 。1977 年在上海研制成功了导板抓斗和多头钻成槽机之后，首次用这种机械施工了某船厂升船机港地岸壁，为我国加速开发这一技术起到了积极推动作用。

最初地下连续墙厚度一般不超过 0.6m，深度不超过 20m。到了 20 世纪 60～80 年代，随着成槽施工技术设备的不断提高，墙厚达到 1.0～1.2m，深度达 100m 的地下连续墙逐渐出现。从 1965 年至 1987 年，日本利用地下连续墙作为围护结构的工程多达 365 例。东京都涩谷区 NHK 新广播电台大楼，地下 2 层，地上 3 层。基坑围护结构采用 T 字形大断面地下连续墙，墙厚为 60cm 和 100cm，深度为 18～22m，地下连续墙作为地下室外墙兼作双层车道的基础；营团地铁有乐町线基坑工程采用 80cm 地下连续墙厚度作为围护结构；日本国室兰港的白鸟大桥（主跨 720 m 悬索桥）主塔墩为直径 37 m、深 70 m 的基坑采用地下连续墙围堰，从筑岛顶面算起地下连续墙打入地层以下 100 m（嵌岩 30 m），成功地修建了主塔墩的直接基础。到了 20 世纪 90 年代，由于成功研制并使用了水平多轴铣槽机，出现了超厚(3.20m)和超深(170m)的地下连续墙结构。已建成的日本东京湾跨海大桥的川崎人工岛(墙厚2.8，直径 108m)的地下连续墙基础，最大深度已达 140m。

在国内自从引进地下连续墙技术至今地下连续墙作为基坑围护结构的设计施工技术已经非常成熟。进入 90 年代中期，国内外越来越多的工程中将支护结构和主体结构相结合设计，即在施工阶段采用地下连续墙作为支护结构，而在正常使用阶段地下连续墙又作为结构外墙使用，在正常使用阶段承受永久水平和竖向荷载，称为“两墙合一”。 如新闸路地铁车站、上海银行大厦、越洋广场、平安保险广场和上海二十一世纪中心大厦等均采用了“两墙合一”设计。“两墙合一”减少了工程资金和材料投入，充分体现了地下连续墙的经济性和环保性。2000 年以后，随着国内又一轮建筑高潮的兴起，深大基坑和市区内周边环境保护要求较高的基坑工程不断涌现，对工程的经济性和社会资源的节约要求越来越高，一系列外部条件的发展，促进了地下连续墙工艺又得到了进一步推动，同时也出现了一批设计难度较高的工程。例如上海 500kV 世博地下变工程直径 130m 的圆形基坑，基坑开挖深度为 34m，采用了 1.2m 厚的地下连续前作为围护结构，同时在正常使用阶段又作为地下室外墙。

一、地下连续墙的特点与适用条件

1. 地下连续墙的特点

在工程应用中地下连续墙已被公认为是深基坑工程中最佳的挡土结构之一，它具有如下显著的优点：

(1) 施工具有低噪音、低震动等优点，工程施工对环境的影响小；

(2) 连续墙刚度大、整体性好，基坑开挖过程中安全性高，支护结构变形较小；

(3) 墙身具有良好的抗渗能力，坑内降水时对坑外的影响较小；

(4) 可作为地下室结构的外墙，可配合逆作法施工，以缩短工程的工期、降低工程造价。

但地下连续墙也存在弃土和废泥浆处理、粉砂地层易引起槽壁坍塌及渗漏等问题，因而需采取相关的措施来保证连续墙施工的质量。

2. 地下连续墙的适用条件

由于受到施工机械的限制，地下连续墙的厚度具有固定的模数，不能像灌注桩一样对桩径和刚度进行灵活调整，因此，地下连续墙只有用在一定深度的基坑工程或其它特殊条件下才能显示其经济性和特有的优势。对地下连续墙的选用必须经过技术经济比较，确实认为是经济合理时才可采用。一般情况下地下连续墙适用于如下条件的基坑工程：

(1) 深度较大的基坑工程，一般开挖深度大于 10m 才有较好的经济性；

(2) 邻近存在保护要求较高的建、构筑物，对基坑本身的变形和防水要求较高的工程；

(3) 基地内空间有限，地下室外墙与红线距离极近，采用其它围护形式无法满足留设施工操作空间要求的工程；

(4) 围护结构亦作为主体结构的一部分，且对防水、抗渗有较严格要求的工程；

(5) 采用逆作法施工，地上和地下同步施工时，一般采用地下连续墙作为围护墙；

(6) 在超深基坑中，例如 30m～50m 的深基坑工程，采用其它围护体无法满足要求时，常采用地下连续墙作为围护体。

二、地下连续墙的结构形式

目前在工程中应用的地下连续墙的结构形式主要有壁板式、T 型和 П 形地下连续墙、格形地下连续墙、预应力或非预应力 U 形折板地下连续墙等几种形式。

1. 壁板式

该形式又可分为直线壁板式（如图 11-1（a）所示）和折线壁板式（如图 11-1（b）所示），折线壁板式多用于模拟弧形段和转角位置。壁板式在地下连续墙工程中应用得最多，适用于各种直线段和圆弧段墙段，例如，在上海世博 500kV 地下变电站直径 130m 的圆筒形基坑地下连续墙设计中，就采用了 80 幅直线壁板式地下连续墙来模拟圆弧段。

2. T 型和 П 形地下连续墙

T 型（如图 11-1（c）所示）和 П 形地下连续墙（如图 11-1（d）所示）适用于基坑开挖深度较大、支撑竖向间距较大、受到条件限制墙厚无法增加的情况下，采用加肋的方式增加墙体的抗弯刚度。

3. 格形地下连续墙

格形地下连续墙（如图 11-1（e）所示）是一种将壁板式和 T 形地下连续墙两种形式组合在一起的结构形式，格形地下连续墙结构型式的构思出自格形钢板桩岸壁的概念，是靠其自身重量稳定的半重力式结构，是一种用于建（构）筑物地基开挖的无支撑空间坑壁结构。

格形地下连续墙多用于船坞及特殊条件下无法设置水平支撑的基坑工程，目前也有应用于大型的工业基坑，如上海耀华－皮尔金顿二期熔窑坑工程，熔窑建成后坑内不允许有任何永久性支撑和隔墙结构，而且要保护邻近一期工程的正常使用。该工程采用了重力式格形地下连续墙方案，利用格形地下连续墙作为基坑支护结构，同时作为永久结构。格形地下连续墙在特殊条件下具有不可替代的优势，但由于受到自身施工工艺的约束，一般槽段数量较多。

4. 预应力或非预应力 U 形折板地下连续墙

这是一种新形式的地下连续墙，已应用于上海某地下车库工程。折板是一种空间受力结构，有良好的受力特性，还具有抗侧刚度大、变形小、节省材料等特点。