地下连续墙在道桥工程中的应用

Ｓｃｉｅｎｃｅａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔ　０　地下连续墙在道桥工程中的应用　■邵恒　（北京市市政工程设计院北京１０００４５）　摘要：以已完工和正在施工中的路堑结构为例，论述地下连续墙用在道桥工程中的设计要点及施工方法，　指出地下连续墙的适用条件、设置原则及在路堑结构中施工监测的重要性。　关键词：地下连续墙；路堑结构；设计；施工　中图分类号：Ｕ４４３．１　６４　文献标识码：Ｂ　文章编号：１　００６—２２７１（２００７）０１—００４６—０３　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｗａｌｌ　ｉｎ　Ｒｏａｄ　ａｎｄ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ＳＨＡＯ　Ｈｅｎｇ　【Ｂｅｉｊｉｎｇ　Ｇｅｎｅｒａｌ　Ｍｕｎｉｃｉｐａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１　０００４５，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｅｔｔｉｎｇ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｄ　ｏｒ　ｂｅｉｎｇ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ　ｃｈａｓｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｓ　ｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｉｔ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｏａｄ　ａｎｄ　ｂｒｉｄｇｅ　ｐｒｏｊｅｃｔ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ，ａｎｄ　ａｌＳＯ　ｉｔ　ｗａｓ　ｐｏｉｎｔｅｄ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓｅｔｔｉｎｇ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｏｆ　ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｗａｌｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ　ｏｆ　ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ＇ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｗａｌｌ；ｃｈａｓｍ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ￣；ｄｅｓｉｇｎ；ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　１地下连续墙的适用条件及其应用　１．１适用条件　５）地下连续墙作为道路挡墙及桥梁下部结构，在一　定程度上限制了桥梁结构的扩展空间。如中关村一桥是　利用各种挖槽机械．借助于泥浆护壁的作用，在　以北四环连续墙作为下部结构的跨线桥．随着中关村地　再想在该处用扩建桥梁的方式改善交通就很　地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注钢筋混凝土而　区的发展，　形成一道具有防渗　挡土和承重功能的连续的地下墙　困难了。６）地下连续墙造价比较高，这也是制约其发展的一　体，被称为地下连续墙。　由于地下连续墙的刚度较大，整体性较强，能作　个重要因素　１．３地下连续墙在道桥工程中的应用实例　为永久结构用在道桥工程中，其适应条件和作用为：　１）道路周边高层建筑物较多对地基沉降较敏感时，　可以防止周围建筑物发生沉降。　北京市最早的路堑结构是北四环路堑结构，该路堑　包括５　３　ｋｍ的连续墙和九座跨线桥，墙厚０．６　１．２　ｍ　　９　ｍ不等。之所以选用路堑结构是由于该路段　２）当道桥结构距路边建筑物较近，没有放坡条件　墙高８—１位于中关村科学城的中心地段，距槽边１　５－２０ｍ处即为　时，可以兼做挡土墙和桩基。　３）地下水位较高，道桥结构的施工和使用功能受到　居民楼和科研机构的办公楼，如果在施工和使用过程中　影响时，可以起到阻水的作用。　１．２地下连续墙的主要优缺点　发生沉降和过大的墙顶水平位移．都会带来极为严重的　后果。由于北四环路堑内主路路面以下为隔水的粘性土　设计中采用排水盲沟降低地下水位，为了加强连续墙　１）施工时对周边地基无扰动，可以有效地防止周围　层，建筑物沉降，避免造成周围建筑物的倾斜和开裂，适用　槽段间的连接，连接处设”王”字型钢板。采用水土分算　于对沉降量要求较高的区域。　２）墙体刚度大，能承受较大的荷载。　３）防渗性能好，能起到阻水作用。　的原则计算，墙顶最大水平位移按０．００２５　ｈ（ｈ为开挖高　度）控制。　在深圳保安进场路设置连续墙是由于该桥位处地下水　　５６４　ｍ的连续墙及　４）由于连续墙位于地下，修复比较困难。需要横穿　位较高且地形复杂地段，该路堑包括１　０　１．２　ｍ，墙高８．５－２６．５　ｍ。由　连续墙的管线必须事先考虑周全或提前预留洞口　否则　两座跨线桥　墙厚１在既有的墙体上增加地下穿墙管线是很难的。　收稿日期：２００６－１０－１６　于施工过程中不能人工降水　路堑外的土质为粘性土　作者简介：邵恒（１　９６４一），女，四川青神人，高级工程师。　４６　２００７／１　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔ　设计中采用了水土分算的原则　计算水位直接取现况地　式。当连续墙位于地下水位以下时　应考虑水压力的作　面高：墙顶最大水平位移按０．００２　５ｈ｛ｈ为开挖高度）控　用．此时有水土合算和水土分算两种处理方法　水土分　制：由于路堑内主路路面以下为透水的砂性土层　设计　算采用浮容重计算土压力　按静水压力计算水压力．然　中设置了防渗底板满足抗浮需要　浮力较大处设置预应　后二者相加；水土合算采用饱和容重计算土压力　不再　力混凝土抗浮桩。　另计水压力。对临时支护结构来说　一般砂性土采用水　佛山市罗村立交的路堑结构包括６８０　ｍ的连续墙及　土分算．粘土和粉土采用水土合算。在道桥结构中　　两座跨线桥　两桥问相距约３５０　ｍ。全线最低点位于两　连续墙作为永久结构．是采用水土分算原则计算的。桥之间　由于开挖深度较大地质条件又很差　在两桥之间　４）刚度的验算。验算在施工及使用阶段的荷载条　不设永久支撑的情况下连续墙的厚度将达到１．５８　ｍ．目　前的施工机械无法实现。经过设计方案优化后，在两个跨线　桥之问的连续墙上加设空心板．在跨线桥范围之外设地下　支撑粱。连续墙之间就相当于有了永久性支撑　原１　５８ｍ　的墙厚可以减为１．０ｍ。这样不仅降低了造价．方便了　施工　也有效地利用了空间。由于路堑内主路路面以下　多为强风化岩层，设计中设置了排水盲淘降低地下水位　连续墙槽段间设凹凸榫槽型柔性接头．可以更好地起到　阻水防渗的效果。　２地下连续墙的设计　２．１设计要点　１）土参数的取值在设计中是很重要的。尤其是粘　聚力Ｃ、内摩擦角ｑ９值的合理取值　在很大程度上决　定着设计的成败。～般不宜直接选用地勘报告提供的土　参数值　而要根据路堑工程所处地区的经验、规范，结　合地勘报告提供的参数综合取值。一般对粘性土应采用　固结快剪（ＣＯ）试验结果　对粉土、粉质粘土、砂土应采　用固结快剪（ｃｕ）或慢剪（ｃＤ）试验结果　对淤泥质土应采　用快剪（ＵＵ）试验结果。　２）侧向压力的计算。包括土压力、水压力、地面超　载产生的侧压力及相邻建筑产生的荷载　其中土压力是　一个重要的设计参数，墙体位移是影响土压力的重要条　件　土压力的性质决定了位移的方向。当墙体受到主动　土压力时　也就是墙顶支撑刚度不够或没有横向支撑时　墙体向路堑侧水平位移过大　会引起路堑内的道路结构　的破坏：当墙体受到被动土压力时　也就是墙顶支撑刚　度过大　墙体向土体侧位移．将对路堑外的建筑物产生　不利影响　见图１。　３）设　Ｆ　计中应该　根据土质　情况确定　采用水土　合算或水　土分算的　图１　土压力与连续墙的位移关系　计算模　件下墙身各处的水平位移，防止墙顶水平位移超过位移控　制值。墙体向路堑侧水平位移过大时．可以通过加撑的方　法控制位移墙体向土体侧水平位移过大的情况在不设水　平支撑时是不存在的，在桥梁设计中．当车辆荷载与升温　或制动力组合时　可能会产生较大的被动土压力，可以通　过调整支撑刚度方法控制位移。　５）稳定性计算。包括整体稳定性验算、抗滑稳定性　验算、抗倾覆稳定性验算、抗管涌验算、墙底抗隆起验　算、坑底抗隆起验算。只有在结构整体稳定的情况下，才　能保证计算假定的成立。　２．２支撑体系的设计　悬臂式地下连续墙不设支撑，仅依靠墙体的入土　部分的地基水平抗力和墙体的抗弯刚度来承受土压力和　水压力等荷载。悬臂式地下连续墙的设计，要使墙体　具有足够的强度，以保证墙体在荷载作用下的安全；　并使墙体有足够的刚度．保证附近地基和构筑物对其　不产生有害影响。悬臂式地下连续墙完全依靠墙体本　身有足够的入土深度来保持稳定　由于其较易产生较　大的弯矩　需要增大其入土深度才能满足强度和刚度　的要求．所以不宜用在开挖深度较深处。　可以通过加撑的办法提高连续墙的强度和刚度。　桥梁的上部结构空心板、格栅及防渗底板都可以看作　是地下连续墙的永久支撑　其作用是减少墙体向路堑　侧的位移。支撑的刚度与支撑的材料、长度及其与墙　体的接触面积有关　其大小是由墙体的实际受力情况　确定的。跨线桥部分的支撑刚度可以通过调整上部结　构与雉墙问所设橡胶块的尺寸和厚度来实现。支撑体系　的合理与否往往决定了路堑结构设计的成功与否，一个　好的支撑体系不仅可以降低工程造价　而且还能有效的　降低施工难度。　在路段部分可以考虑设置临时支撑来减少水平位　移。临时支撑指的是那些在施工过程中起作用　施工后　拆除的支撑　一般都采用工字型钢做临时支撑　为了提　高开挖效率　在不影响墙外辅路下市政管线的前提下　也可以用土中锚杆作支撑。　２．３水平位移的控制　根据土质条件　基坑深度及基坑重要性，将基坑分成　２００７／１　４７　维普资讯 http://www.cqvip.com

Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　删册，　三个等级　安全等级不同，位移控制值也不同　见表１。　连续墙两侧对称开挖。　表１　基坑水平位移控制值　表１是　３．２跨线桥处连续墙的施＿Ｔ＿ＩＩＩ￣序　《建筑基坑　工程技术规　范》提供的　１）现浇混凝土连续墙。　２）现浇连续墙墙顶台帽（雉墙后浇）。　３）路堑部分土方先挖去台帽底面以上范围内的土　控制值，是　方　施工台帽。　针对临时支护结构而言的　在道桥工程中．连续墙作　４）施工桥梁中墩的基础　墩柱及盖梁。　为永久结构　在设计中应把安全等级加以提高。　１）控制地下连续墙向路堑内侧发生位移的方法：　（１）增加连续墙的刚度　如增大墙体的砼标号、入土深　度、墙的厚度、减少支撑梁间距等。｛２）提高头道支撑的位　置以减少连续墙的水平位移。（３）增加支撑刚度　这对减少　连续墙墙顶水平位移有显著作用。（４）设置临时支撑、缩短　两道支撑之间的水平间距与垂向间距。　２）控制地下连续墙向路堑外侧发生位移的方法：　（１）减小连续墙的刚度　如减小入土深度　减小墙的厚度　等。但减小入土深度应在满足承载力要求的情况下。（２）　减小支撑的刚度。（３）改善被动区土体的土质　也就是说　当路堑外土质很差时应对其进行地基处理。　２．４设计中应注意的问题　对集挡土，阻水、承重于一体的地下连续墙结构　来说　单元槽段愈长接头越少，越能提高墙体的整体性　及防渗性。但槽段的划分是受一定条件限制的　决定单　元槽段长度最重要的因素是挖槽机最小挖槽长度其次　是钢筋笼的重量及尺寸。　由于连续墙是分槽段施工的　其形成整体的关键就　在于槽段的接头处理。接头的形式一般有柔性接头、刚　性接头和止水型接头。道路线形的处理　沉降缝的处理、　穿墙管线的处理、变宽段的处理和墙体之间的连接是在　设计中应该加以注意的问题。　３地下连续墙的施工　３．１路段处连续墙的施工顺序　为了改善路段处的连续墙的受力条件，从而达到　减少墙厚的目的，在开挖深度较大处　一般需要设置临　时支撑或地下支撑梁　也可以把防渗底板看作是地下支　撑梁。施工顺序如下：　１）注导梁　分槽段开挖连续墙土方。　２）钢筋笼，浇注连续墙混凝土．现浇混凝土墙帽。　３）直于墙帽加第一道临时支撑。　４）挖槽内土方到指定高程处，加第二道临时支撑。　５）续开挖槽内土方到底板（或地下支撑梁）底面高　程处，现浇混凝土底板（或地下支撑梁）。　６）板（或地下支撑梁）与连续墙形成整体后，拆　除临时支撑。　当连续墙位于隔离带处时可采取两种施工方案：　（１）连续墙两侧对称设临时支撑。（２）不设临时支撑，　４８　２００７／１　５）架设上部结构主梁。　６）上部结构主梁连咸整体：（１）现浇主梁接头。（２）　主梁连续桥面钢筋焊接　现浇连续桥面板的混凝土。　（３）桥台上设置限制主梁水平位移的垫块。（４）现浇台帽　上的雉墙　必须保证雉墙上的橡胶板支座紧贴主梁梁端。　７）当上部结构主梁起到支撑的作用时，开始开挖路　堑土方。　８）施工桥面铺装。　３．３施工中应注意的问题　连续墙施工的最大特点是无法返工　为使地下连续　墙达到预期目的　要求施工单位必须确保施工质量。施工　中最重要的是导墙的设置和接头的处理　这是地下连续墙　施工中的关键。其中导墙是地下墙挖槽前构筑的临时构筑　物　对挖槽起重要作用，它起到防止地表坍塌　保护泥浆　的作用　在道路工程中它还起着定线的作用。导墙的深度　为１—１．５　ｍ　一般采用钢筋砼结构　要求有一定的强度、　刚度和精度　同时应满足施工机械的要求。　４施工监测的目的和内容　监测目的：（１）监测墙顶水平位移量、墙体内力及其　分布规律　考察其是否与计算结果相符，来验证计算程序和　相关规范的正确性。（２）监测周边重点建筑物的沉降，及　时发现问题解决问题，保证周边建筑物的安全性，尽量　减少施工对周边环境的影响。（３）验证地质条件、水文条　件和其他施工参数是否与预测值及计算值相同　以便在　施工中随时进行调整　达到指导施工　灵活调整实施方　案的目的。　监测内容：墙体本身、周围土体、地下水和环境保　护的监测　具体监测项目应根据基坑工程安全等级确定。　５结论　地下连续墙用在道桥工程中是切实可行的　事实证　明它在施工及使用过程中是安全的。由于相应的设计理论　还不完善　尚无成熟的设计方法及相应的规范可以遵循，这　就难以适应连续墙结构在道路桥梁工程中的发展。由于设　计、施工、管理等方面的不确定因素，周围环境的多样性　及地质条件的复杂性，使三合一的地下连续墙工程成为一　种风险性很大的特种工程，这就必须把设计、施工　施工　监测三者结合起来，使地下连续墙的设计理论逐步完善。　（责任编辑：容易恒）