CN103981859B - 重负荷下地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种重负荷下地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法，该节点构造包括地下连续墙两侧成槽的导墙以及与导墙的上部连接的硬化地面，导墙的上部通过水平部分段与硬化地面浇筑为一体，导墙竖直段、导墙水平段和地面内分别埋设有导墙主钢筋、分布筋和硬化地面钢筋，导墙主筋和分布钢筋沿导墙的外侧设置单层双向，导墙水平段和垂直段连接处的外侧设置有附加筋，附加筋和导墙主钢筋布置方法相同，与分布筋绑扎为一体，地基为原状土层或者采用级配砂石回填处理。本发明根据对场地地基承载力和导墙承载力的计算，对重负荷场地的处理方法和导墙的配筋形式进行了优化，保证了连续墙施工过程的安全和质量，取得了良好的经济效益。

Description

重负荷下地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法

技术领域

本发明涉及一种地下工程中地下连续墙施工前的节点构造的施工方法，特别是一种在重负荷作用下的地下连续墙导墙和负重地面的节点构造的施工方法。

背景技术

随着城市建设步伐的加快，深基坑施工成了工程建设必经的阶段，基坑支护的形式也多种多样。但对于目前处于交通复杂，建筑物众多的位置进行基坑施工时，其施工的安全性和经济合理性成了社会关注的重点。连续墙支护以其刚度高、防渗效果好、增加基坑开挖过程稳定性等优点在众多支护中尤为突出，且避免了因在繁重交通边缘降水，造成地层的不均匀沉降，损坏既有道路或建筑物而引起不必要的安全事故。

现有深基坑施工时，连续墙的设计槽段越来越深，钢筋笼重量也随之加大，交通复杂建筑物众多使施工场地狭小，临近道路和建筑物等，连续墙施工必要的附属设施布置完成以后，吊车和成槽机需要交叉行走，吊车需要多次从已施工完成的槽段和已开挖完成的槽段边缘行走，才能满足钢筋笼起吊和下放的条件，即导墙范围内及周边均是吊车行走区域。因此导墙不仅是成槽机开挖向导，导墙的强度还需满足吊车吊装时的承载力，导致吊装时吊车对施工场地的承载力要求增高。现有的重负荷场地以及导墙都仅作支撑和导向的作用，未对其做结构上的改变，当大型吊车沿导墙边缘行走时，地面和导墙的承载力不足，就无法保证连续墙施工过程的安全和质量。

按照传统的做法，靠经验或者借鉴相关技术文件，经常会发生以下两种情况：一、无法精确的反应现场导墙与地面的受力分布，为了安全过度配筋，浪费不必要的施工材料；二、为了节约施工材料，加大了施工的安全风险，导墙和地面无法承受吊车的起重荷载，导墙失稳以及钢筋笼吊装过程中地面变形引起的吊车和吊车倾斜等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种重负荷下地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法，要解决吊车起吊钢筋笼后，对于不同地层、承受荷载不同的条件下，地面如何进行硬化处理以及导墙如何配筋，使得吊车起吊钢筋笼后在地面及导墙边缘行走时满足承载力的要求并且可以有效地节约施工成本的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种重负荷地下连续墙导墙与地面的节点构造，包括地下连续墙两侧成槽的导墙竖直段、导墙水平段以及与导墙水平段连接的硬化地面，所述导墙竖直段通过导墙水平段与硬化地面浇筑为一体，导墙竖直段、导墙水平段和硬化地面内分别埋设有导墙主钢筋、导墙分布筋和硬化地面钢筋，所述导墙主钢筋沿导墙竖直段的外侧、导墙分布筋沿导墙水平段的上部均单层双向设置，且硬化地面钢筋锚固进入导墙水平段，

在导墙竖直段和导墙水平段的交接位置外侧设有倒置的“L”型附加筋，所述“L”型附加筋的排列方式和导墙主钢筋的相同，且和导墙分布筋绑扎为一体。

所述硬化地面钢筋的沿硬化地面的上侧设置单层双向或沿硬化地面的上下两侧设置双层双向。

这种重负荷下地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，硬化地面施工前的准备工作：

①确定施工区域的地基承载力：对地基的承载力进行钎探作业，得出钎探数值，获得地基的承载力大小P’；

②确定硬化地面承受的荷载：

a、确认硬化地面承受的主要荷载是由吊车自身的重量和吊车上吊装的连续墙钢筋笼的重量共同作用；

b、测量吊车支撑和硬化地面的接触面积，其中和分别为吊车支撑接触硬化地面的长度和宽度；

c、吊装过程中吊车的两个支撑的受力分配比取3:7，靠近连续墙一侧的吊车支撑受力占受力总值的70%；

d、硬化地面承受的荷载计算公式为：；

③确定硬化地面层以下的地基承载力：计算公式为：

，

其中为安全系数，取值大于1，越大越安全；为硬化地面的厚度，为吊车支撑接触硬化地面的长度，

④比较①中得到的P’与③中得到的，

a、当小于P’时，使用原地基或者用级配砂石换填处理后再做原地面的硬化处理，原地面的硬化处理根据硬化厚度采用单层双向或沿原地面的上下两侧设置双层双向的硬化地面钢筋，以便于硬化地面整体受力，避免出现局部受力不均导致硬化地面破坏或者混凝土开裂，

b、当大于或等于P’时，对硬化地面钢筋进行加强，使其与导墙水平段的连接除了用于起着连接硬化地面整体性和防开裂的作用，主要是承受超出混凝土承受能力的荷载；

步骤二，导墙施工前的准备工作

①确定影响导墙稳定的荷载为吊车自身的重量、连续墙钢筋笼的重量以及硬化地面产生的荷载，其中为硬化地面的厚度，为地面硬化材料的比重，得出导墙需承受的竖向荷载为，其中为步骤一中硬化地面承受的荷载；

②绘制计算模型断面，根据地质勘察文件初步设定导墙深入原状土的高度或者导墙深入土层稳定回填土的高度为导墙的高度H，根据规范初步设定导墙的厚度为；

③根据①中得到的竖向荷载乘以安全系数，得到计算荷载，运用土力学中的主动土压力原理得出导墙的侧面受到的主动侧压力，并绘制受力图；

④根据受力图简化模型进行受力计算，得出最大弯矩和任意位置的弯矩，利用混凝土结构设计规范得出断面最大弯矩的配筋和任意位置的最优配筋；

⑤绘制导墙配筋的断面和平面图，将导墙主钢筋和硬化地面钢筋连接成整体，硬化地面钢筋锚入导墙水平段，增加承载力；

步骤三，现场施工，按照步骤一和步骤二中设计的硬化地面和导墙配筋的要求放线并开挖地下连续墙槽体的土方；

步骤四，绑扎导墙主钢筋、导墙分布筋以及硬化地面钢筋；

步骤五，对导墙进行模板支护，浇筑导墙的混凝土及硬化地面的混凝土，

步骤六，对原地面进行硬化处理，按照步骤一④中的要求，

当小于P’时，平整地表，使用原地基或者用级配砂石换填处理后再做原地面的硬化处理，绑扎硬化地面钢筋，并将其与步骤四中的导墙主钢筋和导墙分布筋绑扎为一体；

当大于或等于P’时，平整地表，分块支模，对硬化地面钢筋进行加强，并将绑扎硬化地面钢筋与步骤四中的导墙主钢筋和导墙分布筋绑扎为一体；

步骤七，养护并拆除混凝土的模板，形成导墙竖直段、导墙水平段和以及硬化地面。

所述步骤四中，导墙主钢筋沿导墙竖直段的外侧、导墙水平段的上侧均设置单层双向，或者导墙主钢筋沿导墙竖直段的内、外两侧、导墙水平段的上下两侧均设置双层双向。

所述步骤四中，硬化地面钢筋锚入导墙水平段的长度至少为，其中为硬化地面钢筋中的受力筋的直径。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明通过确定了经济合理的硬化地面和导墙的结构方式，减少了地面硬化层的厚度及钢筋的数量，优化了导墙和硬化地面的结构配筋形式，降低了施工成本，增大吊车起吊钢筋笼后行走在硬化地面以及沿导墙边缘行走时地面的承载力，保证了连续墙施工过程的安全和质量，取得了良好的经济效益。

本发明首先使用地基钎探试验及地基承载力验算，计算出钢筋笼吊装时硬化地面承受的最大荷载，进而得出硬化地面所需要达到的地基承载力，通过地基钎探和计算对混凝土硬化地面及地基垫层的材质及厚度进行合理优化，确定了经济合理的地基处理方法和地面硬化厚度；

然后通过将导墙受力情况简化为相应的力学模型，计算钢筋笼吊装时的导墙所承受的最大侧向力，通过导墙的极端承载力计算出导墙钢筋混凝土的合理配筋形式，将导墙的钢筋布置优化为单层双向结合局部增加附加筋的布筋形式，不仅可以满足承载力要求，还能有效节约成本。

本发明打破了连续墙施工时地面处理和导墙配筋的设计方式需由以往的借鉴和参照的施工方法变成了通过现场检测和计算的方法，同时考虑了导墙和硬化地面的有效连接，一方面有效的节约了成本的同时保证了施工的安全，另一方面保证导墙和硬化地面整体性，增强了导墙的承载力。硬化地面与导墙钢筋结合为一体，同时通过优化后，可以有效的节约钢筋量，减少资金流出，同时也能满足安全施工和地基承载力，保证在不同的地质条件下设计连续墙施工前的地面硬化作业和导墙配筋，增强施工的安全性，取得了良好的经济效益。

本发明适用于地铁工程、水利工程或房建工程中基坑围护结构的地下连续墙施工。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是导墙受力模型图。

图3是导墙力学计算模型图。

图4是图3的水平向视图。

附图标记：1－地下连续墙槽体、2－导墙竖直段、3－硬化地面、4－导墙水平段、5－导墙主钢筋、6－导墙分布筋、7－硬化地面钢筋、8－附加筋。

具体实施方式

实施例参见图1所示，其中文中叙述的内外，内：指的是导墙的靠近土一侧；外：指的是靠近槽体一侧，一级钢筋是指配筋采用一级钢筋，钢筋直径为10mm，钢筋间距为250mm，以此类推。

一种重负荷地下连续墙导墙与地面的节点构造，包括地下连续墙槽体1两侧成槽导墙竖直段2、导墙水平段4以及与导墙水平段4的上部连接的硬化地面3，所述导墙竖直段2通过导墙水平段4与硬化地面3浇筑为一体，导墙竖直段2、导墙水平段4和硬化地面3内分别埋设有导墙主钢筋5，导墙分布筋6和硬化地面钢筋7。

导墙竖直段2和导墙水平段4的连接处的外侧设置有附加筋8，所述附加筋8同导墙主钢筋5相同布置，与导墙分布筋6绑扎为一体，所述导墙水平段4的厚度等于硬化地面3的厚度。

所述导墙主钢筋5和导墙分布筋6沿导墙竖直段2、导墙水平段4的外侧和上侧单层双向设置或沿导墙竖直段2、导墙水平段4的内外侧和上下侧双层双向设置。

所述硬化地面钢筋7的沿硬化地面3的上侧设置单层双向或沿硬化地面的上下两侧设置双层双向。

这种构造的施工方法步骤如下：

步骤一，硬化地面施工前的准备工作：

连续墙施工时地面处理需承受吊车的行车荷载和钢筋笼的重量荷载，因此地面的承载力及变形对吊车起吊钢筋笼时的安全有着直接的影响，对地面处理需要充分的了解施工区域的地层的条件和荷载的大小情况，

①确定施工区域的地基承载力：对地基的承载力进行钎探作业，得出钎探数值，获得地基的承载力大小P’；

②确定硬化地面承受的荷载：

a、确认硬化地面承受的主要荷载是由吊车自身的重量和吊车上吊装的连续墙钢筋笼的重量共同作用；

b、测量吊车支撑和硬化地面的接触面积，其中和分别为吊车支撑接触硬化地面的长度和宽度；

c、吊装过程中吊车的两个支撑的受力分配比取3:7，靠近连续墙一侧的吊车支撑受力占受力总值的70%；

d、硬化地面承受的荷载计算公式为：；

③确定硬化地面层以下的地基承载力：计算公式为：

，

其中为安全系数，取值大于1，越大越安全；为硬化地面的厚度，为吊车支撑接触硬化地面的长度，

④比较①中得到的P’与③中得到的，

a、当小于P’时，使用原地基或者用级配砂石换填处理后再做原地面的硬化处理，原地面的硬化处理根据硬化厚度采用单层双向或沿原地面的上下两侧设置双层双向筋硬化地面钢筋，以便于硬化地面整体受力，避免出现局部受力不均导致硬化地面破坏或者混凝土开裂。

b、当大于或等于P’时，地面硬化混凝土内需配置一定数量的钢筋来承担超出部分的荷载，因此需对硬化地面钢筋7进行加强，所述的钢筋不同于a步骤中提到的硬化地面钢筋。

本实施例中，

①确定施工区域的地基承载力：考虑到硬化地面以下承载力大，现场对原地面处理前对地面承载力进行钎探作业，测得地基承载力值为。

②确定硬化地面承受的荷载：

设定连续墙施工吊车及成槽机行走的临时道路即硬化地面3采用素混凝土的路面，厚度，根据现场实际施工情况，硬化地面3承受最大压力为主吊下放幅宽为7.2m钢筋笼，重时。

荷载计算：

a、最大钢筋笼重量，300t的履带吊车自重，硬化地面最大承重为；

b、现场实测履带吊的履带宽度为，为吊车支撑接触地面的长度，单履带受力面积。

c、硬化地面的厚度为300mm时，履带吊对硬化地面的压强要考虑不均匀载荷，按照3：7分配考虑，

d、硬化地面承受的荷载

③确定硬化地面层以下的地基承载力：

=1.1，，，

④比较P’与的大小，

大于P’，因此根据以上的计算，面层素混凝土达到300mm能满足吊车行走的要求。

混凝土硬化厚度，标号，为了保证混凝土抗裂，吊车行走道路的硬化地面钢筋7配置双层双向一级钢筋，钢筋混凝土7天抗压强度可以达到约80%（），抗拉强度为。

在原状土达不到时，可采用采用级配砂石换填，回填厚度300～400mm，压实度达95%，根据经验，级配砂石垫层的承载力基本值＞，同样也满足245KPa的承载力的要求。

步骤二，导墙施工前的准备工作

①确定影响导墙稳定的荷载为吊车自身的重量、连续墙钢筋笼的重量以及硬化地面产生的荷载，其中为硬化地面的厚度，为地面硬化材料的比重，得出导墙需承受的竖向荷载为，其中为步骤一中硬化地面承受的荷载；

②绘制计算模型断面，根据地质勘察文件初步设定导墙深入原状土的高度或者导墙深入土层稳定回填土的高度为导墙的高度，根据规范初步设定导墙的厚度为；

③根据①中得到的竖向荷载乘以安全系数，得到计算荷载，运用土力学中的主动土压力原理得出导墙的侧面受到的主动侧压力，并绘制受力图，图中的为导墙顶部的主动侧压力、为导墙底部的主动侧压力；

④根据受力图简化模型进行受力计算，得出最大弯矩和任意位置的弯矩，利用混凝土结构设计规范得出断面最大弯矩的配筋和任意位置的最优配筋；

⑤绘制导墙配筋的断面和平面图，将导墙主钢筋5、导墙分布筋6和硬化地面钢筋7连接成整体，增加承载力；

本实施例中，

①荷载取值：，其中为步骤一中硬化地面的荷载，，为硬化地面材料的比重，式中取值为混凝土的比重，为硬化地面的厚度。

②取导墙垂直高度，，

③安全系数，计算荷载为，取导墙长1m作为计算模型

参见图2所示的受力模型，计算得出=83KPa，=91KPa，

④参见图3和图4所示的受力图简化模型，得出断面最大弯矩

根据《混凝土结构》，取保护层为40mm，使用混凝土浇筑，

，，

，，

，

因此选用为二级钢筋。

按照以上计算，导墙主刚筋的布置需要按照二级钢筋进行布置，为了节约钢筋用量，本实例中又进一步对导墙的任一点的弯矩计算，得出了在任一点出的弯矩公式如下：

假设导墙a处，得出弯矩

推算出当处，仅可选用主筋为二级钢筋，由此比按照最大弯矩计算得出的钢筋分布更节约，因此实施钢筋分布为，主筋为二级钢筋，附加筋为二级钢筋，与主筋交错布置的分布筋为一级钢筋。

⑤绘制导墙配筋的平面图参见图1所示，将导墙主钢筋5和硬化地面钢筋7连接成整体，锚入导墙水平段，增加承载力。

步骤三，现场施工，按照步骤一和步骤二中设计的硬化地面和导墙配筋的要求放线并开挖地下连续墙槽体1的土方。

步骤四，绑扎导墙主钢筋5，导墙分布筋6、附加筋8和硬化硬化地面钢筋7：

①导墙主钢筋5沿导墙竖直段2的外侧、沿导墙水平段4的上侧均设置单层双向，均采用二级14@200，附加筋8与导墙主钢筋5的配筋相同，导墙主钢筋5和附加筋8交错布置；

②绑扎硬化地面钢筋7双层双向的一级钢筋10@250，同时硬化地面钢筋7深入导墙平直段4结构350mm，与导墙主钢筋5绑扎连接。

步骤五，对导墙进行模板支护，浇筑导墙的混凝土及硬化地面混凝土。

步骤六，对原地面进行硬化处理，按照步骤一④中的要求，本实例中当小于P’，平整地表，分块支模，硬化地面钢筋7沿地面3上下两侧设置双层双向，本实施例中硬化地面钢筋采用双层双向的一级钢筋10@250。

步骤七，养护并拆除混凝土的模板，形成导墙2和以及硬化地面。

本发明通过硬化地面承受吊车及钢筋笼的重量，地下连续墙导墙承受吊装钢筋笼时的土体侧压力，通过侧压力计算、配筋率计算、地基承载力计算、地基钎探试验等方法优化了导墙钢筋配置及地基处理措施，满足现场的安全施工，有效地节约了施工成本，为同类地下连续墙工程施工提供参考价值。

Claims (3)

1.一种重负荷地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法，其特征在于，

所述重负荷地下连续墙导墙与地面的节点构造包括地下连续墙两侧成槽的导墙竖直段（2）、导墙水平段（4）以及与导墙水平段（4）连接的硬化地面（3），所述导墙竖直段（2）通过导墙水平段（4）与硬化地面（3）浇筑为一体，导墙竖直段（2）、导墙水平段（4）和硬化地面（3）内分别埋设有导墙主钢筋（5）、导墙分布筋（6）和硬化地面钢筋（7），所述导墙主钢筋（5）沿导墙竖直段（2）的外侧、导墙分布筋（6）沿导墙水平段（4）的上部均单层双向设置，且硬化地面钢筋（7）锚固进入导墙水平段（4），

在导墙竖直段（2）和导墙水平段（4）的交接位置外侧设有倒置的“L”型附加筋（8），所述“L”型附加筋（8）的排列方式和导墙主钢筋（5）的相同，且和导墙分布筋（6）绑扎为一体；

所述硬化地面钢筋（7）的沿硬化地面（3）的上侧设置单层双向或沿硬化地面的上下两侧设置双层双向；

施工步骤如下：

步骤一，硬化地面施工前的准备工作：

①确定施工区域的地基承载力：对地基的承载力进行钎探作业，得出钎探数值，获得地基的承载力大小P’；

②确定硬化地面承受的荷载：

a、确认硬化地面承受的主要荷载是由吊车自身的重量和吊车上吊装的连续墙钢筋笼的重量共同作用；

b、测量吊车支撑和硬化地面的接触面积，其中和分别为吊车支撑接触硬化地面的长度和宽度；

c、吊装过程中吊车的两个支撑的受力分配比取3:7，靠近连续墙一侧的吊车支撑受力占受力总值的70%；

d、硬化地面承受的荷载计算公式为：；

③确定硬化地面层以下的地基承载力：计算公式为：

，

其中为安全系数，取值大于1，越大越安全；为硬化地面的厚度，为吊车支撑接触硬化地面的长度，

④比较①中得到的P’与③中得到的，

a、当小于P’时，使用原地基或者用级配砂石换填处理后再做原地面的硬化处理，原地面的硬化处理根据硬化厚度采用单层双向或沿原地面的上下两侧设置双层双向的硬化地面钢筋（7），以便于硬化地面整体受力，避免出现局部受力不均导致硬化地面破坏或者混凝土开裂，

b、当大于或等于P’时，对硬化地面钢筋（7）进行加强，使其与导墙水平段（4）的连接除了用于起着连接硬化地面整体性和防开裂的作用，主要是承受超出混凝土承受能力的荷载；

步骤二，导墙施工前的准备工作

①确定影响导墙稳定的荷载为吊车自身的重量、连续墙钢筋笼的重量以及硬化地面产生的荷载，其中为硬化地面的厚度，为地面硬化材料的比重，得出导墙需承受的竖向荷载为，其中为步骤一中硬化地面承受的荷载；

②绘制计算模型断面，根据地质勘察文件初步设定导墙深入原状土的高度或者导墙深入土层稳定回填土的高度为导墙的高度H，根据规范初步设定导墙的厚度为；

③根据①中得到的竖向荷载乘以安全系数，得到计算荷载，运用土力学中的主动土压力原理得出导墙的侧面受到的主动侧压力，并绘制受力图；

④根据受力图简化模型进行受力计算，得出最大弯矩和任意位置的弯矩，利用混凝土结构设计规范得出断面最大弯矩的配筋和任意位置的最优配筋；

⑤绘制导墙配筋的断面和平面图，将导墙主钢筋（5）和硬化地面钢筋（7）连接成整体，硬化地面钢筋（7）锚入导墙水平段，增加承载力；

步骤三，现场施工，按照步骤一和步骤二中设计的硬化地面和导墙配筋的要求放线并开挖地下连续墙槽体（1）的土方；

步骤四，绑扎导墙主钢筋（5）、导墙分布筋（6）以及硬化地面钢筋（7）；

步骤五，对导墙进行模板支护，浇筑导墙的混凝土及硬化地面的混凝土，

步骤六，对原地面进行硬化处理，按照步骤一④中的要求，

当小于P’时，平整地表，使用原地基或者用级配砂石换填处理后再做原地面的硬化处理，绑扎硬化地面钢筋（7），并将其与步骤四中的导墙主钢筋（5）和导墙分布筋（6）绑扎为一体，

当大于或等于P’时，平整地表，分块支模，对硬化地面钢筋（7）进行加强，并将硬化地面钢筋（7）与步骤四中的导墙主钢筋（5）和导墙分布筋（6）绑扎为一体；

步骤七，养护并拆除混凝土的模板，形成导墙竖直段（2）、导墙水平段（4）和以及硬化地面。

2.根据权利要求1所述的重负荷地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法，其特征在于：所述步骤四中，导墙主钢筋（5）沿导墙竖直段（2）的外侧、导墙水平段（4）的上侧均设置单层双向，或者导墙主钢筋（5）沿导墙竖直段（2）的内、外两侧、导墙水平段（4）的上下两侧均设置双层双向。

3.根据权利要求2所述的重负荷地下连续墙导墙与地面的节点构造的施工方法，其特征在于：所述步骤四中，硬化地面钢筋（7）锚入导墙水平段（4）的长度至少为，其中为硬化地面钢筋（7）中的受力筋的直径。