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地下连续墙发展史

已有 5688 次阅读 2015-4-13 08:13 |系统分类:科研笔记

   地下连续墙技术起源于欧洲,是根据钻井中膨润土泥浆护壁以及水下浇灌混凝土的施工技术而建立和发展起来的一种方法。利用专门成槽机械钻(挖或冲)进,使用膨润土泥浆护壁,在土中开出窄长的深槽,于其中安放钢筋笼(网)后,以导管法浇灌水下混凝土,便形成一个单元墙段。顺序完成的墙段以特定的方式连接组成一道完整的现浇地下连续墙。地下连续墙的设计厚度一般为450~800mm,它具有挡土、防渗兼作主体承重结构等多种功能,能在沉井作业,板桩支护等法难以实施的环境中进行无噪音、无振动施工,能通过各种地层进入基岩,深度可达50m以上而不必采取降低地下水的措施,因此可在密集建筑群中施工。尤其是用于二层以上地下室的建筑物,可配合“逆筑法”施工(从地面逐层向下修筑建筑物地下部分的一种施工技术),而更显出其独特的作用。这些明显优点使地下连续墙成为一种多功能的新的地下结构型式和施工技术,开始取代某些传统的深基础结构和深基施工方法,而日益受到广泛的重视。

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   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 大坝深达40m的防渗墙中。1954年穿入法国,1959年穿入日本,60年代推广至英国和美国等国,世界各国都是首先从水利水电基础工程中开始应用,然后推广到城市建筑、交通土建、矿山和环保等部门的。60年代,日本开发了许多连续墙施工机械设备。目前,日本是拥有该方面技术最多的国家。早期的地下连续墙多用于大坝的防渗墙,主要是控制其水密性。

   1961年,法国巴黎的费利浦大楼深基础工程首先成功地采用了较为精细的地连墙工艺,这是地下连续墙施工技术在高层建筑基础工程中的首个实例。最初地下连续墙厚度一般不超过0.6m,深度不超过20m。至20世纪80年代,随着地连墙成槽施工技术设备的不断提高,墙厚达到1.0~1.2m,墙深度可达100m,甚至出现了超厚(3.20m)和超深(170m)的地下连续墙结构。日本东京湾跨海大桥的川崎人工岛(墙厚2.8,直径108m)的地下连续墙基础的最大深度已达140m。

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   我国也是较早应用该技术的国家之一,首先应用的是水电部门于1958年在北京密云水库建造深44m的槽孔式防渗墙。1971年,我国台北市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基础中的地下连续墙工程。1977年,上海研制成功了导板抓斗和多头钻成槽机,首次采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。

进入20世纪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”。 “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。

(2)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:施工具有低噪音、低震动等优点,工程施工对环境的影响小;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;墙身具有良好的抗渗能力,坑内降水时对坑外的影响较小;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。

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   一般情况下地下连续墙适用于如下条件的基坑工程: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;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;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;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;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;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。

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