提高地下连续墙深度方向抗剪能力的方法探讨

张 汉

(安徽铁建工程有限公司，安徽 蚌埠 233040)

1 问题的提出

当地下连续墙作为永久结构的一部分或全部的时候，为了传递结构荷载(剪力、轴力和弯矩)，需要与结构底板(梁)、楼板、梁、立柱或墙体的有效连接而在地下连续墙体内预埋或预留埋件[1～4]。为了传递结构荷载，通常在地下连续墙体内预埋钢板。一般把钢板做成一个浅槽，槽深100～200 mm，钢板可焊接在地下连续墙主钢筋后面，并要焊接和锚固牢靠，表面用泡沫板填实。基坑开挖后，最后将泡沫板和混泥土凿除，再将梁内主筋圈焊接于钢板上[5,6]。

例如，当基坑底板承受较大的浮力时，可设置抗浮梁，抗浮梁的两端通过预埋钢板与地下连续墙固定相连，底板承受的向上浮力传递给抗浮梁，再基于抗浮梁传递给地下连续墙[7～13]。单幅地下连续墙承担抗浮梁传递过来的竖直向上的浮力时，一部分被地下连续墙的自重及墙与土体之间的摩擦力消耗，另一部分以剪力形式传递给相邻的左右各幅地下连续墙，如图1所示。

但传统地下连续墙的各类接头中，通常只考虑了图1中x方向抗剪能力，而较少考虑z方向的抗剪能力。即传统地下连续墙在x方向具有较强的抗剪能力，而z方向(深度方向)的抗剪能力较差。当单幅地下连续墙承担抗浮梁传递过来的竖直向上的浮力时，该浮力难以有效通过z方向(深度方向)剪力形式传递给相邻的左右各幅地下连续墙，造成连接抗浮梁的单幅地下连续墙“孤军奋战”，其稳定性及安全性难以满足需求。

图1 传统各幅地下连续墙连接示意

可见，有必要对地下连续墙的接头型式进行创新，使连接抗浮梁的单幅地下连续墙可有效通过深度方向剪力形式传递给相邻的左右各幅地下连续墙，实现多幅地下连续墙共同抵抗竖直向上的浮力(剪力)。

2 沿深度方向抗剪能力较强的地下连续墙设计

为了弥补已有技术的缺陷，提供一种沿深度方向抗剪能力较强的地下连续墙，连接抗浮梁的单幅地下连续墙两侧具有倾斜的工字钢接头，可把沿深度方向的剪力有效传递给相邻的左右各幅地下连续墙，稳定性与安全性高。

一种沿深度方向抗剪能力较强的地下连续墙，包括设有预埋抗剪件的中幅地下连续墙及与其相邻的左幅地下连续墙、右幅地下连续墙；中幅地下连续墙的中幅钢筋笼呈上部小、下部大的梯形形状，预埋抗剪件焊接于中幅钢筋笼的下部，中幅钢筋笼两侧采用工字钢接头；左幅地下连续墙的左幅钢筋笼与中幅钢筋笼的连接一侧呈倾斜形状，该倾斜钢筋端面正好能卡入中幅钢筋笼的左侧工字钢接头中；右幅地下连续墙的右幅钢筋笼与中幅钢筋笼的连接一侧呈倾斜形状，该倾斜钢筋端面正好能卡入中幅钢筋笼的右侧工字钢接头中。

上述提及的 “左幅”“右幅”方位词，是泛指中幅地下连续墙两侧的地下连续墙，并不代表固定的方位与指向。

中幅地下连续墙的中幅钢筋笼呈上部小、下部大的对称形状，两侧工字钢与铅垂线的夹角在7°～15°之间取值，如图2所示。此处指工字钢沿长度方向的中轴线与铅垂线的夹角，若该夹角取值较小，则剪力传递的功能越低；若该夹角取值较大，则造成中幅钢筋笼上部质量偏小、下部质量偏大，重心偏低，增加了起吊与下放中幅钢筋笼的施工作业难度。因此，因根据实际情况确定该夹角的合理取值，一般在7°～15°之间取值。

图2 所提地下连续墙中幅钢筋笼示意

预埋抗剪件焊接于中幅钢筋笼的下部，如图2所示。一般地，预埋抗剪件采用钢板制作，一般把钢板做成一个浅槽，槽深100～200 mm，钢板可焊接在地下连续墙主钢筋后面，并要焊接和锚固牢靠，表面用泡沫板填实。基坑开挖后，再将泡沫板和混泥土凿除，最后将梁内主筋圈焊接于钢板上。

左幅地下连续墙的左幅钢筋笼与中幅钢筋笼的连接一侧呈倾斜形状，左幅钢筋笼的倾斜钢筋端面正好能卡入中幅钢筋笼的左侧工字钢接头中，如图3与图9所示。

图3 所提地下连续墙左幅钢筋笼示意

右幅地下连续墙的右幅钢筋笼与中幅钢筋笼的连接一侧呈倾斜形状，右幅钢筋笼的倾斜钢筋端面正好能卡入中幅钢筋笼的右侧工字钢接头中，如图4与图9所示。

图4 所提地下连续墙右幅钢筋笼示意

中幅地下连续墙先行施工，中幅地下连续墙施工结束后再施工左幅地下连续墙与右幅地下连续墙。

对于所提地连墙的设计，可按照《建筑基坑支护技术规程》[14]执行，只是地连墙的受力面积发生了变化，与传统上下等宽地连墙不同，其受力分析如图5所示。图中Pak、Ppk分别为主动土压力强度、Ni被动土压力强度标准值；为各内支撑轴力设计值；Eak、Epk为主动土压力、被动土压力标准值；h为基坑开挖深度；ld为地连墙的嵌固深度。地连墙的正截面受弯承载力、斜截面受剪承载力按照国家标准《混凝土结构设计规范》[15]有关规定进行计算。

图5 地下连续墙受力分析

3 施工方法

所提一种沿深度方向抗剪能力较强的地下连续墙的施工方法，介绍如下：

(1)平整场地，测量放线，浇筑导墙，开挖一期槽孔，如图6所示。

图6 开挖一期槽孔示意

(2)提前制作中幅钢筋笼，中幅钢筋笼呈上部小、下部大的梯形形状，预埋抗剪件焊接于中幅钢筋笼的下部，中幅钢筋笼两侧采用工字钢接头。把中幅钢筋笼起吊放入一期槽孔中，如图7所示。

图7 吊放中幅钢筋笼进入一期槽孔示意

(3)基于中幅钢筋笼浇筑混凝土，混凝土不会外溢出两侧的工字钢接头之外，形成中幅地下连续墙，如图8所示。

图8 浇筑中幅地下连续墙示意

(4)在中幅地下连续墙两侧开挖二期槽孔，如图9所示。

图9 开挖二期槽孔示意

(5)对中幅地下连续墙两侧的工字钢接头进行刷壁处理，再起吊左幅钢筋笼、右幅钢筋笼放入二期槽孔中，左幅钢筋笼的倾斜钢筋端面正好能卡入中中幅地下连续墙的左侧工字钢接头中，右幅钢筋笼的倾斜钢筋端面正好能卡入中幅地下连续墙的右侧工字钢接头中，如图10所示。

图10 吊放左幅、右幅钢筋笼进入二期槽孔示意

(6)浇筑混凝土，形成与中幅地下连续墙紧密相连的左幅地下连续墙与右幅地下连续墙，如图11、图12所示。

图11 浇筑左幅、右幅地下连续墙示意

图12 所提地下连续墙三维示意

4 方法的优点

所提技术具有下列优点：连接抗浮梁的中幅地下连续墙呈上部小、下部大的对称形状，当中幅地下连续墙承受竖直向上的剪力、具有向上移动的趋势时，中幅地下连续墙具有推挤左幅地下连续墙、右幅地下连续墙的趋势，而左幅地下连续墙、右幅地下连续墙的部分重力基于倾斜面顶住、传递给中幅地下连续墙，即中幅地下连续墙承受的部分剪力被左幅地下连续墙、右幅地下连续墙的自重所消耗，受力合理可靠。

因此，倾斜的工字钢接头能使地下连续墙承担的剪力有效传递给相邻的左右各幅地下连续墙，提高了结构的稳定性与安全性。可见，倾斜的工字钢接头有助于剪力沿深度方向在相邻地下连续墙之间有效传递。

5 结论与讨论

本文提出了一种沿深度方向抗剪能力较强的地下连续墙，包括设有预埋抗剪件的中幅地下连续墙及与其相邻的左幅地下连续墙、右幅地下连续墙；中幅地下连续墙的中幅钢筋笼呈上部小、下部大的梯形形状，预埋抗剪件焊接于中幅钢筋笼的下部，中幅钢筋笼两侧采用工字钢接头；左幅地下连续墙的左幅钢筋笼与中幅钢筋笼的连接一侧呈倾斜形状，左幅钢筋笼的倾斜面能正好卡入中幅钢筋笼的左侧工字钢接头中；右幅地下连续墙的右幅钢筋笼与中幅钢筋笼的连接一侧呈倾斜形状，右幅钢筋笼的倾斜面能正好卡入中幅钢筋笼的右侧工字钢接头中。倾斜的工字钢接头能使地下连续墙承担的剪力有效传递给相邻的左右各幅地下连续墙，提高了结构的稳定性与安全性。