[發明專利]后張預應力地下連續墻及施工方法

有效

• 申請號: 201410064101.5
• 申請日: 2014-02-25
• 公開（公告）號: CN103835311B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 柴信眾;劉進生;申立明;王玉紅;鄭建民;林恒彥;舒寧;田自民;趙明時;王懷;魏方平;凌平;徐德生
• 申請（專利權）人: 中交第一航務工程勘察設計院有限公司;天津深基工程有限公司
• 主分類號: E02D29/02
• 分類號: E02D29/02
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司12108
• 代理人: 呂志英

技術領域

本發明涉及一種承載能力高、剛度大、抗裂能力強且用鋼量少的地連墻結構，特別是一種后張預應力地下連續墻及施工方法。

背景技術

目前，地連墻結構一般應用在房建、市政及港口等地下工程和近岸工程領域，并作為主體或者圍護結構。傳統地連墻主要施工步驟：1）采用專業地連墻成槽設備開挖槽段；2）制作鋼筋籠；3）起吊并下放鋼筋籠；4）水下澆注混凝土；5）樁頭鑿除。按此步驟一幅地連墻施工完成，每幅地連墻循環往復以上步驟。

隨著科技的快速進步和社會經濟的高速發展，大型基坑和深水板樁碼頭等工程對地連墻強度、剛度和耐久性提出了更高的要求，為了滿足地連墻承載力、變形和裂縫控制的要求，地連墻的截面尺寸、深度及鋼筋量不斷地增加。帶來的問題是，一旦地連墻厚度、深度和用鋼量增大，其抗震性能將會削弱，同時地連墻成槽、鋼筋籠吊裝和混凝土澆注等施工難度和風險也將會上升，隨之帶來的地連墻成本也會加大。

在港口工程建設中，單錨地連墻通常僅適用于3萬噸級以下的中小型碼頭，船舶大型化和碼頭深水化的發展趨勢對該種結構提出了更高的要求。當碼頭前沿水深達到一定深度，單純靠增加地連墻的厚度已經無法解決承載力的問題，因為厚度的增加也加劇了彎矩的增大。此時，為使地連墻能滿足深水碼頭的使用功能，往往需要在地連墻后增設遮簾樁或卸荷承臺等其他減小土壓力的結構措施，以達到減小前地連墻彎矩的目的，以上措施大大增加了碼頭水工建筑物的造價。而如果采用后張預應力地下連續墻結構，則可以考慮取消地連墻后的減壓構件。以唐山港曹妃甸港區某10萬噸級煤炭碼頭為例，如果按照常規結構設計，需要采用后面帶有遮簾樁的地下連續墻結構，此時，前地連墻彎矩為1708KN.m/m,地連墻含鋼量為μ_非預應力＝180kg/m³；如果采用后張預應力地下連續墻形式，則可以取消遮簾樁，此時前地連墻彎矩為2971KN.m/m,地連墻所需含鋼量為μ_預應力＝29kg/m³，μ_非預應力＝142kg/m³。在以上斷面優化設計中，碼頭工程按照每單延米考慮，在前地連墻總含鋼量基本沒有增加的前提下，取消遮簾樁可以節省約30％鋼筋混凝土，故可見后張預應力地下連續墻的開發應用帶來的經濟性是非常顯著的。

另一方面，地連墻的組成主要為鋼筋和混凝土。理論上講，通過提高地連墻鋼筋和混凝土的強度可以提高地連墻的承載力。但是，從以往大型基坑和深水板樁碼頭的地連墻原型觀測來看，地連墻受力在遠沒達到設計值時，地連墻的變形和裂縫就已經達到了設計值，這說明對于使用高強鋼筋和混凝土的地連墻來說，承載力已經不是影響地連墻的主要因素，撓度和裂縫才是地連墻設計和施工的決定性因素，因此地連墻采用高強鋼筋和高強混凝土不能充分發揮它們的作用。另外，地連墻施工需要水下澆注混凝土，混凝土必須具有良好的和易性和流動性，在地連墻施工中混凝土強度等級一般不會超過C40，而提高混凝土強度等級對提高地連墻的抗裂性和控制裂縫的寬度作用也是極其有限的。

傳統地連墻采用HRB400鋼筋作為抗拉材料，該鋼筋的抗拉強度設計值fy=360N/mm²。而后張預應力地下連續墻是采用鋼絞線作為抗拉材料，鋼絞線的抗拉強度設計值fpy=1320N/mm²。在同等的拉力作用下，采用鋼絞線能有效降低用鋼量，從而節約成本、減少資源的消耗。

如果地連墻繼續沿用橋梁、房建等預應力結構的工藝施工時，會出現一些問題：1）預應力鋼筋鋪設完成后，需要吊裝方能達到預定位置，預應力鋼筋在下放過程中可能發生局部變形或移位，影響受力效果；2）水下澆注混凝土，混凝土質量控制難度較陸上澆筑混凝土大，特別是預應力固定端和張拉端混凝土附近混凝土一旦強度不足，將嚴重影響后續施工（即施加預應力時，固定端或張拉端混凝土破碎）；3）由于地連墻埋于地下，故孔道灌漿時無法像橋梁、房建等預應力結構一樣在側壁開排氣孔。

綜上，傳統的地連墻結構在面臨大型基坑和深水板樁碼頭等工程建設時，已經出現施工風險大、耗材多和施工成本高等弊病，地連墻的發展已經不再符合我國向節約型和科技創新型社會發展的趨勢，需要一種新的地連墻形式來實現其可靠性、耐久性和經濟性的協調一致。

發明內容

為了解決上述地連墻發展過程中的存在的問題，本發明的目的是提供一種后張預應力地下連續墻及施工方法，以提高地連墻的承載力、剛度和抗裂能力；另外，后張預應力地下連續墻有效地減少了地連墻的鋼筋量，從而降低了地連墻鋼筋籠吊裝的難度和風險。