CN115262531A - 一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工技术领域，公开了一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法及设计方法，其中成型方法包括以下步骤：第一步：制作出钢筋笼；第二步：搁置在导墙顶面上并使钢筋笼顶标高符合设计要求；第三步：沿地下连续墙轴线两侧构筑导墙；第四步：挖槽、保持槽内始终充满泥浆；第五步：地下连续墙段接头施工，形成接头孔；第六步：及时浇筑混凝土，形成一段钢筋混凝土地下墙，逐段连续施工即构成隔振地下连续墙。本发明提供的隔振屏障深度大于隧道底埋深，从而更有效地阻隔地铁列车振动传播。

Description

一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体为一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法。

背景技术

地下连续墙是一种较为先进的地下工程结构形式和施工工艺。利用各种挖槽机械，借助于泥浆的护壁作用，在地下挖出窄而深的沟槽，并在其内浇注适当的材料而形成一道具有防渗(水)、挡土和承重功能的连续的地下墙体，在地面以下用于支承建筑物荷载、截水防渗或挡土支护而构筑的连续墙体。地下连续墙是在地面上利用特制的成槽机械，沿着开挖工程的周边(例如地下结构的边墙)，在泥浆(又称稳定液，如膨润土泥浆)护壁的情况下进行开挖，形成一定长度的沟槽，再将制作好的钢筋笼放入槽段内，采用导管法进行水下混凝土浇注，形成一个单元的墙段，各墙段之间采用特定的接头方式(如用接头管或接头箱做成的接头)相互连接，形成一道连续的地下钢筋混凝土墙，但是现有的地下连续墙无法构成用于隧道处的隔振屏障，且由于其浇筑过程，内部需要浇筑大量的混凝土，因此导致混凝土消耗量巨大，为此我们提出了一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法，以解决上述的问题。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：

一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，包括以下步骤：

第一步：将箍筋按设计要求套入主筋，且保持与主筋垂直，进行点焊或绑扎，将缠筋按规定间距绕于其上，用细铁丝绑扎并间隔点焊固定，制备出框架笼，在框架笼中需要加入用于对隔振材料进行固定的限位装置，制作出钢筋笼。

第二步：起吊钢筋笼，用履带吊机进行抬吊，将钢筋笼水平吊起，然后沉放整幅钢筋笼，吊运钢筋笼入槽后，用吊梁穿入钢筋笼，搁置在导墙顶面上并使钢筋笼顶标高符合设计要求。

第三步：用全站仪放出地墙轴线，并放出导墙位置，沿地下连续墙轴线两侧构筑导墙。

第四步：将护壁泥浆输入槽内，然后根据设计深度逐段挖槽，并随着挖槽进程，不断输入泥浆，挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆。

第五步：地下连续墙段接头施工，形成接头孔；

第六步：钢筋笼就位后应及时浇筑混凝土，混凝土浇筑过程中，混凝土导管埋入混凝土面的深度宜在二至四米,浇筑液面的上升速度不宜小于三米每小时，接头管拔出后，单个槽段竣工，形成一段钢筋混凝土地下墙，逐段连续施工即成地下连续墙。

优选的，所述第一步中的限位装置的固定方式如下：限位装置包括一毫米钢板和便于一毫米钢板定位的铁丝，将铁丝一端绑扎在箍筋与主筋上，一端绑扎在一毫米钢板上，将一毫米钢板定位于预定的位置，然后对一毫米钢板进行后续固定。

优选的，所述一毫米钢板后续固定包括以下步骤：在一毫米钢板上留出穿孔钢筋孔，隔振材料为泡沫材料，泡沫材料也需要对准穿孔钢筋孔进行挖孔，将隔振材料放入一毫米钢板之间，并对准穿孔钢筋孔，然后将穿孔钢筋***穿孔钢筋孔。

优选的，所述第二步中吊装钢筋笼时，在放置位置缓慢下放，保证一毫米钢板的位置不要发生偏移和钢筋笼不产生变形。

优选的，所述第四步中泥浆在使用前，应根据泥浆材料及地质条件试配及进行室内性能试验，泥浆配比应按试验确定，泥浆拌制后贮放二十四小时，待泥浆材料充分水化后方可使用。

优选的，第五步接头孔的施工过程如下：将直径与槽宽相同的接头管置入槽段两端预定的接头孔位，待水下混凝土浇筑稳定后，用自动液压拔管机依照一定程序将接头管拔出，形成接头孔。

一种地下连续墙兼做隔振屏障的设计方法，包括以下步骤：

第一步：将空心墙截面等效成为工字型截面，按照工字型截面进行地下连续墙的计算；

第二步：正截面受弯承载力计算；

第三步：进行隔振地下连续墙与无隔振地下连续墙承载力对比；

第四步：得出结论。

优选的，正截面受弯承载力计算包括工字型截面正截面受弯承载力计算以及矩形截面正截面受弯承载力计算。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供的地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法，具备以下有益效果：

1、该地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法，在地下连续墙内设一道泡沫材料隔振屏障，构成隔振地下连续墙。该隔振屏障深度大于隧道底埋深，从而更有效地阻隔地铁列车振动传播。

2、该地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法，轻质泡沫类隔振材料具有经济、耐久性好的特点，同时可以减少混凝土用量，且隔振地下连续墙仍能保持无隔振地下连续墙近9成的承载力，因此，地下连续墙兼做隔振屏障具有造价低、使用年限长、隔振效果好的优点。

附图说明

图1为本发明实施例隧道与隔振屏障相对位置剖面结构示意图；

图2为本发明实施例钢筋笼俯视结构示意图；

图3为本发明实施例钢筋笼侧视结构示意图；

图4为本发明实施例钢筋笼正视结构示意图；

图5为本发明实施例钢筋笼装有泡沫材料的结构俯视图；

图6为本发明实施例钢筋笼装有泡沫材料的结构正视图；

图7为本发明实施例混凝土浇筑的结构示意图；

图8为本发明实施例地下连续墙截面等效换算示意图；

图9为本发明实施例工字型截面正截面结构示意图；

图10为本发明实施例700mm厚地下连续墙结构示意图；

图11为本发明实施例隔振地下连续墙结构示意图；

图12为本发明实施例受弯构件受压区有效翼缘计算宽度表格。

图中：1、隧道；2、地下连续墙；3、隔振材料；4、纵向钢筋；5、箍筋；6、一毫米钢板；7、限位装置；8、穿孔钢筋孔；9、钢筋笼；10、泡沫材料；11、穿孔钢筋；12、混凝土导管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例

请参阅图1-11，本实施例提供的地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，包括以下步骤：

第一步：制作钢筋笼9；

在钢筋圈制作台上制作箍筋5并按要求焊接，将箍筋5按设计要求套入主筋，且保持与主筋垂直，进行点焊或绑扎。箍筋5与主筋焊好或绑扎好后，将缠筋按规定间距绕于其上，用细铁丝绑扎并间隔点焊固定。

在钢筋笼9中需要加入用于对隔振材料3进行固定的限位装置7。如图2所示，限位装置7包括一毫米钢板6和便于一毫米钢板6定位的铁丝。将铁丝一端绑扎在箍筋5与主筋上，一端绑扎在一毫米钢板6上，将一毫米钢板6定位于预定的位置。

为了避免浇筑混凝土时把一毫米钢板6和隔振材料3压坏，在一毫米钢板6上留出穿孔钢筋孔8。在穿孔钢筋孔8上***穿孔钢筋11来受压并加强侧向刚度。隔振材料3为泡沫材料10，泡沫材料10也需要对准钢筋孔进行挖孔。

第二步：对钢筋笼9进行吊装

如图5-6所示，在钢筋笼9吊装前，先将隔振材料3放入一毫米钢板6之间，并对准穿孔钢筋孔8。然后将穿孔钢筋11***穿孔钢筋孔8。

起吊钢筋笼9时，先用履带吊机进行抬吊，将钢筋笼9水平吊起，然后沉放整幅钢筋笼9，吊运钢筋笼9入槽后，用吊梁穿入钢筋笼9，搁置在导墙顶面上并使钢筋笼9顶标高符合设计要求。

吊装钢筋笼9时，要在正确的位置缓慢下放，保证一毫米钢板1的位置不要发生偏移和钢筋笼9不产生变形；吊装完成后，进行混凝土浇筑；

第三步：进行导墙施工；

用全站仪放出地墙轴线，并放出导墙位置，沿地下连续墙轴线两侧构筑导墙。

第四步：泥浆制备与管理；

成槽时的护壁泥浆在使用前，应根据泥浆材料及地质条件试配及进行室内性能试验，泥浆配比应按试验确定。泥浆拌制后贮放24h，待泥浆材料充分水化后方可使用。

第五步：挖槽与清槽

将护壁泥浆输入槽内，然后根据设计深度逐段挖槽，并随着挖槽进程，不断输入泥浆。挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆。

第六步：地下连续墙段接头施工

运用圆形接头管，水下混凝土浇筑前，将直径与槽宽相同的接头管置入槽段两端预定的接头孔位，待水下混凝土浇筑经一定时间基本稳定后(初凝前)，用自动液压拔管机依照一定程序将接头管拔出，形成接头孔。在下一段混凝土浇筑前，只需用带钢丝刷的钻头刷洗孔壁连接部位后，即可灌注混凝土。

第七步：水下混凝土的浇筑

如图7所示，钢筋笼9就位后应及时浇筑混凝土。混凝土浇筑过程中，混凝土导管12埋入混凝土面的深度宜在2.0～4.0m,浇筑液面的上升速度不宜小于3m/h。

接头管拔出后，单个槽段竣工，形成一段钢筋混凝土地下墙，逐段连续施工即成隔振地下连续墙2。

地下连续墙2能够用于给隧道形成隔振屏障。

一种前述地下连续墙兼做隔振屏障的设计方法，包括以下步骤：

本发明实施例出于保守安全的考虑，忽略隔振材料对整桩承载力的影响，把地下连续墙2当作空心墙进行计算，如图8所示，左图空心部分为隔振材料所在位置。

为了方便计算，根据面积、惯性矩不变的原则，将空心墙截面等效成为工字型截面，按照工字型截面进行地下连续墙2的计算。

按惯性矩相等：

按面积相等：b₁h₁＝(b-t_w)h_w

正截面受弯承载力:

①工字型截面正截面受弯承载力计算公式(依据：《混凝土结构设计规范》GB50010)：

当满足下列条件时，应按宽度为b′_f的矩形截面计算：

f_yA_s+f_pyA_p≤α₁f_cb′_fh′_f+f′_yA′_s-(σ′_p0-f′_py)A′_p

当不满足上述公式的条件时，应按下列公式计算：

混凝土受压区高度应按下列公式确定：

α₁f_c[bx+(b′_f-b)h′_f]＝f_yA_s-f′_yA′_s+f_pyA_p+(σ′_p0-f′_py)A′_p

式中：

式中：h'_f—T形、I形截面受压区的翼缘高度；

b'_f—T形、I形截面受压区的翼缘计算宽度，可按图12所列情况中的最小值取用。

按上述公式计算T形、I形截面受弯构件时，混凝土受压区高度仍应符合规范公中矩形正截面受弯承载力计算公式计算。

(*后续对比承载力变化用)②矩形截面正截面受弯承载力计算公式(依据：《混凝土结构设计规范》GB50010)：

混凝土受压区高度应按下列公式确定：

α₁f_cbx＝f_yA_s-f′_yA′_s+f_pyA_p+(σ′_p0-f′_py)A′_p

混凝土受压区高度尚应符合下列条件：

x≤ξ_bh₀

x≥2a′

式中：M-弯矩设计值；

α₁-当混凝土强度等级不超过C50时，α₁取为1.0，当混凝土强度等级为C80时，α₁取为0.94，其间按线性内插法确定；

f_c-混凝土轴心抗压强度设计值(kN/m²)；当混凝土强度等级超过C50时，fc应以α₁f_c代替，当混凝土强度等级为C50时，取α₁＝1.0，当混凝土强度等级为C80时，取α₁＝0.94，其间按线性内插法确定；

A_s、A′_s-受拉区、受压区纵向普通钢筋的截面面积；

A_p、A′_p-受拉区、受压区纵向预应力筋的截面面积；

σ′_p0-受压区纵向预应力筋合力点处混凝土法向应力等于零时的预应力筋应力；

b-矩形截面的宽度或倒T形截面的腹板宽度；

h₀-截面有效高度；

a′_s、a′_p-受压区纵向普通钢筋合力点、预应力筋合力点至截面受压边缘的距离；

α′-受压区全部纵向钢筋4合力点至截面受压边缘的距离，当受压区未配置纵向预应力筋或受压区纵向预应力筋应力(σ′_p0-f′_py)为拉应力时，公式(6.2.10-4)中的α′用a′_s代替。

进行隔振地下连续墙2与无隔振地下连续墙承载力对比：

现以一地下连续墙为例，墙厚700mm，保护层为50mm，混凝土为C30，受力钢筋，分布钢筋均采用II级钢筋。C30混凝土的f＝14.3MPa，f，＝1.43MPa，HRB钢筋的设计强度f＝300MPa地下连续墙有100mm的泡沫材料。对比在相同尺寸下隔振地下连续墙的正截面受弯承载力变化，如图10-11所示。

由已知条件，结合上述公式

解得：

M_隔振墙＝180.60kN·m，M_无隔振墙＝154.59kN·m，

可知在地下连续墙中添加尺寸为100mm的轻质泡沫隔振材料后，仍能保持原有近9成的正截面受弯承载力，同时节省了混凝土的用量，并且令原地下连续墙形成了一道隔振屏障。

本发明上述实施例提供的地下连续墙兼做隔振屏障的成型及设计方法，重点是在地下连续墙内设一道泡沫材料隔振屏障，构成隔振地下连续墙。该隔振屏障深度大于隧道底埋深，从而更有效地阻隔地铁列车振动传播。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将箍筋(5)按设计要求套入主筋，且保持与主筋垂直，进行点焊或绑扎，将缠筋按规定间距绕于其上，用细铁丝绑扎并间隔点焊固定，制备出框架笼，在框架笼中需要加入用于对隔振材料(3)进行固定的限位装置(7)，制作出钢筋笼(9)；

第二步：起吊钢筋笼(9)，用履带吊机进行抬吊，将钢筋笼(9)水平吊起，然后沉放整幅钢筋笼(9)，吊运钢筋笼(9)入槽后，用吊梁穿入钢筋笼(9)，搁置在导墙顶面上并使钢筋笼(9)顶标高符合设计要求；

第三步：用全站仪放出地墙轴线，并放出导墙位置，沿地下连续墙轴线两侧构筑导墙；

第四步：将护壁泥浆输入槽内，然后根据设计深度逐段挖槽，并随着挖槽进程，不断输入泥浆，挖槽过程中，应保持槽内始终充满泥浆；

第五步：地下连续墙段接头施工，形成接头孔；

第六步：钢筋笼就位后应及时浇筑混凝土，混凝土浇筑过程中，混凝土导管(12)埋入混凝土面的深度宜在二至四米,浇筑液面的上升速度不宜小于三米每小时，接头管拔出后，单个槽段竣工，形成一段钢筋混凝土地下墙，逐段连续施工即构成隔振地下连续墙(2)。

2.根据权利要求1所述的地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，其特征在于：所述第一步中的限位装置(7)的固定方式如下：限位装置(7)包括一毫米钢板(6)和便于一毫米钢板(6)定位的铁丝，将铁丝一端绑扎在箍筋(5)与主筋上，一端绑扎在一毫米钢板(6)上，将一毫米钢板(6)定位于预定的位置，然后对一毫米钢板(6)进行后续固定。

3.根据权利要求2所述的地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，其特征在于：所述一毫米钢板(6)后续固定包括以下步骤：在一毫米钢板(6)上留出穿孔钢筋孔(8)，隔振材料(3)为泡沫材料(10)，泡沫材料(10)也需要对准穿孔钢筋孔(8)进行挖孔，将隔振材料(3)放入一毫米钢板(6)之间，并对准穿孔钢筋孔(8)，然后将穿孔钢筋(11)***穿孔钢筋孔(8)。

4.根据权利要求1所述的地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，其特征在于：所述第二步中吊装钢筋笼(9)时，在放置位置缓慢下放，保证一毫米钢板(1)的位置不要发生偏移和钢筋笼(9)不产生变形。

5.根据权利要求1所述的地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，其特征在于：所述第四步中泥浆在使用前，应根据泥浆材料及地质条件试配及进行室内性能试验，泥浆配比应按试验确定，泥浆拌制后贮放二十四小时，待泥浆材料充分水化后方可使用。

6.根据权利要求1所述的地下连续墙兼做隔振屏障的成型方法，其特征在于：第五步接头孔的施工过程如下：将直径与槽宽相同的接头管置入槽段两端预定的接头孔位，待水下混凝土浇筑稳定后，用自动液压拔管机依照一定程序将接头管拔出，形成接头孔。

7.一种地下连续墙兼做隔振屏障的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将空心墙截面等效成为工字型截面，按照工字型截面进行地下连续墙(2)的计算；

第二步：正截面受弯承载力计算；

第三步：进行隔振地下连续墙(2)与无隔振地下连续墙承载力对比；

第四步：得出结论。

8.根据权利要求7所述的地下连续墙兼做隔振屏障的设计方法，其特征在于：正截面受弯承载力计算包括工字型截面正截面受弯承载力计算以及矩形截面正截面受弯承载力计算。

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