作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，主要基于強(qiáng)度、變形和穩(wěn)定性三個(gè)大的方面對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算，強(qiáng)度主要指墻體的水平和豎向截面承載力、豎向地基承載力；變形主要指墻體的水平變形和作為豎向承重結(jié)構(gòu)的豎向變形；穩(wěn)定性主要指作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性、抗傾覆穩(wěn)定性、坑底抗隆起穩(wěn)定性、抗?jié)B流穩(wěn)定性等，穩(wěn)定性計(jì)算方法。以下針對(duì)地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)的主要方面進(jìn)行詳述。
一、墻體厚度和槽段寬度
地下連續(xù)墻厚度一般為 0.5～1.2m，而隨著挖槽設(shè)備大型化和施工工藝的改進(jìn)，地下連續(xù)墻厚度可達(dá) 2.0m 以上。日本東京灣新豐洲地下變電站圓筒形地下連續(xù)墻的厚度達(dá)到了2.40m。上海 世博 500kV 地下變電站基坑開(kāi)挖深度 34m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用直徑 130m 圓筒形地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻厚度 1.2m，墻深 57.5m。在具體工程中地下連續(xù)墻的厚度應(yīng)根據(jù)成槽機(jī)的規(guī)格、墻體的抗?jié)B要求、墻體的受力和變形計(jì)算等綜合確定。地下連續(xù)的常用墻厚為 0.6、0.8、1.0 和 1.2m。
確定地下連續(xù)墻單元槽段的平面形狀和成槽寬度時(shí)需考慮眾多因素，如墻段的結(jié)構(gòu)受力特性、槽壁穩(wěn)定性、周邊環(huán)境的保護(hù)要求和施工條件等，需結(jié)合各方面的因素綜合確定。一般來(lái)說(shuō)，壁板式一字形槽段寬度不宜大于 6m，T 形、折線(xiàn)形槽段等槽段各肢寬度總和不宜大于 6m。
二、地下連續(xù)墻的入土深度
一般工程中地下連續(xù)墻入土深度在 10～50m 范圍內(nèi)，最大深度可達(dá) 150m。在基坑工程中，地下連續(xù)墻既作為承受側(cè)向水土壓力的受力結(jié)構(gòu)，同時(shí)又兼有隔水的作用，因此地下連續(xù)墻的入土深度需考慮擋土和隔水兩方面的要求。作為擋土結(jié)構(gòu)，地下連續(xù)墻入土深度需滿(mǎn)足各項(xiàng)穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求，作為隔水帷幕，地下連續(xù)墻入土深度需根據(jù)地下水控制要求確定。
1. 根據(jù)穩(wěn)定性確定入土深度
作為擋土受力的圍護(hù)體，地下連續(xù)墻底部需插入基底以下足夠深度并進(jìn)入較好的土層，以滿(mǎn)足嵌固深度和基坑各項(xiàng)穩(wěn)定性要求。在軟土地層中，地下連續(xù)墻在基底以下的嵌固深度一般接近或大于開(kāi)挖深度方能滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。在基底以下為密實(shí)的砂層或巖層等物理力學(xué)性質(zhì)較好的土（巖）層時(shí)，地下連續(xù)墻在基底以下的嵌入深度可大大縮短。例如上海軌道交通七號(hào)線(xiàn)耀華路站綜合開(kāi)發(fā)項(xiàng)目開(kāi)挖深度約 20.4m，基底以下主要以軟塑的粘土層為主，采用地下連續(xù)墻作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，墻體嵌入基底以下 19m 方滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。南京綠地紫峰大廈開(kāi)挖深度約 21.4m，基底以下均為中風(fēng)化安山巖，地下連續(xù)墻嵌入基底以下 7m 即滿(mǎn)足穩(wěn)定性要求。
2. 考慮隔水作用確定入土深度
作為隔水帷幕，地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)基底以下的水文地質(zhì)條件和地下水控制確定入土深度，當(dāng)根據(jù)地下水控制要求需隔斷地下水或增加地下水繞流路徑時(shí)，地下連續(xù)墻底部需進(jìn)入隔水層隔斷坑內(nèi)外潛水及承壓水的水力聯(lián)系，或插入基底以下足夠深度以確保形成可靠的隔水邊界。如根據(jù)隔水要求確定的地下連續(xù)墻入土深度大于受力和穩(wěn)定性要求確定的入土深度時(shí)，為了減少經(jīng)濟(jì)投入，地下連續(xù)墻為滿(mǎn)足隔水要求加深的部分可采用素混凝土澆筑。
天津津塔基坑開(kāi)挖深度 22.1m，采用 1.0m 厚的“兩墻合一”地下連續(xù)墻作為圍護(hù)體。其地面下約 40m 深分布有(8b)粉土層第二承壓含水層，基坑不滿(mǎn)足承壓水突涌穩(wěn)定性要求，根據(jù)基地周邊環(huán)境保護(hù)要求需采取隔斷措施。根據(jù)穩(wěn)定性計(jì)算，地下連續(xù)墻插入基底以下17.2m 即可滿(mǎn)足各項(xiàng)穩(wěn)定性要求。而要隔斷第二承壓水，地下連續(xù)墻底部需進(jìn)入(8c)粉質(zhì)粘土層，插入基底以下的深度需達(dá)到 23.7m。因此綜合考慮穩(wěn)定性和隔承壓水兩方面的因素，地下連續(xù)墻插入基底以下 23.7m，并根據(jù)受力和穩(wěn)定性要求在基底以下 17.2m 范圍采用鋼筋混凝土，在基底以下 17.2～23.7m 段采用素混凝土段作為隔水帷幕。該工程已經(jīng)竣工，地下連續(xù)墻下部素混凝土段有效的隔斷了第二承壓水。
三、內(nèi)力與變形計(jì)算及承載力驗(yàn)算
1. 內(nèi)力和變形計(jì)算
地下連續(xù)墻作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形計(jì)算目前應(yīng)用最多的是平面彈性地基梁法，該方法計(jì)算簡(jiǎn)便，可適用于絕大部分常規(guī)工程；而 對(duì)于具有明顯空間效應(yīng)的 深基坑工程，可采用空間彈性地基板法進(jìn)行地下連續(xù)墻的內(nèi)力和變形計(jì)算；對(duì)于復(fù)雜的基坑工程需采用連續(xù)介質(zhì)有限元法進(jìn)行計(jì)算。
墻體內(nèi)力和變形計(jì)算應(yīng)按照主體工程地下結(jié)構(gòu)的梁板布置，以及施工條件等因素，合理確定支撐標(biāo)高和基坑分層開(kāi)挖深度等計(jì)算工況，并按基坑內(nèi)外實(shí)際狀態(tài)選擇計(jì)算模式，考慮基坑分層開(kāi)挖與支撐進(jìn)行分層設(shè)置，以及換撐拆撐等工況在時(shí)間上的先后順序和空間上的位置不同，進(jìn)行各種工況下的連續(xù)完整的設(shè)計(jì)計(jì)算。
2. 承載力驗(yàn)算
應(yīng)根據(jù)各工況內(nèi)力計(jì)算包絡(luò)圖對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行截面承載力驗(yàn)算和配筋計(jì)算。常規(guī)的壁板式地下連續(xù)墻需進(jìn)行正截面受彎、斜截面受剪承載力驗(yàn)算，當(dāng)需承受豎向荷載時(shí)，需進(jìn)行豎向受壓承載力驗(yàn)算。對(duì)于圓筒形地下連續(xù)墻除需進(jìn)行正截面受彎、斜截面受剪和豎向受壓承載力驗(yàn)算外，尚需進(jìn)行環(huán)向受壓承載力驗(yàn)算。
當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻僅用作基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按照 承載能力極限狀態(tài)對(duì)地下連續(xù)墻進(jìn)行配筋計(jì)算，當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻在正常使用階段又作為主體結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)按照正常使用極限狀態(tài)根據(jù)裂縫控制要求進(jìn)行配筋計(jì)算。
地下連續(xù)墻正截面受彎、受壓、斜截面受剪承載力及配筋設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50010）的相關(guān)規(guī)定。
四、地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)構(gòu)造
1. 墻身混凝土
地下連續(xù)墻混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)不應(yīng)低于 C30，水下澆筑時(shí)混凝土強(qiáng)度等級(jí)按相關(guān)規(guī)范要求提高。墻體和槽段接頭應(yīng)滿(mǎn)足防滲設(shè)計(jì)要求，地下連續(xù)墻混凝土抗?jié)B等級(jí)不宜小于 S6級(jí)。地下連續(xù)墻主筋保護(hù)層在基坑內(nèi)側(cè)不宜小于 50mm，基坑外側(cè)不宜小于 70mm。
地下連續(xù)墻的混凝土澆筑面宜高出設(shè)計(jì)標(biāo)高以上 300～500mm，鑿去浮漿層后的墻頂標(biāo)高和墻體混凝土強(qiáng)度應(yīng)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
2. 鋼筋籠
地下連續(xù)墻鋼筋籠由縱向鋼筋、水平鋼筋、封口鋼筋和構(gòu)造加強(qiáng)鋼筋構(gòu)成�？v向鋼筋沿墻身均勻配置，且可按受力大小沿墻體深度分段配置�？v向鋼筋宜采用 HRB335 級(jí)或 HRB400級(jí)鋼筋，直徑不宜小于 16mm，鋼筋的凈距不宜小于 75mm, 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻縱向鋼筋配筋量較大，鋼筋布置無(wú)法滿(mǎn)足凈距要求時(shí)，實(shí)際工程中常采用將相鄰兩根鋼筋合并綁扎的方法調(diào)整鋼筋凈距，以確�；炷翝仓軐�(shí)�？v向鋼筋應(yīng)盡量減少鋼筋接頭，并應(yīng)有一半以上通長(zhǎng)配置。水平鋼筋可采用 HPB235 級(jí)鋼筋，直徑不宜小于 12mm。封口鋼筋直徑同水平鋼筋，豎向間距同水平鋼筋或按水平鋼筋間距間隔設(shè)置。地下連續(xù)墻宜根據(jù)吊裝過(guò)程中鋼筋籠的整體穩(wěn)定性和變形要求配置架立桁架等構(gòu)造加強(qiáng)鋼筋。
鋼筋籠兩側(cè)的端部與接頭管（箱）或相鄰墻段混凝土接頭面之間應(yīng)留有不大于 150mm的間隙，鋼筋下端 500mm 長(zhǎng)度范圍內(nèi)宜按 1：10 收成閉合狀，且鋼筋籠的下端與槽底之間宜留有不小于 500mm 的間隙。地下連續(xù)墻鋼筋籠封頭鋼筋形狀應(yīng)與施工接頭相匹配。封口鋼筋與水平鋼筋宜采用等強(qiáng)焊接。
單元槽段的鋼筋籠宜在加工平臺(tái)上裝配成一個(gè)整體，一次性整體沉放入槽。當(dāng)單元槽段的鋼筋籠必須分段裝配沉放時(shí)，上下段鋼筋籠的連接宜采用機(jī)械連接，并采取地面預(yù)拼裝措施，以便于上下段鋼筋籠的快速連接 ，接頭的位置宜選在受力較小處，并相互錯(cuò)開(kāi)。
(1) 轉(zhuǎn)角槽段鋼筋籠
轉(zhuǎn)角槽段小于 180 度角側(cè)水平筋錨入對(duì)邊墻體內(nèi)應(yīng)滿(mǎn)足錨固長(zhǎng)度，且宜與對(duì)邊水平鋼筋焊接，以加強(qiáng)轉(zhuǎn)角槽段吊裝過(guò)程中的整體剛度。轉(zhuǎn)角宜設(shè)置斜向構(gòu)造鋼筋，以加強(qiáng)轉(zhuǎn)角槽段吊裝過(guò)程中的整體剛度。
(2) T 型槽段鋼筋籠
T 形槽段外伸腹板宜設(shè)置在迎土面一側(cè)，以防止影響主體結(jié)構(gòu)施工。根據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行T 型槽段截面設(shè)計(jì)和配筋計(jì)算，翼板側(cè)拉區(qū)鋼筋可在腹板兩側(cè)各一倍墻厚范圍內(nèi)均勻布置。
3. 墻頂冠梁
地下連續(xù)墻頂部應(yīng)設(shè)置封閉的鋼筋混凝土冠梁。冠梁的高度和寬度由計(jì)算確定，且寬度不宜小于地下連續(xù)墻的厚度。地下連續(xù)墻采用分幅施工，墻頂設(shè)置通長(zhǎng)的頂圈梁有利于增強(qiáng)地下連續(xù)墻的整體性。頂圈梁宜與地下連續(xù)墻迎土面平齊，以便保留導(dǎo)墻，對(duì)墻頂以上土體起到擋土護(hù)坡的作用，避免對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生不利影響。
地下連續(xù)墻墻頂嵌入圈梁的深度不宜小于 50mm，縱向鋼筋錨入圈梁內(nèi)的長(zhǎng)度宜按受拉錨固要求確定。
五、地下連續(xù)墻施工接頭
1. 類(lèi)型與形式
施工接頭是指地下連續(xù)墻單元槽段之間的連接接頭。根據(jù)受力特性地下連續(xù)墻施工接頭可分為柔性接頭和剛性接頭。能夠承受彎矩、剪力和水平拉力的施工接頭稱(chēng)為剛性接頭，反之不能承受彎矩和水平拉力的接頭稱(chēng)為柔性接頭。
2. 柔性接頭
工程中常用的柔性接頭主要有圓形（或半圓形）鎖口管接頭、波形管（雙波管、三波管）接頭、楔形接頭、鋼筋混凝土預(yù)制接頭和橡膠止水帶接頭，接頭平面形式如圖 11-9 所示。圖 11-10 為幾種接頭管的實(shí)物圖。柔性接頭抗剪、抗彎能力較差，一般適用于對(duì)槽段施工接頭抗剪、抗彎能力要求不高的基坑工程中。
(1) 鎖口管接頭
圓形（或半圓形）鎖口管接頭、波形管（雙波管、三波管）接頭統(tǒng)稱(chēng)為鎖口管接頭，鎖口管接頭是地下連續(xù)墻中最常用的接頭形式，鎖口管在地下連續(xù)墻混凝土澆筑時(shí)作為側(cè)模，可防止混凝土的繞流，同時(shí)在槽段端頭形成半圓形或波形面，增加了槽段接縫位置地下水的滲流路徑。鎖口管接頭構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工適應(yīng)性較強(qiáng)，止水效果可滿(mǎn)足一般工程的需要。
(2) 鋼筋混凝土預(yù)制接頭
鋼筋混凝土預(yù)制接頭可在工廠進(jìn)行預(yù)制加工后運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)，也可現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制。預(yù)制接頭一般采用近似工字型截面，在地下連續(xù)墻施工流程中取代鎖口管的位置和作用，沉放后無(wú)需頂拔，作為地下連續(xù)墻的一部分。由于預(yù)制接頭無(wú)需拔除，簡(jiǎn)化了施工流程，提高了效率，有常規(guī)鎖口管接頭不可比擬的優(yōu)點(diǎn)。特別適用于頂拔鎖口管困難的超深地下連續(xù)墻工程。當(dāng)受到運(yùn)輸和吊放設(shè)備能力限制等因素限制時(shí)，預(yù)制接頭一般在深度方向分節(jié)吊放，分節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)基坑開(kāi)挖深度確定，以確保分節(jié)接縫位置處于基坑底面以下一定深度為原則。上下節(jié)之間可采用預(yù)制鋼筋混凝土方樁分節(jié)樁之間的鋼板接頭連接方式，并使接縫處于平整密實(shí)的連接狀態(tài)。也可將預(yù)制接頭上下節(jié)先采用螺栓與連接固定，再焊接。
(3) 工字形型鋼接頭
該接頭形式是采用鋼板拼接的工字形型鋼作為施工接頭，型鋼翼緣鋼板與先行槽段水平鋼筋焊接，后續(xù)槽段可設(shè)置接頭鋼筋深入到接頭的拼接鋼板區(qū)。該接頭不存在無(wú)筋區(qū)，形成的地下連續(xù)墻整體性好。先后澆筑的混凝土之間由鋼板隔開(kāi)，加長(zhǎng)了地下水滲透的繞流路徑，止水性能良好。工字形型鋼接頭的施工避免了常規(guī)槽段接頭施工中鎖口管或接頭箱拔除的過(guò)程，大大降低了施工難度，提高了施工效率。該接頭在直徑 130m，挖深 34m 的世博地下變電站圓筒形地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)中得到成功應(yīng)用。工字形型鋼接頭如圖 11-9（g）所示 。
3. 剛性接頭
剛性接頭可傳遞槽段之間的豎向剪力，當(dāng)槽段之間需要形成剛性連接時(shí)，常采用剛性接頭。在工程中應(yīng)用的剛性接頭主要有一字或十字穿孔鋼板接頭、鋼筋搭接接頭和十字型鋼插入式接頭。
(1) 十字穿孔鋼板接頭
十字穿孔鋼板接頭是地下連續(xù)墻工程中最常用的剛性接頭形式，是以開(kāi)孔鋼板作為相鄰槽段間的連接構(gòu)件，開(kāi)孔鋼板與兩側(cè)槽段混凝土形成嵌固咬合作用，可承受地下連續(xù)墻垂直接縫上的剪力，并使相鄰地下連續(xù)墻槽段形成整體共同承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的豎向荷載，協(xié)調(diào)槽段的不均勻沉降；同時(shí)穿孔鋼板接頭亦具備較好的止水性能。十字鋼板接頭如圖 11-11（a）所示。該剛性接頭在地下連續(xù)墻設(shè)計(jì)中應(yīng)用較為廣泛，工藝較成熟。上海銀行大廈、解放日?qǐng)?bào)新聞中心、蘭馨公寓、盛大中心等工程中均采用了十字鋼板剛性接頭。
采用十字穿孔鋼板接頭應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
a. 為了防止混凝土澆筑過(guò)程中出現(xiàn)從側(cè)面繞流，影響相鄰槽段施工，十字穿孔鋼板應(yīng)沿槽段深度通長(zhǎng)設(shè)置，且應(yīng)嵌入槽底沉渣內(nèi)一定深度，徹底隔斷混凝土的繞流路徑。對(duì)于設(shè)計(jì)上需要地下連續(xù)墻加深隔斷地下水的槽段，應(yīng)將鋼筋籠加深至槽底，以固定十字鋼板。
b. 當(dāng)采用十字穿孔鋼板剛性接頭時(shí)，如墻體鋼筋籠超長(zhǎng)，在鋼筋籠吊裝和沉放過(guò)程中用易出現(xiàn)十字穿孔鋼板彎曲變形，而使十字鋼板無(wú)法沿接頭箱槽口順利下行，影響鋼筋籠沉放。因此在超過(guò) 40m 深的超深地下連續(xù)墻槽段中一般不宜采用十字穿孔鋼板接頭。
c. 當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻采用“兩墻合一“時(shí)，為了確保地下連續(xù)墻的防滲性能，在滿(mǎn)足受力的條件下，十字鋼板穿孔應(yīng)盡量設(shè)置在基底以下，以減少地下連續(xù)墻基底以上滲漏的可能性。
(2) 鋼筋搭接接頭
鋼筋搭接接頭采用相鄰槽段水平鋼筋凹凸搭接，先行施工槽段的鋼筋籠兩面伸出搭接部分，通過(guò)采取施工措施，澆灌混凝土?xí)r可留下鋼筋搭接部分的空間，先行槽段形成后，后施工槽段的鋼筋籠一部分與先行施工槽段伸出的鋼筋搭接，然后澆灌后施工槽段的混凝土。鋼筋搭接接頭平面形式如圖 11-11（b）所示。這種連接形式在接頭位置有地下連續(xù)墻鋼筋通過(guò)（水平鋼筋和縱向主筋），為完全的剛性連接。有關(guān)試驗(yàn)研究表明其結(jié)構(gòu)連接剛度和接頭抗剪能力均優(yōu)于開(kāi)孔鋼板接頭。日本道路協(xié)會(huì)《地下連續(xù)壁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)施工指針》中，依據(jù)不同的鋼筋搭接長(zhǎng)度及鋼筋比以及鋼筋的間隙所作的試驗(yàn)結(jié)果，建議接縫處的單位允許應(yīng)力采用地下連續(xù)墻墻體允許應(yīng)力的 80％來(lái)設(shè)計(jì)。
(3) 十字型鋼插入式接頭
十字型鋼插入式接頭是在工字形型鋼接頭上焊接兩塊 T 形型鋼，并且 T 形型鋼錨入相鄰槽段中，進(jìn)一步增加了地下水的繞流路徑，在增強(qiáng)止水效果的同時(shí)，增加了墻段之間的抗剪性能，形成的地下連續(xù)墻整體性好。十字型鋼插入式接頭如圖 11-11（c）所示。圖 11-12 為幾種剛性接頭和接頭箱的實(shí)物圖。
4. 施工接頭選用原則
由于地下連續(xù)墻施工接頭種類(lèi)和數(shù)量眾多，在實(shí)際工程中在滿(mǎn)足受力和止水要求的前提下，應(yīng)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)盡量選用施工簡(jiǎn)便、工藝成熟的施工接頭，以確保接頭的施工質(zhì)量：
(1) 由于鎖口管柔性施工接頭施工方便，構(gòu)造簡(jiǎn)單，一般工程中在滿(mǎn)足受力和止水要求的條件下地下連續(xù)墻槽段施工接頭宜優(yōu)先采用鎖口管柔性接頭；當(dāng)?shù)叵逻B續(xù)墻超深頂拔鎖口管困難時(shí)建議采用鋼筋混凝土預(yù)制接頭或工字形型鋼接頭。
(2) 當(dāng)根據(jù)結(jié)構(gòu)受力要求需形成整體或當(dāng)多幅墻段共同承受豎向荷載，墻段間需傳遞豎向剪力時(shí)，槽段間宜采用剛性接頭，并應(yīng)根據(jù)實(shí)際受力狀態(tài)驗(yàn)算槽段接頭的承載力。
