一种地下连续墙及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑墙板技术领域，尤其涉及一种地下连续墙及其施工方法。

背景技术

地下连续墙是在地下筑成的一道连续的钢筋混凝土墙壁，具有截水、防渗、承重及挡水功能。地下连续墙在服役过程中不可避免地会遭受到地震、地上或地下车辆(例如地铁)震动等引起的外部动力荷载的作用，当作用于地下连续墙的外部动力荷载达到一定的强度时，会损坏墙体，甚至使墙体发生开裂、倒塌等，存在较大的安全隐患。

相关设计中，可以通过增大墙体的厚度提升其强度，进而提升墙体的抗震性能，然而此种改进方式实际效果不够理想，且成本较高。

因此，如何提高地下连续墙的抗震减振性能，已成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地下连续墙及其施工方法，以解决相关技术中地下连续墙抗震减振效果差的技术问题。

为解决上述问题，第一方面，本发明公开了一种地下连续墙，所述地下连续墙包括混凝土层及减震层，所述混凝土层及所述减震层沿水平方向分布且相邻设置；所述混凝土层包括结构柱、钢筋笼及填充混凝土；所述减震层包括多组橡胶减震垫及间隔分布的多组弹簧组件，每组所述橡胶减震垫填充于至少两组所述弹簧组件之间。

在一实施例中，所述弹簧组件包括高强弹簧及两个固定板，每个所述固定板的一端连接所述高强弹簧，另一端埋设于所述混凝土层内，以固定所述弹簧组件。

在一实施例中，所述弹簧组件还包括支撑板，所述支撑板的长度小于所述高强弹簧的自然长度；每个所述固定板上均设有多个所述支撑板，多个所述支撑板的长度小于所述高强弹簧的自然长度的1/2，多个所述支撑板设于所述固定板用于安装所述高强弹簧的一端，且环绕于所述高强弹簧的端部。

在一实施例中，所述弹簧组件还包括覆盖于所述高强弹簧、所述固定板及所述支撑板上的防水胶层。

在一实施例中，多组所述弹簧组件按层上下分布，且每层包括至少一组所述弹簧组件；所述减震层还包括多个固定垫板，多个所述固定垫板两两一组水平设置于每层所述弹簧组件的上方，每组的两个所述固定垫板分别靠近所述高强弹簧的两端设置，所述固定垫板的宽度小于所述高强弹簧的自然长度的1/2，且所述固定垫板的两端分别延伸至所述地下连续墙的相对两侧。

在一实施例中，沿竖直方向，所述减震层的中部包括多组所述弹簧组件，多组所述弹簧组件上下分布且排列成两层。

在一实施例中，所述混凝土层远离所述减震层的一侧还设有土工布，所述混凝土层及所述土工布间设有碎石层。

在一实施例中，所述减震层外覆盖有防水层。

本发明提供的地下连续墙，包括混凝土层及减震层，混凝土层及减震层沿水平方向分布且相邻设置。混凝土层包括结构柱、钢筋笼及填充混凝土，其中，结构柱作为骨架能够将地下连续墙的各个部分连接为一个整体，使得墙体具备较强的抗剪能力；另外，由于结构柱可埋设于地下一定深度的土层中，且其底部埋深低于地下连续墙的墙体的整体埋深，从而通过结构柱还能够将地下连续墙固定在预设安装位置处，并且能够提升墙体的抗侧能力。减震层包括多组橡胶减震垫及间隔分布的多组弹簧组件，每组橡胶减震垫填充于至少两组弹簧组件之间，由于橡胶减震垫及弹簧组件具备较高的弹性模量，能够发生弹性形变，当墙体受到由地震等引起的外部荷载作用时，橡胶减震垫及弹簧组件可发生适宜的变形并提供一定的缓冲，且可在荷载减弱或消失后自动复位，从而通过设置橡胶减震垫及弹簧组件能够有效避免墙体在外部荷载冲击下发生损坏。综上，本发明提供的地下连续墙具备挡土、抗渗及支撑功能，且抗震减振性能较好，遭遇外部荷载作用时不易损坏，安全性较高，当其安装于地下时，还能够吸收地上或地下车辆产生的振动能量，从而能够有效缓解车辆荷载产生的振动，降低地上或地下车辆对周边环境产生的影响。

第二方面，本发明还公开了一种地下连续墙的施工方法，用于施作第一方面中的地下连续墙，包括：

在地下的安装槽内埋设所述结构柱并吊装所述钢筋笼，以形成混凝土层；

在所述安装槽的槽壁上张贴土工布；

在所述混凝土层及所述土工布间的空隙内埋设碎石，形成碎石层；

在所述混凝土层远离所述碎石层的一侧铺设所述橡胶减震垫及所述弹簧组件，形成减震层；

向所述混凝土层内浇注所述填充混凝土。

在一实施例中，在铺设所述橡胶减震垫及所述弹簧组件之前，所述施工方法还包括：在所述混凝土层远离所述碎石层的一侧铺设建筑模板，在所述安装槽的底部及所述混凝土层远离所述碎石层的一侧铺设防水层；在向所述混凝土层内浇注所述填充混凝土之后，所述施工方法还包括：在所述橡胶减震垫及所述弹簧组件上方铺设防水层。

本发明提供的地下连续墙的施工方法，可施作一种具备挡土、抗渗及支撑功能，且抗震减振性能较好的地下连续墙。采用上述施工方法制作出的地下连续墙遭遇外部荷载作用时不易损坏，安全性较高，可安装于地下，能够吸收地上或地下车辆产生的振动能量，有效缓解车辆荷载产生的振动，降低地上或地下车辆对周边环境产生的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的地下连续墙的安装示意图；

图2为本发明一实施例提供的地下连续墙的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的地下连续墙的混凝土层的剖视图；

图4为本发明另一实施例提供的地下连续墙的混凝土层的剖视图；

图5为本发明实施例提供的弹簧组件的结构示意图之一；

图6为本发明实施例提供的弹簧组件的结构示意图之二；

图7为本发明另一实施例提供的地下连续墙的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的地下连续墙的施工方法的流程图。

主要元件符号说明：

100、地下连续墙；

10、混凝土层；11、结构柱；12、填充混凝土；

20、减震层；21、橡胶减震垫；22、弹簧组件；23、固定垫板；221、高强弹簧；222、固定板；223、螺栓；224、支撑板；225、防水胶层；

30、土工布；

40、碎石层。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以是直接或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对专利的限制。术语“第一”、“第二”仅用于便于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明技术特征的数量。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

第一方面，本发明提供了一种地下连续墙。如图1和图2所示，地下连续墙100包括混凝土层10及减震层20，混凝土层10及减震层20沿水平方向(例如图2中X所示方向)分布且相邻设置。其中，如图3所示，混凝土层10包括结构柱11、钢筋笼(图中未示出)及填充混凝土12；如图2所示，减震层20包括多个橡胶减震垫21及间隔分布的多组弹簧组件22，每组橡胶减震垫21填充于至少两组弹簧组件22之间。

需要说明的是，如图1和图3所示，混凝土层10包括多根间隔设置的结构柱11，结构柱11的底部埋设于地下一定深度的土层中，且其底部埋深低于地下连续墙100的墙体的整体埋深，混凝土层10以结构柱11为骨架进行修建；钢筋笼及填充混凝土12设置于相邻的结构柱11之间，钢筋笼用于约束填充混凝土12。

本发明提供的地下连续墙100，包括混凝土层10及减震层20，混凝土层10及减震层20沿水平方向分布且相邻设置。混凝土层10包括结构柱11、钢筋笼及填充混凝土12，其中，结构柱11作为骨架能够将地下连续墙100的各个部分连接为一个整体，使得墙体具备较强的抗剪能力；另外，由于结构柱11可埋设于地下一定深度的土层中，且其底部埋深低于地下连续墙100的墙体的整体埋深，从而通过结构柱11还能够将地下连续墙100固定在预设安装位置处，并且能够提升墙体的抗侧能力。减震层20包括多组橡胶减震垫21及间隔分布的多组弹簧组件22，每组橡胶减震垫21填充于至少两组弹簧组件22之间，由于橡胶减震垫21及弹簧组件22具备较高的弹性模量，能够发生弹性形变，当墙体受到由地震等引起的外部荷载作用时，橡胶减震垫21及弹簧组件22可发生适宜的变形并提供一定的缓冲，且可在荷载减弱或消失后自动复位，从而通过设置橡胶减震垫21及弹簧组件22能够有效避免墙体在外部荷载冲击下发生损坏。综上，本发明提供的地下连续墙100具备挡土、抗渗及支撑功能，且抗震减振性能较好，遭遇外部荷载作用时不易损坏，安全性较高，当其安装于地下时，能够吸收地上或地下车辆产生的振动能量，从而能够有效缓解车辆荷载产生的振动，降低地上或地下车辆对周边环境产生的影响。

为节能环保，在本发明提供的一个实施例中，橡胶减震垫21由再生橡胶颗粒制成。具体地，制作地下连续墙100时，根据实际工程中设计的减震层20厚度，可将再生橡胶颗粒进行袋装处理，制成立方体形的橡胶减震垫21。利用橡胶颗粒便于制作形状、规格与预留空间相适配的橡胶减震垫21；另外，利用再生橡胶制作橡胶减震垫21属于固废资源再利用，节能环保，符合当前城市地下空间绿色韧性健康发展的理念。

在本发明提供的一个实施例中，如图2和图5所示，弹簧组件22包括高强弹簧221及两个固定板222，每个固定板222的一端连接高强弹簧221，另一端埋设于混凝土层10内，以固定弹簧组件22。高强弹簧221弹性模量较大，能够承受较大的外部荷载，且能够抵抗较大的弹性变形，不易失效。

其中，固定板222埋设于混凝土层10内时，其埋设位置也不唯一。例如，在一些实施例中，如图2和图3所示，为加工装配方便，可将固定板222的至少部分埋设入填充混凝土12内。当然，在一些实施例中，在满足安装前提的情况下，如图2和图4所示，还可在结构柱11上开设凹槽，并将固定板222的一端安装进凹槽内，具体可根据实际情况而定，在此不做限定。

为保证高强弹簧221及固定板222的连接强度，在本发明提供的一个实施例中，如图6所示，高强弹簧221的端部通过螺栓223固定在固定板222上。

或者，在一些实施例中，还可通过建筑用胶将高强弹簧221的端部粘至固定板222的表面。

为避免高强弹簧221因纵向受力(例如图2中Y所示方向)变形失效，在本发明提供的一个实施例中，如图2和图5所示，弹簧组件22还包括设置于固定板222上的支撑板224。如图5和图6所示，每个固定板222上均设有多个支撑板224，多个支撑板224设于固定板222用于安装高强弹簧221的一端，且环绕于高强弹簧221的端部。如图2和图5所示，支撑板224可用于支撑橡胶减震垫21，能够保护高强弹簧221在工作时免受橡胶减震垫21的挤压，确保高强弹簧221能够正常使用。

可以理解，为确保高强弹簧221在受到外部荷载作用时能够正常收缩，如图5所示，支撑板224的长度应小于高强弹簧221的自然长度的1/2。

当固定板222及支撑板224均为金属材质时，支撑板224可直接焊接于固定板222上。

为进一步提升弹簧组件22的可靠性，在本发明提供的一个实施例中，如图3和图5所示，多组弹簧组件22按层上下分布，且每层包括至少一组弹簧组件22；如图2和图3所示，减震层20还包括多个固定垫板23，多个固定垫板23两两一组水平设置于每层弹簧组件22的上方，且每组的两个固定垫板23分别靠近高强弹簧221的两端设置。其中，固定垫板23设置于弹簧组件22上方时，由支撑板224支撑。固定垫板23用于支撑位于高强弹簧221上方的橡胶减震垫21，可进一步保护弹簧高强弹簧221在工作时免受橡胶减震垫21的挤压，能够确保高强弹簧221能够正常使用，从而可有效提升弹簧组件22的可靠性。

可以理解，为确保固定垫板23的使用效果，如图2和图3所示，固定垫板23的宽度小于高强弹簧221的自然长度的1/2，且固定垫板23的两端分别延伸至地下连续墙100的相对两侧，即固定垫板23可水平布满整个地下连续墙100。

需要说明的是，在一些实施例中，如图2和图5所示，固定垫板23的底部抵接至支撑板224的顶部，固定垫板23及支撑板224可共同支撑位于高强弹簧221上方的橡胶减震垫21。

为确保零件的强度及使用寿命，通常选用金属材质制成的固定板222、支撑板224及高强弹簧221。然而，金属材质的零件长期浸水容易发生锈蚀，为解决上述问题，在本发明提供的一个实施例中，如图2和图5所示，弹簧组件22还包括覆盖于高强弹簧221、固定板222及支撑板224上的防水胶层225。防水胶层225可环绕高强弹簧221、固定板222及支撑板224设置。防水胶层225能够为固定板222、高强弹簧221及支撑板224营造干燥环境，使零件免受地下水侵蚀，从而避免零件发生锈蚀。另外，橡胶减震垫21由橡胶颗粒装袋制成，若装设橡胶颗粒的包装袋出现破裂，包装袋内的橡胶颗粒会掉出，本实施例中，防水胶层225覆盖于高强弹簧221外部，还能避免橡胶颗粒掉落至高强弹簧221内部，确保弹簧组件22能够正常工作。

可以理解，在一些实施例中，防水胶层225由弹性材质制成。

需要说明的是，当固定板222及支撑板224的外部覆盖有防水胶层225时，固定垫板23可粘连于防水胶层225上。此种连接方式不会破坏防水胶层225的完整性，防水胶层225的防水效果不会受到影响。

在本发明提供的一个实施例中，减震层20外还覆盖有防水层(图中未示出)。防水层可张贴于混凝土层10或地下安装槽的槽壁上。通过设置防水层，可以有效防止地下水进入减震层20内，使得橡胶减震垫21处于干燥环境中，从而能够有效提升橡胶减震垫21的耐久性。

地下连续墙100安装时，结构柱11的底部嵌入至一定深度的土层中，当墙体受到外部荷载作用时，下部墙体压缩变形较小、中部墙体压缩变形较大。为提升地下连续墙100的使用性能，在本发明提供的一个实施例中，如图2所示，沿竖直方向，减震层20的中部包括多组弹簧组件22，多组弹簧组件22上下分布且排列成两层。通过增加弹簧组件22的数量、优化弹簧组件22的排列方式，能够提升中部减震层20的弹性模量，从而能够有效提升中部墙体的缓冲能力及抗侧能力，避免中部减震层20因变形过大而失效。

需要说明的是，为保证地下连续墙100的整体稳定性，在其他位置处，可等距布置弹簧组件22。

土体在循环荷载作用下超孔隙水压力升高，容易发生液化并产生流动，进而容易导致地下结构挤压变形，发生大幅度沉降或上浮。为解决土体液化问题，在本发明提供的一个实施例中，如图2所示，混凝土层10远离减震层20的一侧还设有土工布30，混凝土层10及土工布30间设有碎石层40。通过设置碎石层40，可有效降低超孔隙水压力，排出土中水，防止土体发生液化。同时，土工布30还可有效隔绝孔隙水在流动过程中附着的土颗粒流失，避免过多的土颗粒流失形成的地基土管涌现象，从而能够进一步减轻土体流动造成的结构沉降或上浮。

地下连续墙100包括可以双面排水的地下连续墙100和可以单面排水的地下连续墙100。

如图2所示的地下连续墙100，包括沿水平方向间隔分布的两层混凝土层10，两层混凝土层10的中间设有一层减震层20，两层混凝土层10的外侧分别设有一层碎石层40，由于上述地下连续墙100包括两层碎石层40，所以可以实现双面排水。如图7所示的地下连续墙100，包括相邻设置的一层减震层20、一层混凝土层10及一层碎石层40，由于上述地下连续墙100仅包括一层碎石层40，所以仅能实现单面排水。

本发明提供的地下连续墙100，通过设置碎石层40可以排出土中孔隙水，降低地基土中的超孔隙水压力，有效减小地层液化程度，且通过设置土工布30可以避免土颗粒的大量流失，避免管涌现象的发生。然而，液化土体虽然会引起已有结构的位移，但具备较好的缓震能力。因此，在实际应用时，若地下连续墙100安装位置附近处还包括其他地上结构或地下结构，可选用双面排水的地下连续墙100，预防土体液化后土颗粒流动而导致结构及其附近土体发生大规模的上浮或下沉位移，以确保场地内建筑结构的稳定性和安全性；若地下连续墙100安装位置附近不存在其他地上结构或地下结构，可选用单面排水的地下连续墙100，即远场地基一侧不设置碎石层40，使得远场地基一侧的土体能够发生一定程度的液化，使得远场地基一侧的土体具备良好的缓震能力。

综上，本发明提供的地下连续墙100，通过增设橡胶减震垫21及弹簧组件22，提高了墙体的弹性模量，使得墙体具备一定的缓冲及抗震减振能力，能够抵抗一定的外部动力荷载作用，且当作用于墙体的外部荷载减弱或消失时，橡胶减震垫21及弹簧组件22能够自动复位，利于灾后快速修复；另外，橡胶减震垫21由再生橡胶颗粒制成，节能环保，且橡胶能够吸收一定的能量，有效减缓当前城市大规模地铁建设运行带来的振动噪音污染。同时，上述地下连续墙100通过增设碎石层40，能够有效降低土体超孔隙水压力，排出土中水，解决土体液化问题，进而减轻土体流动造成的地下结构沉降或上浮。

第二方面，本发明还提供了一种地下连续墙的施工方法，用于将地下连续墙100埋设入地下的安装槽内，如图2、图3和图8所示，该施工方法包括：

S1：在地下的安装槽内埋设结构柱11并吊装钢筋笼，以形成混凝土层10。

其中，安装槽内埋设有多根间隔设置的结构柱11，且结构柱11的底部埋设入深层土层内，钢筋笼设置于相邻结构柱11间的间隙内。结构柱11作为墙体骨架能够将地下连续墙100的各个部分连接为一个整体，并将墙体固定在预设安装位置处。

S2：在安装槽的槽壁上张贴土工布30。

土工布30可有效隔绝孔隙水在流动过程中附着的土颗粒流失，避免过多的土颗粒流失形成的地基土管涌现象。

S3：在混凝土层10及土工布30间的空隙内埋设碎石，形成碎石层40。

通过设置碎石层40，不仅可以有效降低超孔隙水压力，排出土中水，防止土体发生液化，还能够提升墙体的抗侧向能力。另外，埋设碎石时，优选粒径较大的碎石。这样，钢筋笼可起到一定的模板的作用，即能够有效避免碎石落入钢筋笼中，从而能够确保结构柱11及混凝土层10的强度、整体性及防渗性能不受影响。

S4：在混凝土层10远离碎石层40的一侧铺设橡胶减震垫21及弹簧组件22，形成减震层20。

铺设过程中，应保证弹簧组件22水平放置，防止弹簧组件22发生变形，以避免弹簧组件22存在预压或预拉。

橡胶减震垫21及弹簧组件22具备较高的弹性模量，能够发生弹性形变，具备一定的缓冲及抗震减振能力。通过设置橡胶减震垫21及弹簧组件22，能够有效提升地下连续墙100的抗震减振性能。

S5：向混凝土层10内浇注填充混凝土12。

需要说明的是，弹簧组件22的安装固定方式不唯一。例如，在一些实施例中，如图2和图3所示，弹簧组件22与填充混凝土12相对设置，这样，浇注填充混凝土12后，弹簧组件22的固定板222至少部分可被埋入填充混凝土12内，进而实现弹簧组件22的固定；或者，在一些实施例中，如图2和图4所示，弹簧组件22与结构柱11相对设置，结构柱11上预留用于固定弹簧组件22的凹槽，安装时，可将处于压缩状态的弹簧组件22安装至凹槽所在位置处，并在固定板222嵌入至凹槽内后使弹簧组件22恢复至正常使用状态，进而实现弹簧组件22的固定。

在本发明提供的一个实施例中，在铺设橡胶减震垫21及弹簧组件22之前，施工方法还包括：在混凝土层10远离碎石层40的一侧铺设建筑模板(图中未示出)，在安装槽的底部混凝土层10远离碎石层40的一侧铺设防水层；在向混凝土层10内浇注填充混凝土12之后，施工方法还包括：在橡胶减震垫21及弹簧组件22上方铺设防水层。其中，在安装槽远离碎石层40的一侧铺设防水层，包括在预装减震层20的底部及侧部铺设防水层。

通过在混凝土层10及减震层20间铺设一次性建筑模板，能够避免减震层20被填充混凝土12胶结。

在减震层20的底部、侧部及上部铺设防水层能够将减震层20完全覆盖，通过设置防水层，可以有效防止地下水进入减震层20内，使得橡胶减震垫21处于干燥环境中，从而能够有效提升橡胶减震垫21的耐久性。

需要说明的是，本申请提供的地下连续墙100实际应用时，结构柱11埋设深层土层中，导致使用过程中，减震层20的下部压缩变形较小、上部压缩变形较大。在振动荷载的长期作用下，橡胶减震垫21及弹簧组件22的产生塑性变形被压缩，减震能力会下降。当橡胶减震垫21及高强弹簧221发生大幅度变形后，可利用液压顶施加在结构柱11上，从地下连续墙100的上部打开墙体，更换新的橡胶减震垫21及弹簧组件22。

以下，以双面排水的地下连续墙100为例，对地下连续墙100的施工方法进行详细说明。

首先，需要挖出埋设地下连续墙100的安装槽，包括：选址；选址后对场地进行初步处理，使得场地平整；在场地平整后进行测量放样；根据地下结构的埋深计算地下连续墙100的施工深度；根据计算埋深挖出用于安装地下连续墙100的安装槽；施作泥浆护壁以保护安装槽。其次，施作地下连续墙100，包括：利用小钻孔打桩机钻孔打桩；在安装槽的槽壁上张贴土工布30；吊装结构柱11及钢筋笼；充入清水进行清渣换浆；在钢筋笼外侧及土工布30间投放级配均匀的碎石；回收清水泥浆；在钢筋笼的位置处铺设建筑模板，并在安装槽的底部及钢筋笼的一侧铺设防水层；在减震层20预设安装位置处放入橡胶减震垫21及弹簧组件22；浇注填充混凝土12；养护并在橡胶减震垫21及弹簧组件22的上方铺设防水层。

综上，本发明提供的地下连续墙100的施工方法，可施作一种具备挡土、抗渗及支撑功能，且抗震减振性能较好的地下连续墙100。采用上述施工方法制作出的地下连续墙100遭遇外部荷载作用时不易损坏，安全性较高，可安装于地下，能够吸收地上或地下车辆产生的振动能量，有效缓解车辆荷载产生的振动，降低地上或地下车辆对周边环境产生的影响。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。