井筒式地下連續墻與條形基礎的設計

摘 要：隨著高層和超高層建筑的發展，對地基的要求越來越高。本文介紹了井筒式地下連續墻及條形基礎，推導出條形基礎下井筒式地下連續墻的設計，井筒式地下連續墻上條形基礎的設計。

關鍵詞：井筒式地下連續墻；條形基礎；荷載比

一、前言

隨著經濟和科學技術的發展，高層和超高層建筑成為今后發展的趨勢。相比于低層、多層建筑，高層、超高層建筑對地基承載力和變形要求更為嚴苛。

地下連續墻具有施工噪聲小，適合城市施工；占地少，可充分利用地下空間；起到防水、擋土，承重等優點。隨著地下連續墻技術的發展成熟，地下連續墻基礎也相繼被研究推廣，20世紀60 年代，日本從歐洲引進了地下連續墻技術。日本各建筑企業競相推進地下連續墻基礎技術的開發[1]。井筒式地下連續墻相比于樁基具有很多優勢，井筒式地下連續墻約束土體，能夠顯著提高地基的承載力。

在淺基礎中，條形基礎相比于獨立基礎，具有整體剛度大，可調節不均勻沉降的優點。相比于筏板基礎與箱型基礎，條形基礎只需布在墻下或柱下，可節約成本。而殼體基礎施工工期長，技術要求高，易受氣候的影響，較難實行機械化施工，在實際工程中使用有限。因此條形基礎在淺基礎中具有獨特的優勢，在天然地基不能滿足承載力時，可在條形基礎下布“日”字型地下連續墻，以提高地基的強度，滿足承載力及變形的要求。

二、條形基礎下井筒式地下連續墻的設計

井筒式地下連續墻的設計應該滿足承載力及變形的要求。在已知上部建筑物荷載后可以先假定所需地基承載力通過（1）公式[2]計算條形基礎及井筒式地下連續墻的寬度。

（1）

式中：Pk—相應于荷載效應標準組合時，基礎地面處的平均壓力值，kN/m2；

Fk—上部結構的荷載標準值，kN/m；

Gk—基礎自重和回填土重標準值；

b—條形基礎的寬度；

fa—根據上部荷載假定的地基承載力特征值；

然后，通過控制地基的沉降變形，設計滿足要求的井筒式地下連續墻的各種參數。井筒式地下連續墻的沉降變形計算按樁基技術規范[3]中樁的沉降量計算，見（2）式。

（2）

式中：S—樁基最終沉降量（mm）；

S—采用布辛奈斯克解，按實體深基礎分層總和法計算出的樁基沉降量（mm）；

Ψ—樁基沉降計算經驗系數；

Ψe—樁基等效沉降系數；

m—角點法計算點對應的矩形荷載分塊數；

P0—在荷載效應準永久組合下承臺底的平均附加應力；

n—樁基沉降計算深度范圍內所劃分的土層數；

Esi—等效作用面以下第i層土的壓縮模量（MPa），采用地基土在自重壓力至自重壓力加附加壓力作用時的壓縮模量；

αi、αi-1—平均附加壓力系數；

注：未標注符號見建筑樁基技術規范。

井筒式地下連續墻的厚度、面積置換率、深度的設計流程圖見圖1。

三、井筒式地下連續墻上條形基礎的設計

由于條形基礎的設計計算是根據基礎底部的荷載算出底部的彎矩、剪力得出條形基礎的厚度、配筋。因此可以根據樁土分擔比，算出樁和土各自分擔的荷載，進而求彎矩和剪力，相比于求出整個地基的承載力再去算基礎更加合理。

根據朱世哲等[4]帶墊層剛性樁復合地基樁土應力比的計算與分析的應力比n算出樁土荷載分擔比，進而求出樁和土的線荷載Ps、Pp，見（2）、（3）式。

條形基礎橫截面上的荷載圖見圖2，根據荷載可求得受力方向的剪力彎矩，進而可求得條形基礎的厚度及受力筋的配筋率，見公式（4）～（8）。

四、結語

井筒式地下連續墻及條形基礎因經濟合理，做到寬基淺埋，將會越來越多的被采用。該設計根據條形基礎的設計原理，通過對地基承載力及沉降的控制，來設計滿足要求的地基、基礎。該方法滿足規范要求，簡單可靠，可供設計人員參考。

參考文獻

[1]吳九江，程謙恭，等.地下連續墻基礎在日本的多樣化發展[J].國際科技交流，2013.1，20.

[2]GB 50007-2011 中華人民共和國標準建筑地基基礎設計規范[s]

[3]JGJ94-2008 建筑樁基技術規范 [s]

[4]朱世哲，徐日慶，等.帶墊層剛性樁復合地基樁土應力比的計算與分析[J].巖土力學，2005，5（25）

作者簡介

郭超（1994年生），男，籍貫（河南商丘人），學位（在職研究生）。

（作者單位：河南大學土木建筑學院）