井筒式地下连续墙与条形基础的设计

摘 要：随着高层和超高层建筑的发展，对地基的要求越来越高。本文介绍了井筒式地下连续墙及条形基础，推导出条形基础下井筒式地下连续墙的设计，井筒式地下连续墙上条形基础的设计。

关键词：井筒式地下连续墙；条形基础；荷载比

一、前言

随着经济和科学技术的发展，高层和超高层建筑成为今后发展的趋势。相比于低层、多层建筑，高层、超高层建筑对地基承载力和变形要求更为严苛。

地下连续墙具有施工噪声小，适合城市施工；占地少，可充分利用地下空间；起到防水、挡土，承重等优点。随着地下连续墙技术的发展成熟，地下连续墙基础也相继被研究推广，20世纪60 年代，日本从欧洲引进了地下连续墙技术。日本各建筑企业竞相推进地下连续墙基础技术的开发[1]。井筒式地下连续墙相比于桩基具有很多优势，井筒式地下连續墙约束土体，能够显著提高地基的承载力。

在浅基础中，条形基础相比于独立基础，具有整体刚度大，可调节不均匀沉降的优点。相比于筏板基础与箱型基础，条形基础只需布在墙下或柱下，可节约成本。而壳体基础施工工期长，技术要求高，易受气候的影响，较难实行机械化施工，在实际工程中使用有限。因此条形基础在浅基础中具有独特的优势，在天然地基不能满足承载力时，可在条形基础下布“日”字型地下连续墙，以提高地基的强度，满足承载力及变形的要求。

二、条形基础下井筒式地下连续墙的设计

井筒式地下连续墙的设计应该满足承载力及变形的要求。在已知上部建筑物荷载后可以先假定所需地基承载力通过（1）公式[2]计算条形基础及井筒式地下连续墙的宽度。

（1）

式中：Pk—相应于荷载效应标准组合时，基础地面处的平均压力值，kN/m2；

Fk—上部结构的荷载标准值，kN/m；

Gk—基础自重和回填土重标准值；

b—条形基础的宽度；

fa—根据上部荷载假定的地基承载力特征值；

然后，通过控制地基的沉降变形，设计满足要求的井筒式地下连续墙的各种参数。井筒式地下连续墙的沉降变形计算按桩基技术规范[3]中桩的沉降量计算，见（2）式。

（2）

式中：S—桩基最终沉降量（mm）；

S—采用布辛奈斯克解，按实体深基础分层总和法计算出的桩基沉降量（mm）；

Ψ—桩基沉降计算经验系数；

Ψe—桩基等效沉降系数；

m—角点法计算点对应的矩形荷载分块数；

P0—在荷载效应准永久组合下承台底的平均附加应力；

n—桩基沉降计算深度范围内所划分的土层数；

Esi—等效作用面以下第i层土的压缩模量（MPa），采用地基土在自重压力至自重压力加附加压力作用时的压缩模量；

αi、αi-1—平均附加压力系数；

注：未标注符号见建筑桩基技术规范。

井筒式地下连续墙的厚度、面积置换率、深度的设计流程图见图1。

三、井筒式地下连续墙上条形基础的设计

由于条形基础的设计计算是根据基础底部的荷载算出底部的弯矩、剪力得出条形基础的厚度、配筋。因此可以根据桩土分担比，算出桩和土各自分担的荷载，进而求弯矩和剪力，相比于求出整个地基的承载力再去算基础更加合理。

根据朱世哲等[4]带垫层刚性桩复合地基桩土应力比的计算与分析的应力比n算出桩土荷载分担比，进而求出桩和土的线荷载Ps、Pp，见（2）、（3）式。

条形基础横截面上的荷载图见图2，根据荷载可求得受力方向的剪力弯矩，进而可求得条形基础的厚度及受力筋的配筋率，见公式（4）～（8）。

四、结语

井筒式地下连续墙及条形基础因经济合理，做到宽基浅埋，将会越来越多的被采用。该设计根据条形基础的设计原理，通过对地基承载力及沉降的控制，来设计满足要求的地基、基础。该方法满足规范要求，简单可靠，可供设计人员参考。

参考文献

[1]吴九江，程谦恭，等.地下连续墙基础在日本的多样化发展[J].国际科技交流，2013.1，20.

[2]GB 50007-2011 中华人民共和国标准建筑地基基础设计规范[s]

[3]JGJ94-2008 建筑桩基技术规范 [s]

[4]朱世哲，徐日庆，等.带垫层刚性桩复合地基桩土应力比的计算与分析[J].岩土力学，2005，5（25）

作者简介

郭超（1994年生），男，籍贯（河南商丘人），学位（在职研究生）。

（作者单位：河南大学土木建筑学院）