地下連續(xù)墻（以下簡稱“地連墻”）技術(shù)于20世紀(jì)50年代末傳入我國，并逐步應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況、典型結(jié)構(gòu)及受力特征，將橋梁地連墻基礎(chǔ)細(xì)分為：部分地連墻基礎(chǔ)（作為基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，并兼作基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的一部分）、條壁式地連墻基礎(chǔ)、井筒式地連墻基礎(chǔ)、地連墻復(fù)合基礎(chǔ)（其中僅條壁式地連墻和井筒式地連墻組合而成的基礎(chǔ)稱為復(fù)合地連墻基礎(chǔ)）；其中條壁式、井筒式及復(fù)合地連墻基礎(chǔ)是完全意義上的地連墻基礎(chǔ)。部分地連墻基礎(chǔ)在大跨懸索橋錨碇工程中的應(yīng)用日益廣泛，技術(shù)相對成熟。然而，完全地連墻基礎(chǔ)應(yīng)用則相對較少，仍處于發(fā)展過程中。
交通強(qiáng)國建設(shè)目標(biāo)和創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，對橋梁工程新結(jié)構(gòu)新技術(shù)提出了要求，新型的地連墻基礎(chǔ)與之高度契合。完全地連墻基礎(chǔ)在結(jié)構(gòu)、施工、經(jīng)濟(jì)、安全、環(huán)保等方面獨(dú)具優(yōu)勢，具有廣闊的應(yīng)用前景。
探索與實(shí)踐
取得豐富成果的部分地連墻基礎(chǔ)
以虎門大橋東錨碇圓形地連墻基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)為標(biāo)志拉開了部分地連墻基礎(chǔ)工程實(shí)踐的大幕。潤揚(yáng)大橋北錨碇在國內(nèi)首次實(shí)施了矩形地連墻基礎(chǔ)方案，取得了豐富的成果和經(jīng)驗，但由于方案存在一些不足和風(fēng)險，因此未得到推廣應(yīng)用。武漢陽邏大橋則首次在國內(nèi)典型厚覆蓋層地質(zhì)條件下設(shè)計實(shí)施了深大圓形地連墻基礎(chǔ)方案（圖1），取得豐富的成果、經(jīng)驗和非常好的效果，從此在國內(nèi)大量推廣應(yīng)用。后續(xù)葫蘆形或∞形地連墻本質(zhì)上也是為適應(yīng)錨體布置和經(jīng)濟(jì)性需求而采用的考慮結(jié)構(gòu)平面拱效應(yīng)的圓形地連墻（圖2）。建成時的世界第一拱橋——平南三橋北拱座基礎(chǔ)采用了圓形地連墻，將地連墻在拱橋基礎(chǔ)中的應(yīng)用一下提升到巔峰。截至目前部分地連墻基礎(chǔ)已在國內(nèi)約15座以上特大橋中應(yīng)用。
國外大跨懸索橋中，日本明石海峽大橋錨碇基礎(chǔ)較早地采用了圓形部分地連墻基礎(chǔ)，其直徑85m，地連墻厚2.2m、深75.5m；土耳其伊茲米特大橋南錨碇基礎(chǔ)采用了“縱向主體∞形+前端加設(shè)矩形”的異形地連墻支護(hù)結(jié)構(gòu)。
合理經(jīng)濟(jì)的條壁式地連墻基礎(chǔ)
條壁式地連墻比圓形樁有更大的比表面積，且在設(shè)計上可做到適應(yīng)上部結(jié)構(gòu)荷載方向進(jìn)行布設(shè)，且截面抗彎慣性矩大，因此在理論上更加合理、經(jīng)濟(jì)。在國內(nèi)外建筑和極少數(shù)城市立交橋（但日本應(yīng)用較多）中有所應(yīng)用，但在國內(nèi)橋梁中罕見應(yīng)用。某3×18m預(yù)應(yīng)力混凝土剛架橋，橋?qū)?1m，上部采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁，兩端基礎(chǔ)及下部結(jié)構(gòu)采用地連墻，采用“逆作法”施工。地連墻不僅作為體結(jié)構(gòu)，還作為下穿道路基坑開挖的支護(hù)結(jié)構(gòu)。但該基礎(chǔ)并不典型。
日本是最先將地連墻技術(shù)應(yīng)用于橋梁基礎(chǔ)領(lǐng)域的國家之一。其中大部分為條壁式地連墻基礎(chǔ)。其研究成果豐富、應(yīng)用廣泛、經(jīng)驗成熟、技術(shù)領(lǐng)先。建立有專業(yè)、行業(yè)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)組織和團(tuán)體，標(biāo)準(zhǔn)化、技術(shù)規(guī)范完善，工法健全，多樣化發(fā)展。為世界提供了寶貴的參考和借鑒。
在建的世界第一懸索橋——主跨2023m的土耳其恰納卡萊大橋錨碇設(shè)計，在錨塊下部縱向布置了7排平面長51.5m、厚1.2ｍ、深度超過20m的條壁式地連墻，與作為直接基礎(chǔ)的錨塊共同組成復(fù)合基礎(chǔ)。因為除了地連墻外未設(shè)計其他獨(dú)立基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，因此將其歸為條壁式地連墻基礎(chǔ)。條壁式地連墻應(yīng)用于承受很大水平力的超大跨懸索橋錨碇基礎(chǔ)，極具挑戰(zhàn)性，其成功實(shí)施必將取得突破性成就，極具示范性效果。
綜合優(yōu)勢顯著的井筒式地連墻基礎(chǔ)
1.我國橋梁工程嘗試性應(yīng)用
1995年建成通車的寶中鐵路中，一座棧橋的3號墩基礎(chǔ)采用了圓井筒式地連墻基礎(chǔ)，其外徑7m、墻厚1.5m、深7.5m，這是我國第一個在形式上的井筒式地連墻橋梁基礎(chǔ)的工程應(yīng)用。由于基礎(chǔ)尺度和地層特性的原因，基于工程開展的試驗研究結(jié)論表明，筒內(nèi)土體對整個基礎(chǔ)的承載能力有利影響甚微，相應(yīng)設(shè)計未考慮內(nèi)側(cè)土體作用。因此該項目不能成為本質(zhì)意義上的井筒式地連墻基礎(chǔ)實(shí)踐，也未起到示范作用。但其開創(chuàng)性探索的勇氣和意義值得肯定。
2006年竣工的國道209線河津至臨猗一級公路某凈跨徑50 m剛架拱天橋，采用井筒式地連墻作為重力式u形橋臺的基礎(chǔ)。基礎(chǔ)平面如圖3a，深20m，這是我國公路橋梁的首次應(yīng)用。依托該工程開展了科研，取得了有益的成果。
延安延河大橋擴(kuò)建新橋3孔凈跨徑30m空腹式石拱橋的橋臺，采用了橫向2室矩形井筒式地連墻基礎(chǔ)，基礎(chǔ)平面如圖3b，深約12.9m。
值得注意的是，上述3座橋均位于黃土地區(qū)。
國內(nèi)還有個別橋梁也開展了規(guī)模和布置與上述情況類似的應(yīng)用實(shí)踐。
2.國內(nèi)橋梁探索研究
蘇通大橋方案研究階段對懸索橋錨碇設(shè)計提出了井筒式地連墻基礎(chǔ)概念（圖4）。外輪廓尺寸72m×59.6m，深86m，墻厚2.0m。該方案從地質(zhì)條件、規(guī)模、受力特征等都是典型井筒式地連墻基礎(chǔ)。該橋懸索橋方案未予實(shí)施。
清遠(yuǎn)西江特大橋提出了一種分體井筒式地連墻錨碇基礎(chǔ)方案。采用在順橋向凈距為12.3m、前后分體設(shè)置的矩形井筒式地連墻基礎(chǔ)，單個井筒平面尺寸42 m（橫）×18.6 m（順），墻厚均為1.2 m，分成8個格室?；A(chǔ)的總深度在37.2～53.3m，墻體嵌入中風(fēng)化巖層深度不小于3 m。進(jìn)行了理論計算，得出了有關(guān)分析結(jié)論。建設(shè)中的四川卡哈洛金沙江大橋設(shè)計采用了類似方案。
3.日本的工程應(yīng)用實(shí)踐
如前所述，日本橋梁地連墻基礎(chǔ)應(yīng)用廣泛和成熟，其中就包括井筒式地連墻基礎(chǔ)，而且是日本開創(chuàng)了井筒式地連墻橋梁基礎(chǔ)工程實(shí)踐的先河。迄今為止，日本已在數(shù)十座橋梁中采用了井筒式地連墻基礎(chǔ)。
積極探索中的地連墻復(fù)合基礎(chǔ)
國內(nèi)還沒有地連墻復(fù)合基礎(chǔ)工程應(yīng)用實(shí)例，但幾座懸索橋做了一定設(shè)計探索，并有望在最新的工程中付諸實(shí)施。
1.江陰長江大橋初步設(shè)計方案
該橋北錨碇曾設(shè)計過地連墻復(fù)合基礎(chǔ)方案。采用矩形井筒式布置（圖5）。先對基底一定厚度地基進(jìn)行加固處理，然后在格室內(nèi)開挖21m，再施工封底底板和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。該方案盡管墻體均采用地連墻，但對內(nèi)部土體進(jìn)行了開挖，并設(shè)置了底板，因而不成為井筒式地連墻基礎(chǔ)而是復(fù)合基礎(chǔ)。該方案未予實(shí)施。
2.南京長江四橋初步設(shè)計方案研究
為降低投入及施工風(fēng)險，早在2006年初步設(shè)計時就對北錨碇研究設(shè)計了三個新型地連墻復(fù)合基礎(chǔ)方案。三個方案均在外圍構(gòu)筑外徑70m圓形地連墻，厚1.5m，墻底進(jìn)入泥質(zhì)膠結(jié)強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖。不同之處在于：方案一（圖6a）：條壁式地連墻復(fù)合基礎(chǔ)。筒內(nèi)上部開挖28m土體后采用逆筑法施工上半部基礎(chǔ)。恰納卡萊大橋錨碇基礎(chǔ)與該方案十分類似。方案二（圖6b）：圓形井筒式地連墻復(fù)合基礎(chǔ)。下半部分屬于典型的井筒式地連墻，上部約一半深度進(jìn)行基坑開挖并施工擴(kuò)大基礎(chǔ)。方案三（圖6c）：條壁式地連墻群復(fù)合基礎(chǔ)。外周為地連墻，下半部內(nèi)部為條壁式地連墻群，上部超過一半深度進(jìn)行基坑開挖并施工擴(kuò)大基礎(chǔ)。上述方案由于缺乏規(guī)范依據(jù)、設(shè)計施工技術(shù)不成熟、數(shù)值計算變形超標(biāo)等原因而均未予推薦。
3.張皋長江通道設(shè)計方案
在設(shè)計的世界第一懸索橋——主跨2300m的張皋長江通道懸索橋錨碇?jǐn)M采用地連墻復(fù)合基礎(chǔ)方案。該方案與前述江陰大橋初設(shè)方案類似，但在外周地連墻構(gòu)造上有區(qū)別，且整體規(guī)模更大。地連墻采用矩形井筒式布置，平面外輪廓尺寸105m×70m，中分18個隔室，墻厚1.5m，外墻深70m，內(nèi)墻深57m，墻段間采用剛性接頭。先對基底17m厚地基進(jìn)行處理，然后在格室內(nèi)開挖40m，再施工封底底板和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。為保證整體性及受力需要，外周采用雙層地連墻布設(shè)，墻間凈距3m，并設(shè)置小格室。在對基礎(chǔ)內(nèi)部實(shí)施開挖前，先對外周雙層地連墻之間的土體進(jìn)行開挖并澆筑封底和填芯混凝土。預(yù)期該橋該方案的成功實(shí)施，必將在地連墻復(fù)合基礎(chǔ)方面取得突破性成就和示范性效果。
循序推進(jìn)完全地連墻基礎(chǔ)的應(yīng)用
自20世紀(jì)90年代特別是近15年以來，國內(nèi)已有不少學(xué)者和工程師將日本相關(guān)研究成果和資料引入國內(nèi)，并結(jié)合科研項目和工程實(shí)踐相繼開展了試驗研究、理論分析和設(shè)計探索，對計算分析和設(shè)計方法做了有益的探討，反映出橋梁工程界對完全地連墻基礎(chǔ)付諸實(shí)踐的極大興趣和積極性。但令人遺憾的是，一直以來特別是在我國橋梁高速發(fā)展的近20年里，完全地連墻基礎(chǔ)在我國橋梁領(lǐng)域的應(yīng)用仍少之又少，原因是多方面的。
多方面的制約因素
受力機(jī)理及設(shè)計方法方面：基礎(chǔ)研究不足。完全地連墻特別是井筒式地連墻基礎(chǔ)的承載機(jī)制、基礎(chǔ)-地基共同作用機(jī)理和受力規(guī)律尚未研究清楚，進(jìn)而也就仍未形成較為成熟的設(shè)計計算方法和規(guī)范指導(dǎo)。
施工技術(shù)方面：地連墻剛性接頭特別是大深度剛性接頭的設(shè)計施工關(guān)鍵技術(shù)仍未解決。超高垂直精度的成槽裝備及控制技術(shù)的發(fā)展也較為緩慢。
實(shí)踐經(jīng)驗方面：工程應(yīng)用少、經(jīng)驗積累不足。
間接因素方面：建設(shè)者特別是設(shè)計師的主動意識不強(qiáng)，缺乏足夠的創(chuàng)新勇氣，單個項目、短期內(nèi)投入產(chǎn)出不平衡，系統(tǒng)性研究的外部資源條件不充分，行業(yè)重視和支持力度不夠等。
關(guān)鍵問題及解決路徑
1.試驗研究及設(shè)計方法
對條壁式地連墻基礎(chǔ)：有關(guān)學(xué)者對單壁式、“十、l”字復(fù)壁式地連墻基礎(chǔ)開展了一定的試驗研究和理論分析工作，取得了初步的成果，但多未得到重視和應(yīng)用。試驗研究主要集中于單片地連墻，且仍十分有限，對多壁式和復(fù)合條壁式地連墻基礎(chǔ)尚缺乏足夠的理論和試驗研究，尚需開展大量深入的研究。對于泥漿護(hù)壁條件下墻身混凝土與土的接觸面剪切特性、墻身摩阻力的發(fā)揮機(jī)理、地連墻不同于具有軸對稱性質(zhì)的圓形截面樁的幾何形狀對其施工（成墻）效應(yīng)和承載特性的影響、復(fù)壁式地連墻的群墻效應(yīng)等，有必要開展進(jìn)一步的試驗和理論研究工作。目前尚無針對性成熟的計算方法?？山Y(jié)合試驗采用m法、p-y曲線法及能量法等進(jìn)行設(shè)計計算。有關(guān)學(xué)者理論推導(dǎo)的受力及沉降等計算公式也可參考使用。
對井筒式地連墻基礎(chǔ)：有關(guān)學(xué)者對井筒式地連墻基礎(chǔ)的受力機(jī)理、承載特性和計算方法開展了一定的現(xiàn)場試驗、室內(nèi)模型試驗和理論研究，研究內(nèi)容還延伸到地基負(fù)摩阻力、地震液化、結(jié)構(gòu)動力性能等，取得了一定成果，但仍然十分有限，且缺乏足夠的驗證?，F(xiàn)有試驗研究工作表明：目前對井筒式地連墻基礎(chǔ)的承載特性、墻體-地基共同作用、頂板的荷載承擔(dān)狀況、群墻效應(yīng)、墻端土拱效應(yīng)、地基抗力的分布及變化規(guī)律，還缺乏足夠的認(rèn)識和大量深入的研究。有學(xué)者利用各種理論，初步研究推導(dǎo)了地基在彈、塑性狀態(tài)下，彈性和剛性井筒式地連墻基礎(chǔ)內(nèi)力與變位的計算公式和方法，但均需進(jìn)一步完善和驗證。目前尚沒有形成較為成熟的設(shè)計計算方法，可初步采用經(jīng)驗性較強(qiáng)的4種地基彈簧模型、8種地基彈簧模型、樁基礎(chǔ)法等近似方法進(jìn)行計算。有關(guān)學(xué)者理論推導(dǎo)提出的豎向承載力、水平向承載力、沉降和基礎(chǔ)內(nèi)力的計算方法及公式也可參考使用。
2.提高剛性接頭的深度和剛度
從工藝上，接頭箱接頭、隔板式接頭、h形或異形鋼板均可施工形成剛性接頭。從受力上，可分為鋼筋搭接剛性接頭和通過鋼板端部陰陽鎖扣（套管）或榫頭形成的剛性接頭。由于處于地下和泥漿中，且鎖扣（榫頭）間存在空隙，加上成槽垂直度、泥漿指標(biāo)、沉渣厚度、鋼筋籠制作等施工質(zhì)量都會一定程度影響接頭剛接性能，常規(guī)的成槽垂直度制約了傳統(tǒng)剛性接頭的深度一般在約30m以內(nèi)。只有不斷提升施工控制技術(shù)，從而不斷提高成槽垂直度并研發(fā)優(yōu)化接頭構(gòu)造，才能不斷提高剛性接頭的深度和剛度，從而提高井筒式地連墻的適應(yīng)能力和范圍。在橋梁上部結(jié)構(gòu)中，不斷發(fā)展成熟的鋼-混結(jié)合技術(shù)為剛性接頭的構(gòu)造優(yōu)化提供了思路，可將之嘗試應(yīng)用到地連墻這種地下結(jié)構(gòu)。如可采用在以往h鋼板接頭基礎(chǔ)上，在腹板焊接足夠?qū)挾鹊拈_孔板連接鍵形成剛性接頭。這種構(gòu)造能很好適應(yīng)槽段垂直度偏差，并能保證墻段間的良好結(jié)合。在進(jìn)一步提高施工精度和質(zhì)量基礎(chǔ)上，可推廣應(yīng)用到深度達(dá)50m或以上的地連墻，由此推進(jìn)井筒式地連墻基礎(chǔ)的技術(shù)進(jìn)步和實(shí)踐。
3.反復(fù)修正、逐步應(yīng)用
理論分析和試驗研究均有其局限性，但不能因此而裹足不前。在現(xiàn)有已取得一定的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗基礎(chǔ)上，積極開展規(guī)模由小到大的典型代表性基礎(chǔ)工程的設(shè)計和施工，并基于實(shí)際工程開展施工及運(yùn)營期的測試和分析研究工作，修正之前的設(shè)計方法，進(jìn)而指導(dǎo)下一個工程應(yīng)用。同時隨著工程應(yīng)用的增多，施工精度和技術(shù)、設(shè)備保證能力也將大幅度提高，高品質(zhì)地連墻的施工也將成為可能。如此反復(fù)得以促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步，并逐步制訂形成技術(shù)規(guī)范，使設(shè)計施工有章可循。
促進(jìn)地連墻基礎(chǔ)的良性發(fā)展
短期內(nèi)，對于一般地質(zhì)條件，懸索橋重力式錨碇及拱橋拱座部分地連墻基礎(chǔ)，仍將作為綜合比選較優(yōu)的方案廣泛應(yīng)用于工程實(shí)踐。對部分地連墻基礎(chǔ)，進(jìn)一步研究基底以下地連墻的嵌固作用，對錨碇整體穩(wěn)定性的受力機(jī)理和貢獻(xiàn)，隨著研究樣本的增多和成果的成熟，同時在設(shè)計上明確將地連墻與基礎(chǔ)主體結(jié)構(gòu)可靠相連，進(jìn)而降低基礎(chǔ)工程規(guī)模形成優(yōu)化方案并付諸實(shí)施。在建設(shè)條件適宜且相同的前提下，相對于各類基礎(chǔ)，鑒于自身綜合優(yōu)勢，完全地連墻基礎(chǔ)預(yù)期具有更廣闊的應(yīng)用前景。
在非水區(qū)或圍堰或筑島施工的淺水區(qū)的橋塔及懸索橋重力式錨碇中，應(yīng)用井筒式地連墻基礎(chǔ)或井筒式與條壁式同時使用的復(fù)合地連墻基礎(chǔ)，具有很強(qiáng)的實(shí)際需求和現(xiàn)實(shí)意義。在常規(guī)橋梁特別是有抗震需求的橋梁基礎(chǔ)中，廣泛應(yīng)用條壁式地連墻基礎(chǔ)具有普遍價值。
廣泛深入開展井筒式地連墻及復(fù)壁式基礎(chǔ)的理論和試驗研究，在此基礎(chǔ)上提出科學(xué)合理的計算和設(shè)計方法，并編制從項目專用到推廣普及的設(shè)計指南和技術(shù)規(guī)范，是發(fā)展路徑和工作重點(diǎn)。
進(jìn)一步提高地連墻槽段垂直和水平偏差精度，是施工智能化技術(shù)進(jìn)步的必然目標(biāo)。超深地連墻剛性接頭的結(jié)構(gòu)型式和施工技術(shù)將得到研發(fā)并取得成功。隨著設(shè)計施工技術(shù)的更加成熟、高效能成槽機(jī)具的廣泛應(yīng)用和綜合費(fèi)用的降低，完全地連墻基礎(chǔ)的應(yīng)用將會越來越多，形成良性循環(huán)局面。
對地連墻與其他基礎(chǔ)形式組合的復(fù)合基礎(chǔ)，預(yù)期會在較少的特殊條件和需求的工程項目中提出設(shè)計方案并開展必要的研究，在獲得可信的承載機(jī)理、荷載分擔(dān)規(guī)律、提出安全保證措施等工作基礎(chǔ)上，有望獲得嘗試性實(shí)踐，從而推動基礎(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步。