第41章沉井基础.pptx

内容提要和学习要求v本章重点讨论沉井基础的工作原理，沉井基础的设本章重点讨论沉井基础的工作原理，沉井基础的设计方法及施工要点。计方法及施工要点。v通过本章的学习，要求掌握沉井的施工方法、适用通过本章的学习，要求掌握沉井的施工方法、适用范围、构造要求，并了解沉井的结构计算。范围、构造要求，并了解沉井的结构计算。4.1 概 述4.1.1 沉井的基本概念沉井的基本概念 沉井是井筒状的结构物。它是以井内挖土，沉井是井筒状的结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并堵塞井孔，使其成为桥梁墩然后经过混凝土封底并堵塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。台或其它结构物的基础。沉井施工顺序示意沉井施工顺序示意v沉井基础的特点：沉井基础的特点：1）埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，有较）埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；2）沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结）沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物；构物；3）沉井施工时对邻近建筑物影响较小且内部空间可）沉井施工时对邻近建筑物影响较小且内部空间可资利用，因而常用为工业建筑物尤其是软土中地下资利用，因而常用为工业建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础，也常用作为矿用竖井、地下油库等。建筑物的基础，也常用作为矿用竖井、地下油库等。v沉井基础的缺点：沉井基础的缺点：1）施工周期较长）施工周期较长2）对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成）对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜沉井倾斜3）沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井底岩层表）沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。4.1.2 沉井的类型及一般构造沉井的类型及一般构造1、沉井的分类、沉井的分类 就地制作下沉沉井就地制作下沉沉井（1）按施工方法分类）按施工方法分类 浮运沉井浮运沉井 气压沉箱气压沉箱 圆形沉井圆形沉井（2）按外观形状分类）按外观形状分类 矩形沉井矩形沉井 圆端形沉井圆端形沉井 柱形沉井柱形沉井按竖向剖面形状分类按竖向剖面形状分类 阶梯形沉井阶梯形沉井 锥形沉井锥形沉井 混凝土沉井混凝土沉井按建筑材料分类按建筑材料分类 钢筋混凝土沉井钢筋混凝土沉井 竹筋混凝土沉井竹筋混凝土沉井 钢沉井钢沉井v2、沉井基础的一般构造、沉井基础的一般构造（1）井壁）井壁（2）刃脚）刃脚（3）隔墙）隔墙（4）井孔）井孔 作用作用（5）射水管）射水管（6）顶盖板）顶盖板（7）凹槽）凹槽（8）封底混凝土）封底混凝土 井壁沉井的外壁，是沉井的主要部分。它应有足够的井壁沉井的外壁，是沉井的主要部分。它应有足够的强度，以便强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉。还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉。刃脚位于井壁的最下端，刃脚位于井壁的最下端，一般都做成刀刃状的一般都做成刀刃状的“刃刃脚脚”。其。其主要功用是减少下沉阻力主要功用是减少下沉阻力。刃脚还应具有一定的强。刃脚还应具有一定的强度，以免在下沉过程中损坏。度，以免在下沉过程中损坏。刃脚底的水平面称为踏面。刃脚的式样应根据沉井下沉刃脚底的水平面称为踏面。刃脚的式样应根据沉井下沉时所穿越土层的软硬程度和刃脚单位长度上的反力大小决定，时所穿越土层的软硬程度和刃脚单位长度上的反力大小决定，沉井重、土质软时，踏面要宽些。相反，沉井轻，又要穿过沉井重、土质软时，踏面要宽些。相反，沉井轻，又要穿过硬土层时，踏面要窄些硬土层时，踏面要窄些。隔墙是大尺寸沉井的分隔墙，是沉井外壁的支撑，或由隔墙是大尺寸沉井的分隔墙，是沉井外壁的支撑，或由于使用需要设置隔墙，可以于使用需要设置隔墙，可以加强沉井的刚度加强沉井的刚度。井孔井孔 是挖孔排土的工作场所和通道是挖孔排土的工作场所和通道。平面布局是以中心。平面布局是以中心线为对称轴，便于对称挖土使沉井均匀下沉。线为对称轴，便于对称挖土使沉井均匀下沉。射水管射水管 用来助沉用来助沉。应均匀布置。应均匀布置。顶盖板顶盖板传递沉井襟边以上荷载的构件传递沉井襟边以上荷载的构件。凹槽位于刃脚的上方，凹槽位于刃脚的上方，为增加封底混凝土和沉井壁更为增加封底混凝土和沉井壁更好地连接。好地连接。封底下沉到设计标高后，在沉井底面用素混凝土封底，封底下沉到设计标高后，在沉井底面用素混凝土封底，作地下建筑物的基础，再在凹槽处灌筑钢筋混凝土底板。封作地下建筑物的基础，再在凹槽处灌筑钢筋混凝土底板。封底混凝土是底混凝土是传递墩（台）全部荷载于地基的承重结构传递墩（台）全部荷载于地基的承重结构。4.2 沉井的设计与计算4.2.1 沉井各部分尺寸的选定沉井各部分尺寸的选定 1.沉井高度沉井高度沉井顶面和底面两个标高之差。沉井顶面和底面两个标高之差。2.确定沉井平面形状和尺寸确定沉井平面形状和尺寸根据上部建筑物成根据上部建筑物成墩台底部的平面形状决定。墩台底部的平面形状决定。4.2.2 沉井基础的计算沉井基础的计算 根据所拟定的沉井基础的尺寸及其技术数据，根据所拟定的沉井基础的尺寸及其技术数据，按各种最不利荷载组合，分别验算按各种最不利荷载组合，分别验算基底应力基底应力、横向横向抗力抗力、墩台顶面水平位移墩台顶面水平位移及及稳定稳定等。等。埋深埋深5m，浅基础，浅基础计算方法计算方法 埋深埋深5m且计算深度且计算深度h2.5m时时,“m”法法4.2.3 沉井施工过程中的结构强度计算沉井施工过程中的结构强度计算 1.沉井自重下沉验算沉井自重下沉验算 为了使沉井能在自重下顺利下沉，沉井重力（不排为了使沉井能在自重下顺利下沉，沉井重力（不排水下沉者应扣除浮力）应大于土对井壁的摩阻力，将两水下沉者应扣除浮力）应大于土对井壁的摩阻力，将两者之比称为者之比称为下沉系数下沉系数，要求：，要求：v 1v 当不能满足上式要求时，可选择下列措施直至满足当不能满足上式要求时，可选择下列措施直至满足要求：加大井壁厚度或调整取土井尺寸；如为不排水下要求：加大井壁厚度或调整取土井尺寸；如为不排水下沉者，则下沉到一定深度后可采用排水下沉；增加附加沉者，则下沉到一定深度后可采用排水下沉；增加附加荷载或射水助沉；采用泥浆润滑套或壁后压气法等措施。荷载或射水助沉；采用泥浆润滑套或壁后压气法等措施。2.第一节（底节）沉井验算第一节（底节）沉井验算3.沉井刃脚受力计算沉井刃脚受力计算4.井壁受力计算井壁受力计算 5.混凝土封底及顶盖的计算混凝土封底及顶盖的计算 4.3 沉井的施工v4.3.1 沉井施工的一般规定沉井施工的一般规定v4.3.2 沉井的施工沉井的施工 沉井基础施工一般可分为沉井基础施工一般可分为旱地施工旱地施工、水中筑岛施工水中筑岛施工及及浮运沉井施工浮运沉井施工三种，现分别简介如下：三种，现分别简介如下：v一、旱地上沉井的施工一、旱地上沉井的施工 桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及浇筑顶板。在这种情况下，一般较容易施工，充填井孔以及浇筑顶板。在这种情况下，一般较容易施工，工序如下：工序如下：（一）整平场地一）整平场地（二）制造第一节沉井（二）制造第一节沉井（三）拆模及抽垫（三）拆模及抽垫（四）挖土下沉（四）挖土下沉（五）接高沉井（五）接高沉井（六）筑井顶围堰（六）筑井顶围堰（七）地基检验和处理（七）地基检验和处理（八）封底、充填井孔及浇筑顶盖（八）封底、充填井孔及浇筑顶盖v二、水中沉井的施工二、水中沉井的施工（一）筑岛法（一）筑岛法（二）浮运沉井施工（二）浮运沉井施工v三、沉井下沉过程中遇到的问题及处理三、沉井下沉过程中遇到的问题及处理（一）沉井发生倾斜和偏移（一）沉井发生倾斜和偏移偏斜主要原因：偏斜主要原因：土岛表面松软，使沉井下沉不均，河底土质软土岛表面松软，使沉井下沉不均，河底土质软硬不匀；挖土不对称；井内发生流砂，沉井突然下硬不匀；挖土不对称；井内发生流砂，沉井突然下沉，刃脚遇到障碍物顶住而未及时发现；并内挖除沉，刃脚遇到障碍物顶住而未及时发现；并内挖除的土堆压在沉井外一侧，沉井受压偏移或水流将沉的土堆压在沉井外一侧，沉井受压偏移或水流将沉井一侧土冲空等。井一侧土冲空等。沉井发生倾斜纠正方法：沉井发生倾斜纠正方法：在沉井高的一侧集中挖土；在低的一侧回填砂石；在沉在沉井高的一侧集中挖土；在低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧加重物或用高压身水冲松土层；必要时可在沉井井高的一侧加重物或用高压身水冲松土层；必要时可在沉井顶面施加水平力扶正。顶面施加水平力扶正。沉井发生偏移纠正方法：沉井发生偏移纠正方法：纠正沉井中心位置发生偏移的方法是先使沉井倾斜，然纠正沉井中心位置发生偏移的方法是先使沉井倾斜，然后均匀除土，使沉井底中心线下沉至设计中心线后，再进行后均匀除土，使沉井底中心线下沉至设计中心线后，再进行纠偏。纠偏。（二）沉井下沉困难（二）沉井下沉困难 增加沉井自重增加沉井自重 减小沉井外壁的摩阻力减小沉井外壁的摩阻力