《沉井基础施工》PPT课件.ppt

沉井施工沉井施工沉井的概念沉井的概念沉井是井筒状的结沉井是井筒状的结构物。它是以井内构物。它是以井内挖土，依靠自身重挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，后下沉到设计标高，然后经过混凝土封然后经过混凝土封底并填塞井孔，使底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。其它结构物的基础。施工期较长；施工期较长；对粉细砂类土在井对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；造成沉井倾斜；沉沉井下沉过程中遇井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困均会给施工带来一定困难。难。埋置深度可以很大，整埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工工艺并不复杂。构物，施工工艺并不复杂。沉井施工时对邻近建沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。物的基础影响小。沉井的优点沉井的优点 沉井的缺点沉井的缺点沉井的用途沉井的用途(1)重型结构物基础重型结构物基础(2)江河上的结构物江河上的结构物(3)取水结构物取水结构物(4)地下工程地下工程(5)邻近建筑物的深基础邻近建筑物的深基础沉井的分类沉井的分类 按沉井的施工方法分类按沉井的施工方法分类 一般沉井一般沉井 浮运沉井浮运沉井按沉井的建筑材料分类按沉井的建筑材料分类 混凝土沉井混凝土沉井 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 按沉井形状分类按沉井形状分类 圆形圆形圆端形圆端形矩形矩形沉井的平面形状沉井的平面形状沉井的立面形状沉井的立面形状 柱形柱形 阶梯形阶梯形锥形锥形 图图5-3 沉沉井井的的平平面面形形状状 a)单单孔孔沉沉井井；b)双双孔孔沉沉井井；c)多多孔孔沉沉井井图图 5-4 沉井剖面图沉井剖面图a）直壁柱型；）直壁柱型；b）外壁单阶型；）外壁单阶型；c）外壁多阶型；）外壁多阶型；d）内壁多阶型）内壁多阶型沉井的构造沉井的构造 沉井构造上主要沉井构造上主要由由井壁、隔墙、刃井壁、隔墙、刃脚、井孔、凹槽、脚、井孔、凹槽、射水管、封底、顶射水管、封底、顶盖、探测管和环墙盖、探测管和环墙等组成。等组成。沉井的主沉井的主要组成部分，要组成部分，应有足够的强度、刚度、重量。图图5-5 沉井构造图沉井构造图隔墙隔墙 隔墙亦称内壁，其主要作用是缩短外壁的跨度，减少外壁的挠曲应力，加强沉井的刚度，并可将沉井分为若干个取土井，一边均衡取土及纠正沉井在下沉过程中的倾斜和偏移。井壁井壁井壁及沉井的外壁，是沉井的主体部分，在下沉过程中起着挡土、防水、压重的作用。厚度主要取决于沉井大小、下沉深度以及地层的力学指标。一般为0.4-1.2m，可达1.5-1.8m。井壁混凝土的强度不低于C15。2）刃脚 刃脚位于井壁的最下端，是受力最集中刃脚位于井壁的最下端，是受力最集中的部位。常用的刃脚形式有两种的部位。常用的刃脚形式有两种：带有踏面：带有踏面的钢筋混凝土刃脚，钢筋混凝土钢刃尖的刃的钢筋混凝土刃脚，钢筋混凝土钢刃尖的刃脚；脚；刃脚的主要作用：切土下沉，支撑，故应具切土下沉，支撑，故应具有一定的强度。通常倾角为有一定的强度。通常倾角为45450 050500 0 井孔井孔井孔也称为土井，是挖土、棑图的重要场所。孔径的平面尺寸应满足挖土机据所需的静空要求。最小边长一般不宜小于3m。井孔内壁上可安设扶梯，供施工人员上下使用。凹槽凹槽凹槽设在井壁和凹槽设在井壁和隔墙的下部刃脚隔墙的下部刃脚处，一般高约处，一般高约1m，深为，深为0.150.25m。它的作用：使封它的作用：使封底混凝土能嵌入底混凝土能嵌入井壁连接成整体。井壁连接成整体。探测管与射水管的作用探测管：（1）探测井壁刃脚下和隔墙地面下的泥面高程，以便控制出土部位，并可探测基底高程，作为基底高程检验的依据;（2）可在探测管中安设射水管，破坏沉井刃脚下的土体以利于下沉，沉井下沉至设计位置后，也可用来射水清基;(3)沉井下封底后，可作为封底混凝土的质量检查孔。射水管:利用高压射水破坏沉井周围及刃脚下的土，以减小土对沉井的摩阻力。沉井施工沉井施工沉井的工作原理在深基础工程施工中，为了减少放坡大开挖的大量土方量，并保证陡坡开挖边坡的稳定性，人们创造了沉井基础。这是一种竖向的筒形结构物，通常用砖、素混凝土或钢筋混凝土材料制成。沉井施工步骤：（1）场地准备（2）底节沉井制作（3）底节沉井下沉（4）沉井接高（5）井顶围堰（6）清基封底（7）填充、浇注顶盖沉井施工特点：（1）沉井可在井筒的保护下作垂直下挖，施工中井筒既能防土又能防水，下沉完毕后成为基础的一部分。沉井法施工能够有效地克服明挖法土石方量大、干扰大的弊病。（2）逐节接筑，不断挖土，借助混凝土井筒的自重，边挖土边下沉，因而比较简便、安全。（3）必须经过先浇筑，后养生，再下沉的三个阶段，工序较多，循环时间长。沉井制作筑岛法筑岛法当水深小于当水深小于3m，流速，流速1.5m/s时，可采用砂或砾石在水中时，可采用砂或砾石在水中筑岛筑岛(图图5-12 a），周围用草袋围护；若水深或流速加大，可），周围用草袋围护；若水深或流速加大，可采用围堤防护筑岛采用围堤防护筑岛 图图5-12b）；当水深较大（通常；当水深较大（通常3040)在动水压力作用下产生流砂。2.沉井下沉困难沉井下沉困难 原因：原因：开挖面深度不够，正面阻力大；开挖面深度不够，正面阻力大；偏斜，或刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层；偏斜，或刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力 ,增加压重的方法增加压重的方法 ：提前接筑下节沉井；提前接筑下节沉井；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；不排水下沉时，可井内抽水。不排水下沉时，可井内抽水。3.3.减小井壁摩阻力的方法：减小井壁摩阻力的方法：井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；增大开挖范围和深度；增大开挖范围和深度；必要时还可采用必要时还可采用0.1 0.2kg炸药起爆助沉。炸药起爆助沉。4.流砂流砂 原因：原因：土中动水压力的水头梯度大于临界值。土中动水压力的水头梯度大于临界值。防止流砂的措施防止流砂的措施 ：排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；不排水除土下沉时，减小水头梯度；不排水除土下沉时，减小水头梯度；采用井点，或深井和深井泵降水。采用井点，或深井和深井泵降水。5 5.突沉突沉原因：原因：井井壁壁摩摩阻阻力力较较小小，当当刃刃脚脚下下土土被被挖挖除除时时，沉沉井井支支承承削削弱；弱；排水过多；排水过多；挖土太深；挖土太深；出现塑流。出现塑流。防止突沉的措施：防止突沉的措施：控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；在在设设计计时时可可采采用用增增大大刃刃脚脚踏踏面面宽宽度度或或增增设设底底梁梁的的措措施施提高刃脚阻力。提高刃脚阻力。当沉井下沉至设计标高时，应进行沉降观测若8h内沉井的下沉量不大于l0mm，方可进行封底。干封法：干封法适合于沉井底部无地下水的情况下浇筑底板混凝土，这种方法成本低、工期短、质量好。水下封底应符合下列要求：(1)井内水位不应低于设计水位，锅底应按设计尺寸整理，沉积于井底的浮泥应予清除。(2)浇灌水下混凝土各导管的有效半径必须互相搭接，并盖满井底全部面积。(3)导管下端应埋于混凝土中11.5mm，混凝土平均升高速度不小于0.25m/h。(4)水下混凝土达到设计强度后方可从井内抽水。沉井封底充填井孔及浇筑顶盖充填井孔及浇筑顶盖 如封底是在不排水情况下进行，则可用导管法灌如封底是在不排水情况下进行，则可用导管法灌注水下混凝土注水下混凝土(见钻孔灌注桩施工见钻孔灌注桩施工)，若灌注面积大，若灌注面积大，可用多根导管，以先周围后中间，先低后高的次序进可用多根导管，以先周围后中间，先低后高的次序进行灌注。待混凝土达设计强度后，再抽干井孔中的水，行灌注。待混凝土达设计强度后，再抽干井孔中的水，填筑井内圬土。如井孔中不填料或仅填以砾石，则井填筑井内圬土。如井孔中不填料或仅填以砾石，则井顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖，以支承墩台，然后砌筑顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖，以支承墩台，然后砌筑墩身，墩身出土墩身，墩身出土(或水面或水面)后可拆除临时性的井顶围堰。后可拆除临时性的井顶围堰。沉井制作允许偏差项目允许偏差断面尺寸长、宽0.5%，且不得大于100mm曲线部分的半径0.5%，且不得大于50mm两对角线长度对角线长的1%井壁厚度15mm井壁、隔墙、垂直度1%预埋件、预留孔位移20mm沉井下沉后的允许偏差项目允许偏差刃脚平均标高1/100H沉井水平位移1/100H并10cm刃脚底面四角的任何两角的高差(园沉井为相互垂直两直径与园周的交点)该两角间水平距离的1/100并30cmH为沉井高度。