沉井基础设计.pptx

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1、1主主要要内内容容 1 1 概述概述 2 2 沉井构造沉井构造 3 3 沉井结构设计计算沉井结构设计计算 第1页/共28页2 1.1 1.1 沉井定义及应用范围沉井定义及应用范围 1.2 1.2 沉井的分类沉井的分类 1.3 1.3 沉井的设计原则沉井的设计原则 1.4 1.4 沉井的施工步骤沉井的施工步骤 1 1 概述概述第2页/共28页3沉井基础沉井基础 将位于地下一定深度的建筑物或建筑将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础，先在地面制成一个井筒状的结构物基础，先在地面制成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用

2、下逐渐井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构构筑内部结构。1.1 1.1 沉井定义及应用范围沉井定义及应用范围第3页/共28页4 沉井基础广泛应用于桥梁、烟囱、水沉井基础广泛应用于桥梁、烟囱、水塔等的基础工程，以及水泵房、地下油库、塔等的基础工程，以及水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。作井。1.1 1.1 沉井定义及应用范围沉井定义及应用范围第4页/共28页5 采用沉井基础，施工时不需要板桩围采用沉井基础，施工时不需要板桩围护，技术上安全可靠，施工

3、操作方便。比护，技术上安全可靠，施工操作方便。比敞口明挖占地面积小，挖土量少，对邻近敞口明挖占地面积小，挖土量少，对邻近建筑物影响较小。同时，由于沉井基础埋建筑物影响较小。同时，由于沉井基础埋置较深，稳定性好，能支撑较大的荷载。置较深，稳定性好，能支撑较大的荷载。近年来，沉井的施工技术和施工机械都有近年来，沉井的施工技术和施工机械都有了很大改进，可使地表产生很小的沉降和了很大改进，可使地表产生很小的沉降和位移。位移。1.1 1.1 沉井定义及应用范围沉井定义及应用范围第5页/共28页6 1.2 1.2 沉井的分类沉井的分类（1 1）按下沉环境可分为陆地沉井和浮式沉井（用于按下沉环境可分为陆地沉

4、井和浮式沉井（用于深水中的施工）；深水中的施工）；（2 2）按沉井构造形式可分为独立沉井（多用于独立）按沉井构造形式可分为独立沉井（多用于独立深基础或独立深井构筑物）和连续沉井（多用于隧道深基础或独立深井构筑物）和连续沉井（多用于隧道工程）；工程）；（3 3）按沉井平面形式可分为圆形、圆端形、正方形、）按沉井平面形式可分为圆形、圆端形、正方形、矩形和多边形等，也可分为单孔沉井和多空沉井；矩形和多边形等，也可分为单孔沉井和多空沉井；（4 4）按沉井制作材料可分为混凝土、钢筋混凝土、）按沉井制作材料可分为混凝土、钢筋混凝土、钢、砖、石以及组合式沉井等。钢、砖、石以及组合式沉井等。第6页/共28页7

5、第7页/共28页8 1.3 1.3 沉井的设计原则沉井的设计原则 沉井平面尺寸及其形状与高度，应根据墩台的底面尺沉井平面尺寸及其形状与高度，应根据墩台的底面尺寸、地基承载力及施工要求确定。力求结构简单对称，受寸、地基承载力及施工要求确定。力求结构简单对称，受力合理，施工方便。具体要求为：力合理，施工方便。具体要求为：（1 1）沉井棱角处宜做成圆角或钝角，可使沉井在平面框沉井棱角处宜做成圆角或钝角，可使沉井在平面框架受力状态下较少应力集中，减少井壁摩阻面积和便于吸架受力状态下较少应力集中，减少井壁摩阻面积和便于吸泥（不至于形成死角）；泥（不至于形成死角）；（2 2）沉井的长短边之比越小越好，以保

6、证下沉时的稳定性；）沉井的长短边之比越小越好，以保证下沉时的稳定性；（3 3）为了便于沉井制作和井内挖土出土，一般沉井应分节）为了便于沉井制作和井内挖土出土，一般沉井应分节制作，每节高度不宜大于制作，每节高度不宜大于5m,5m,且不宜小于且不宜小于3m3m。沉井底节高度。沉井底节高度除应满足拆除支撑时沉井的纵向抗弯要求之外，在松软土除应满足拆除支撑时沉井的纵向抗弯要求之外，在松软土层中下沉的沉井，底节高度不宜大于层中下沉的沉井，底节高度不宜大于0.8b0.8b（b为沉井宽度）为沉井宽度）第8页/共28页9 1.4 1.4 沉井的施工步骤沉井的施工步骤（1 1）场地平整（或筑岛）、铺垫木，制作底

7、节沉井；）场地平整（或筑岛）、铺垫木，制作底节沉井；（2 2）拆模，刃脚下一边填塞砂，一边对称抽拔出垫木；）拆模，刃脚下一边填塞砂，一边对称抽拔出垫木；（3 3）均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕；）均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕；（4）接筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井接筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁；壁；（5）下沉至设计标高；）下沉至设计标高；（6）沉井封底处理；）沉井封底处理；（7）施工井内设施和封顶等。）施工井内设施和封顶等。第9页/共28页10 1.4 1.4 沉井的施工步骤沉井的施工步骤第10页/共28页11 2 2 沉井构造沉井构造 沉井主要由刃脚、井壁、

8、内隔墙、取土沉井主要由刃脚、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等部分组成。井、凹槽、封底、顶板等部分组成。第11页/共28页12刃脚刃脚 刃脚是井壁下端一般做成刀刃形状的部刃脚是井壁下端一般做成刀刃形状的部分，如下图所示。其作用在于减小沉井的下分，如下图所示。其作用在于减小沉井的下沉阻力，使之能在自重作用下切土下沉。一沉阻力，使之能在自重作用下切土下沉。一般采用不低于般采用不低于C20C20的钢筋混凝土制成。当沉的钢筋混凝土制成。当沉井下沉较深且土质较坚硬时，刃脚面常以型井下沉较深且土质较坚硬时，刃脚面常以型钢（角钢或槽钢）加强。刃脚的底面宽度可钢（角钢或槽钢）加强。刃脚的底面宽度可为为1

9、00-200mm100-200mm。在坚硬地基上也可做成尖角。在坚硬地基上也可做成尖角。刃脚斜面与水平面的交角一般应不小于刃脚斜面与水平面的交角一般应不小于4545o o。刃脚的高度应视井壁的厚度确定，并应考刃脚的高度应视井壁的厚度确定，并应考虑便于拔出垫木和挖土虑便于拔出垫木和挖土。第12页/共28页13刃脚刃脚第13页/共28页14井壁井壁 井壁即井壁即沉井的外壁，是沉井承担其自重沉井的外壁，是沉井承担其自重及井外水土压力的主要部分。井壁厚度应根及井外水土压力的主要部分。井壁厚度应根据结构强度、施工下沉需要的重力、便于取据结构强度、施工下沉需要的重力、便于取土和清基等因素而定。设计时通常先

10、假定井土和清基等因素而定。设计时通常先假定井壁厚度再进行承载力验算，井壁厚度一般为壁厚度再进行承载力验算，井壁厚度一般为0.8-1.5m0.8-1.5m。但钢筋混凝土薄壁沉井及钢模薄。但钢筋混凝土薄壁沉井及钢模薄壁浮式沉井的壁厚不受此限。壁浮式沉井的壁厚不受此限。第14页/共28页15井壁井壁 钢筋混凝土井壁中一般应配置两层竖向钢筋混凝土井壁中一般应配置两层竖向钢筋及水平钢筋，并且还要有靠钢筋及水平钢筋，并且还要有靠自重作用能自重作用能顺利下沉的足够重量。顺利下沉的足够重量。井壁外侧的形式如下图所示。井壁外侧的形式如下图所示。第15页/共28页16内隔墙内隔墙 内隔墙为内隔墙为沉井的分隔墙。作

11、用是加强沉井沉井的分隔墙。作用是加强沉井刚度、缩小外壁计算跨度，同时又将沉井分为刚度、缩小外壁计算跨度，同时又将沉井分为多个取土井，便于掌握挖土位置以控制下沉的多个取土井，便于掌握挖土位置以控制下沉的方向。内隔墙的间距一般不大于方向。内隔墙的间距一般不大于5-6m5-6m，厚度一，厚度一般为般为0.5-1.0m0.5-1.0m。考虑到内隔墙既要对刃脚悬臂。考虑到内隔墙既要对刃脚悬臂起支撑作用，又不宜受到土的支撑，妨碍沉井起支撑作用，又不宜受到土的支撑，妨碍沉井下沉，因此，一般要求内隔墙底面高出刃脚底下沉，因此，一般要求内隔墙底面高出刃脚底面面0.5-1.0m。但当沉井穿越极软弱的。但当沉井穿越

12、极软弱的土层时，土层时，为防止沉井为防止沉井“突沉突沉”，也可将内隔墙底面做成，也可将内隔墙底面做成与刃脚底面平齐。与刃脚底面平齐。第16页/共28页17取土井取土井 取土井在平面上应沿沉井的中轴线对称布置，取土井在平面上应沿沉井的中轴线对称布置，以利于沉井均匀下沉，并便于校正倾斜和偏移以利于沉井均匀下沉，并便于校正倾斜和偏移。取土井大小由取土方法而定，采用挖土斗取土时，取土井大小由取土方法而定，采用挖土斗取土时，应能保证挖土斗的自由升降，其最小边长不宜小应能保证挖土斗的自由升降，其最小边长不宜小于于2.5m。在沉井下沉完毕并封底后，如作基础用，。在沉井下沉完毕并封底后，如作基础用，则取土井可

13、填以素混凝土、片石混凝土或填砌片则取土井可填以素混凝土、片石混凝土或填砌片石；在无冰冻地区也可以采用粗砂或砂砾填料；石；在无冰冻地区也可以采用粗砂或砂砾填料；当作用在墩台上的外力不大时，也可采用空心沉当作用在墩台上的外力不大时，也可采用空心沉井。但在砂砾填心和空心沉井的顶面均须设置钢井。但在砂砾填心和空心沉井的顶面均须设置钢筋混凝土盖板，盖板厚度应由计算确定。筋混凝土盖板，盖板厚度应由计算确定。第17页/共28页18凹槽凹槽 沉井内设凹槽是为了使封底混凝土嵌入沉井内设凹槽是为了使封底混凝土嵌入井壁。形成整体，将传至沉井壁上的力更好井壁。形成整体，将传至沉井壁上的力更好地传递至封底混凝土底面。同

14、时，当遇到意地传递至封底混凝土底面。同时，当遇到意外困难，还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板，外困难，还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板，将沉井改为沉箱。凹槽水平方向深约将沉井改为沉箱。凹槽水平方向深约0.15-0.25m,高约高约1.0m,其底面距刃脚底面一般大其底面距刃脚底面一般大于于1.5m。第18页/共28页19射水管组、探测管、气管和压浆管组射水管组、探测管、气管和压浆管组（1）射水管组）射水管组当沉井下沉较深，并估计土的摩阻力较大，当沉井下沉较深，并估计土的摩阻力较大，下沉会有困难时，可在下沉会有困难时，可在沉井壁中埋设射水管，沉井壁中埋设射水管，管口设在刃脚下端和井壁外侧。射水管应均管口

15、设在刃脚下端和井壁外侧。射水管应均匀布置在井壁横向四周，并将其连成沿沉井匀布置在井壁横向四周，并将其连成沿沉井平面中轴线对称的互相独立的四组。这样通平面中轴线对称的互相独立的四组。这样通过每组水管的水压力大小和水量可调整沉井过每组水管的水压力大小和水量可调整沉井的下沉方向和下沉速率。的下沉方向和下沉速率。第19页/共28页20射水管组、探测管、气管和压浆管组射水管组、探测管、气管和压浆管组（2）探测管）探测管 在平面尺寸较大，且不排水下沉较深的在平面尺寸较大，且不排水下沉较深的沉井中可设置探测管。一般采用直径沉井中可设置探测管。一般采用直径200-500mm的钢管或在井壁中预制管道。作用的钢管

16、或在井壁中预制管道。作用是探测刃脚和内隔墙底面下的泥面标高。沉是探测刃脚和内隔墙底面下的泥面标高。沉井水下封底后，可用作刃脚和内隔墙下封底井水下封底后，可用作刃脚和内隔墙下封底混凝土的质量检查孔。混凝土的质量检查孔。第20页/共28页21射水管组、探测管、气管和压浆管组射水管组、探测管、气管和压浆管组（3）气管）气管 当采用空气幕下沉沉井时，可沿井壁外缘埋当采用空气幕下沉沉井时，可沿井壁外缘埋设内径设内径25mm的硬塑料管作为气管。空气幕的原的硬塑料管作为气管。空气幕的原理是预先埋设在井壁四周理是预先埋设在井壁四周 的气管中压入高压空气，的气管中压入高压空气，此高压空气由设在井壁上的喷气孔喷出

17、，并沿井此高压空气由设在井壁上的喷气孔喷出，并沿井壁外表面上升溢出地面，从而在井壁周围形成一壁外表面上升溢出地面，从而在井壁周围形成一层松动的含有气体与水的液化土层，此含气土层层松动的含有气体与水的液化土层，此含气土层如同幕帐一般围绕着沉井，故称之为空气幕。如同幕帐一般围绕着沉井，故称之为空气幕。第21页/共28页22射水管组、探测管、气管和压浆管组射水管组、探测管、气管和压浆管组（4）压浆管）压浆管 当采用泥浆套技术下沉沉井时，压浆管的布当采用泥浆套技术下沉沉井时，压浆管的布置可采用外管法或内管法。外管法是在井壁内测置可采用外管法或内管法。外管法是在井壁内测或外侧布置管径为或外侧布置管径为3

18、8-50mm的压浆管，间距为的压浆管，间距为3-4m，一般用于薄壁沉井。内管法是在井壁内预制，一般用于薄壁沉井。内管法是在井壁内预制孔道，其间距为孔道，其间距为3-4m，一般用于厚壁沉井。，一般用于厚壁沉井。第22页/共28页23封底封底 沉井下沉到设计标高，基底经校验能满沉井下沉到设计标高，基底经校验能满足设计要求后，当井中的水能被排干，即渗足设计要求后，当井中的水能被排干，即渗水量上升速度小于或等于水量上升速度小于或等于6mm/min时，排时，排干水后用干水后用C15或或C20普通混凝土浇筑；当井普通混凝土浇筑；当井中的渗水量上升速度大于中的渗水量上升速度大于6mm/min时，宜时，宜采用

19、导管法浇筑采用导管法浇筑C20水下混凝土封底。封底水下混凝土封底。封底混凝土的厚度按其承载力条件计算确定，一混凝土的厚度按其承载力条件计算确定，一般其顶面应高出凹槽顶面般其顶面应高出凹槽顶面0.5m。第23页/共28页24第24页/共28页25顶板顶板 以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶板；以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶板；空心或以其它松散料填心的沉井需用钢筋混空心或以其它松散料填心的沉井需用钢筋混凝土顶板，其厚度一般为凝土顶板，其厚度一般为1.0-2.0m,配筋由承配筋由承载力计算和构造要求确定。排水下沉的沉井，载力计算和构造要求确定。排水下沉的沉井，其顶面在地面或水位以下时，应在井壁顶部其顶面在地面或水位以下时，应在井壁顶部设置挡土防水墙。设置挡土防水墙。第25页/共28页26录像录像 沉井基础视频沉井基础视频第26页/共28页27谢 谢 ！第27页/共28页28感谢您的观看。感谢您的观看。第28页/共28页