第四章沉井基础.pptx

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1、3 3、适用性、适用性 桥桥墩墩、锚锚碇碇、矿矿用用竖竖井井、地地下下泵泵房房、水水池池、油油库库、地地下下设设备备基基础础、盾盾构构隧隧道道、顶顶管管的的工作井和接收井等。工作井和接收井等。（1 1）、上上部部荷荷载载较较大大，表表层层地地基基土土承承载载力力不不足足，一一定定深深度度下下有有较较好好持持力力层层，且且与与其其他他基基础方案相比较为经济合理；础方案相比较为经济合理；（2 2）、在山区河流中，冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工；）、在山区河流中，冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工；（3 3）、岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基坑施工围堰有困难。）、岩层表面较平

2、坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基坑施工围堰有困难。第1页/共61页江阴长江公路大桥北锚沉井：江阴长江公路大桥北锚沉井：沉井平面长69米，宽51米，下沉深度为58米，体积20.4万立方米,列世界最大沉井。第2页/共61页大型钢壳沉井大型钢壳沉井第3页/共61页过黄浦江倒虹管沉井过黄浦江倒虹管沉井过黄浦江倒虹管沉井过黄浦江倒虹管沉井第4页/共61页二、沉井的分类二、沉井的分类（1）、按施工方法施工方法施工方法施工方法分为：一般沉井一般沉井一般沉井一般沉井和浮运沉井浮运沉井浮运沉井浮运沉井。一般沉井一般沉井一般沉井一般沉井：直接在基础设计的位置上制造，然后挖土，依靠自重下沉的沉井。（人工筑岛）浮

3、运沉井浮运沉井浮运沉井浮运沉井：先在岸边制造，再浮运就位下沉的沉井。通常在深水地区（如水深大于10m），或水流流速大，有通航要求，人工筑岛困难或不经济时，可采用浮运沉井。第5页/共61页（2）、按材料材料分为：混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、竹筋混凝土沉井和钢沉井。混混凝凝土土沉沉井井：抗压强度高，抗拉强度低；多为圆形；用于下沉深度不大（47 m）的松软土层。钢钢筋筋混混凝凝土土沉沉井井：抗压抗拉强度高，下沉深度大（可达数十米）；可做成重型或薄壁就地制造下沉的沉井，也可做成薄壁浮运沉井及钢丝网水泥沉井等，应用最广。第6页/共61页竹竹筋筋混混凝凝土土沉沉井井：用耐久性差但抗拉力好的竹筋代替部分钢筋

4、，用于我国南方盛产竹材地区：如南昌赣江大桥、白沙沱长江大桥等。钢钢沉沉井井：由钢材制作，其强度高、重量轻、易于拼装，但用钢量大；适于制造空心浮运沉井。其它其它：根据工程条件也可选用木沉井和砌石圬工沉井等。第7页/共61页（3）、按平平面面形形状状分为：圆形、矩形和圆端形；按井孔布置分为：单孔、双孔及多孔沉井。圆圆形形沉沉井井：下沉易控制；侧压力作用下井壁仅受轴向力。用于斜交或水流方向不定的桥墩基础。矩矩形形沉沉井井：制造方便，受力有利，能充分利用地基承载力，与矩形墩台配合好；沉井四角一般做成圆角；侧压力作用下，井壁受较大的挠曲力矩；在流水中阻水系数较大，冲刷较严重。圆圆端端形形沉沉井井：在控制

5、下沉、受力条件、阻水冲刷等方面均较矩形沉井有利，但施工较为复杂。第8页/共61页第9页/共61页（4）、按立面形状立面形状分为：柱形、阶梯形和锥形柱形沉井柱形沉井：受土体约束较均衡，下沉不易倾斜，井壁接长简单，模板可重复利用；侧阻力较大，当土体密实，下沉深度较大时，易出现下部悬空。用于入土不深或土质较松软的情况。阶梯形沉井、锥形沉井阶梯形沉井、锥形沉井：井壁摩阻力小；施工较复杂，消耗模板多，沉井下沉过程中易发生倾斜。用于土质较密实，沉井下沉深度大，且要求沉井自重不太大时。锥形沉井井壁坡度为1/201/40，阶梯形井壁的台阶宽约为100200mm。第10页/共61页三、沉井的构造三、沉井的构造

6、第11页/共61页1 1、沉井的轮廓尺寸、沉井的轮廓尺寸沉沉沉沉井井井井平平平平面面面面形形形形状状状状：常取决于上部结构（或下部结构墩台）底部的形状。矩形沉井，沉井的长短边之比不宜大于3；若上部结构的长宽比较为接近，可采用方形或圆形沉井。沉井的入土深度沉井的入土深度沉井的入土深度沉井的入土深度：根据上部结构、水文地质条件及各土层的承载力等确定。入土深度较大时应分节制造和下沉，每节高度不宜大于5m；底节沉井过高，易造成制模、筑岛时岛面处理、抽垫下沉等困难。第12页/共61页2 2、沉井的一般构造、沉井的一般构造 沉井沉井沉井沉井：井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、封底和顶板等。有时预埋射水管。（1

7、）、井井井井壁壁壁壁：沉井的外壁，是沉井的主体部分；在下沉过程中起挡土、挡水及利用本身自重克服摩阻力下沉的作用。施工完毕后成为基础或一部分。井壁须具有足够的强度和一定的厚度，并根据受力情况配置竖向及水平钢筋。一般壁厚0.801.50m，最薄0.4m，混凝土强度C15。第13页/共61页（2）、刃刃刃刃脚脚脚脚：井壁下端形如楔状的部分；其作用是利于沉井切土下沉。踏面宽度一般150mm；下沉深度大或土质较硬时应以角钢或槽钢加强；刃脚内侧斜面与水平面夹角45度；刃脚高度1.0m，混凝土强度等级C20。（3）、隔墙隔墙隔墙隔墙：沉井内壁；其作用是将沉井空腔分隔成多个井孔，便于控制挖土下沉，防止或纠正倾

8、斜和偏移；加强沉井刚度，减小井壁挠曲应力。隔墙厚度约0.51.0 m；隔墙底面应高出刃脚底面0.5m以上；人工挖土时应设过人孔。第14页/共61页（4）、井井孔孔：挖土排土的工作场所和通道。最小边长3m；井孔对称布置，以便对称挖土，保证沉井均匀下沉。（5）、凹凹槽槽：位于刃脚内侧上方，高约1.0m，深度一般为150300mm。用于沉井封底时使井壁与封底混凝土较好地结合，使封底混凝土底面反力更好地传给井壁。（6）、射水管射水管：当沉井下沉较深，土阻力较大时，井壁中预埋射水管组；如使用泥浆润滑套施工，应有预埋的压射泥浆管路。第15页/共61页（7）、封封底底：沉至设计标高进行清基后，在刃脚踏面以上

9、至凹槽处浇筑混凝土形成封底。防止地下水涌入井内，并承受地基土和水的反力。封底顶面高出凹槽0.5m，厚度由应力验算决定。混凝土强度C15，填充混凝土C10。（8）、顶板顶板：沉井封底后，为节省圬工量，减轻基础自重，可做成空心沉井基础，或仅填砂石，此时须在井顶设置钢筋混凝土顶板。顶板厚度一般为1.52.0 m，钢筋配置由计算确定。第16页/共61页第二节沉井施工第二节沉井施工 沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中筑岛及浮运沉井三种。一、旱地沉井施工一、旱地沉井施工第17页/共61页大型沉井下沉施工中大型沉井下沉施工中第18页/共61页一、旱地沉井施工一、旱地沉井施工 1、清整场地清整场地清整场地清

10、整场地 若天然地面土质较硬，只需清净地表杂物并整平；否则应换土或铺填不小于0.5m厚夯实的砂或砂砾垫层，防止沉井因沉降不均产生裂缝；为减小下沉深度，可挖一浅坑，在坑底制作沉井。2、制作第一节沉井制作第一节沉井制作第一节沉井制作第一节沉井先在刃脚处对称铺满垫木（支承第一节沉井），在刃脚处放上刃脚角钢，竖立内模，绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。第19页/共61页3、拆模及抽垫拆模及抽垫拆模及抽垫拆模及抽垫当沉井混凝土强度达设计强度70时可拆模，达设计强度后可抽撤垫木。抽垫应分分分分区区区区、依次、对称、同步地向沉井外抽出依次、对称、同步地向沉井外抽出依次、对称、同步地向沉井外抽出依次、对称、同步

11、地向沉井外抽出。抽抽抽抽垫垫垫垫顺顺顺顺序序序序为：先内壁，再短边，最后长边。长边下垫木隔一根抽一根，以固定垫木为中心，由远而近对称地抽，最后抽除固定垫木，随抽随用砂土回填捣实，以免沉井开裂、移动或偏斜。第20页/共61页4、除土下沉除土下沉除土下沉除土下沉 沉井宜采用不排水除土下沉不排水除土下沉不排水除土下沉不排水除土下沉，稳定的土层中也可采用排水除土下沉排水除土下沉排水除土下沉排水除土下沉。除土方法可用：人工或机械。排水下沉常用人工除土，人工除土沉井下沉均匀，易于清除井内障碍物，但应有安全措施；不排水下沉时，可使用空气吸泥机、抓土斗、水力吸石筒、水力吸泥机等除土。可采用高压射水破坏土层。沉

12、井正常下沉时，应自中间向刃脚处均匀对称除土中间向刃脚处均匀对称除土中间向刃脚处均匀对称除土中间向刃脚处均匀对称除土，并随时注意沉井正位，保持竖直下沉，无特殊情况不宜采用爆破施工。第21页/共61页5、接高沉井接高沉井 当首节沉井下沉至一定深度（井顶露出地面不小于0.5 m，或露出水面不小于1.5 m）时，停止除土，接筑下节沉井。凿毛顶面，立模，对称均匀浇筑混凝土，强度达设计要求后再拆模继续下沉。6、设置井顶防水围堰设置井顶防水围堰 若沉井顶面低于地面或水面，应在井顶接筑临时性防水围堰，围堰的平面尺寸略小于沉井，其下端与井顶上预埋锚杆相连。常见的有：土围堰、砖围堰和钢板桩围堰。第22页/共61页

13、7、基底检验和处理基底检验和处理基底检验和处理基底检验和处理 沉井沉至设计标高后，应检验基底地质情况是否与设计相符。排水下沉时可直接检验；不排水下沉则应进行水下检验，必要时可用钻机取样。当基底达设计要求后，应对地基进行处理。砂性土或粘性土地基，一般可在井底铺砾石或碎石层至刃脚底面以上200mm；岩石地基，应凿除风化岩层，若岩层倾斜，还应凿成阶梯形。要除净井底浮土、软土，使封底混凝土与地基结合紧密。第23页/共61页8、沉井封底沉井封底沉井封底沉井封底 基底检验合格后应及时封底。排水下沉时，可采用普通混凝土封底；否则宜用水下混凝土封底。若沉井面积大，可用多多多多导导导导管管管管先先先先外外外外后

14、后后后内内内内、先先先先低低低低后后后后高高高高依次浇筑。封底一般为素混凝土。9、井孔填充和顶板浇筑井孔填充和顶板浇筑井孔填充和顶板浇筑井孔填充和顶板浇筑封底混凝土达设计强度后，再排干井孔中水，填充井内圬工。如井孔中不填料或仅填砾石，则井顶应浇筑钢筋混凝土顶板，以支承上部结构。然后砌筑井上构筑物，并拆除临时性井顶围堰。第24页/共61页二、水中沉井施工二、水中沉井施工 1、水中筑岛水中筑岛水中筑岛水中筑岛 当水深小于3m，流速1.5m/s时，可采用砂或砾石在水中筑岛，周围用草袋围护；若水深或流速加大，可采用围堤防护筑岛；当水深较大或流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛。岛面应高出最高施工水位0.5

15、 m以上。围堰筑岛时，围堰距井壁外缘距离应满足一定要求。其余施工方法与旱地沉井施工相同。第25页/共61页二、水中沉井施工二、水中沉井施工 2、浮运沉井浮运沉井浮运沉井浮运沉井若水深人工筑岛困难或不经济时，可采用浮运法施工。即将沉井在岸边作成空体结构，或采用其他措施（如带钢气筒等）使沉井浮于水上，利用岸边滑道滑入水中，然后牵引至设计位置。在悬浮状态下，逐步将水或混凝土注入空体中，使沉井徐徐下沉至河底。沉井需分段制造时，在悬浮状态下逐节接长下沉至河底，当刃脚切入河床一定深度后，即可按一般沉井下沉方法施工。第26页/共61页三、泥浆套和空气幕下沉沉井施工简介三、泥浆套和空气幕下沉沉井施工简介 当沉

16、井深度很大，井侧土质较好时，井壁与土层间的摩阻力很大时，通常可设置泥泥泥泥浆浆浆浆润滑套润滑套润滑套润滑套和空气幕空气幕空气幕空气幕来减小井壁摩阻力。1、用泥浆套下沉沉井用泥浆套下沉沉井用泥浆套下沉沉井用泥浆套下沉沉井 泥浆套下沉法是借助泥浆泵和输送管道将特制的泥浆压入沉井外壁与土层之间，在沉井外围形成有一定厚度的泥浆层，该泥浆层把土与井壁隔开，并起润滑作用，从而大大降低沉井下沉中的摩擦阻力，减少井壁圬工数量，加速沉井下沉，并具有良好的稳定性。第27页/共61页2、用空气幕下沉沉井用空气幕下沉沉井用空气幕下沉沉井用空气幕下沉沉井 用空气幕下沉是通过向沿井壁四周预埋的气管中压入高压气流，气流沿喷

17、气孔射出再沿沉井外壁上升，在沉井周围形成一空气“帷幕”（即空气幕），使井壁周围土松动或液化，摩阻力减小，促使沉井下沉。空气幕沉井在构造上增加了一套压气系统。适用于砂类土、粉质土及粘性土地层，对于卵石土、砾类土及风化岩等地层不宜使用。第28页/共61页四、沉井下沉过程中常见问题及处理四、沉井下沉过程中常见问题及处理 1、偏斜偏斜 沉井偏斜大多发生在下沉不深时。纠正偏斜，通常可用除土、压重、顶部施加水平力或刃脚下支垫等方法处理，空气幕沉井也可采用单侧压气纠偏。第29页/共61页2、难沉难沉难沉难沉：即沉井下沉过慢或停沉。解决措施解决措施解决措施解决措施主要是：增加压重和减少井壁摩阻力。增增增增加加

18、加加压压压压重重重重方法有：提前接筑下节沉井，增加沉井自重；在井顶加压沙袋、钢轨等重物；不排水下沉时，可井内抽水，减少浮力，迫使下沉，但需保证不产生流砂现象。减减减减小小小小井井井井壁壁壁壁摩摩摩摩阻阻阻阻力力力力方法有：将沉井设计成阶梯形、钟形，或使外壁光滑；井壁内埋设高压射水管组；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；增大开挖范围和深度，必要时还可采用少量炸药起爆助沉。第30页/共61页3、突沉突沉突沉突沉 沉井产生较大的倾斜或超沉。引起突沉的主要原因是井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井支承削弱，或排水过多、除土太深、出现塑流等。防止突沉的措施一般是控制均匀除土控制均匀除土控制均匀除土控制均匀

19、除土，在刃脚处除土不宜过深，此外，在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高刃脚阻力。第31页/共61页4、流砂流砂流砂流砂 在粉、细砂层中下沉沉井，经常出现流砂现象，若不采取适当措施将造成沉井严重倾斜。防止流砂的措施是：（1）、排水下沉时发生流砂可向井内灌水，采取不排水除土，减小水头梯度；（2）、采用井点、深井或深井泵降水，降低井外水位，改变水头梯度方向使土层稳定。第32页/共61页第三节、沉井的设计与计算第三节、沉井的设计与计算 沉井既是建筑物的基础，又是施工过程中挡土、挡水的结构物，因此其设计计算需包括两大部分：（1）、沉井作为整体深基础的计算作为整体深基础的计算作为整体深基础的

20、计算作为整体深基础的计算；（2）、沉井在施工过程中的结构计算在施工过程中的结构计算在施工过程中的结构计算在施工过程中的结构计算。第33页/共61页1、沉井作为整体深基础设计（1）、当沉井埋深在最大冲刷线以下较浅仅数米时，可不考虑基础侧面土的横向抗力影响，按浅基础浅基础设计计算；（2）、当埋深较大时，沉井周围土体对沉井的约束作用不可忽视，此时应考虑基础侧面土体弹性抗力的影响，按刚性桩刚性桩（）计算内力和土抗力。第34页/共61页2、沉井在施工过程中的结构计算沉井在施工过程中的结构计算包括：（1）、沉井自重下沉验算；（2）、底节沉井竖向挠曲验算；（3）、沉井刃脚受力计算；（4）、井壁受力计算；（5

21、）、混凝土封底及顶板计算等。第35页/共61页第四节地下连续墙简介第四节地下连续墙简介(现现浇浇地地下下连连续续墙墙)定定定定义义义义：在泥浆护壁条件下，使用专门的成槽机械，在地面开挖一条狭长的深槽，然后在槽内设置钢筋笼，浇注混凝土，逐步形成一道连续的地下钢筋混凝土连续墙。特点：特点：特点：特点：施工噪音、震动较小，对邻近地基和建筑物结构影响小，适宜在城市建筑密集、人流及管线多的地域施工。目前已用于泵房、桥台、地下室、箱基、地下车库、地铁车站、码头、高架道路基础、水处理设施，甚至深埋的下水道等。第36页/共61页地下连续墙施工工序地下连续墙施工工序1、修筑导墙修筑导墙修筑导墙修筑导墙 沿设计轴

22、线两侧开挖导沟，修筑钢筋混凝土（钢、木）导墙，以供成槽机械钻进导向、维护表土和保持泥浆稳定液面。导向作用、容蓄泥浆、防止槽口塌方、支承施工机械设备荷载。导向作用、容蓄泥浆、防止槽口塌方、支承施工机械设备荷载。导向作用、容蓄泥浆、防止槽口塌方、支承施工机械设备荷载。导向作用、容蓄泥浆、防止槽口塌方、支承施工机械设备荷载。第37页/共61页第38页/共61页第39页/共61页第40页/共61页第41页/共61页2、制备泥浆制备泥浆制备泥浆制备泥浆 泥浆以膨润土或细粒土在现场加水搅拌制成。护壁、携渣、冷却和润滑作用护壁、携渣、冷却和润滑作用护壁、携渣、冷却和润滑作用护壁、携渣、冷却和润滑作用。第42

23、页/共61页3、成槽成槽成槽成槽 成槽成槽成槽成槽是地下连续墙施工中最主要的工序，对于不同土质条件和槽壁深度应采用不同的成槽机具开挖槽段。第43页/共61页第44页/共61页铣削钻成槽机铣削钻成槽机第45页/共61页4、槽段的连接槽段的连接槽段的连接槽段的连接接头管接头、接头箱接头、隔板式接头、钢板组合接头、预制块接头接头管接头、接头箱接头、隔板式接头、钢板组合接头、预制块接头接头管接头、接头箱接头、隔板式接头、钢板组合接头、预制块接头接头管接头、接头箱接头、隔板式接头、钢板组合接头、预制块接头 国内目前使用最多的是接接接接头头头头管管管管连连连连接接接接的非刚性接头。在单元槽段内土体被挖除后

24、，在槽段的一端先吊放接头管，再吊入钢筋笼，浇筑混凝土，然后逐渐将接头管拔出，形成半圆形接头。第46页/共61页第47页/共61页第48页/共61页第49页/共61页其它型式的地下连续墙其它型式的地下连续墙1、预制地下连续墙预制地下连续墙：是挖槽后用预制的墙板组拼并经水泥浆固化后形成的地下连续墙。预制地下连续墙有板梁和板板法。第50页/共61页施工工序：1）导墙施工；2）制备护壁泥浆；3）挖槽；4）清底和刷壁；5）用锚固水泥浆替换护壁泥浆；6）吊装预制墙板；7）接缝处理。优点：墙板生产效率高，施工速度快；墙的防水性能好，平面平整；墙的位置较准确，后续表面处理较简单。缺点：较大的预制和贮存场地；墙

25、板较重，需要大吨位的起重机。第51页/共61页2.2.排桩地下连续墙排桩地下连续墙(1)钻冲孔排桩地下连续墙(2)挖孔排桩地下连续墙 钻冲孔排桩地下连续墙a)桩孔护壁开挖；b)成桩；c)桩间开挖第52页/共61页3 3、劲性水泥土搅拌桩地下连续墙劲性水泥土搅拌桩地下连续墙SMW(SMW(Soil Mixing Wall)工法：工法：利用专门的多轴搅拌机就地钻进切削土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，经充分搅拌混合后，再将H型钢或其他型材插入搅拌桩体内，形成地下连续墙体，利用该墙体直接作为挡土和止水结构。主要特点:构造简单，止水性能好，工期短，造价低，环境污染小，特别适合城市深基坑工程。第53页/共61页第54页/共61页第55页/共61页第56页/共61页第57页/共61页第58页/共61页第59页/共61页应用各种围挡结构（连续墙、挖孔桩、钻孔桩）修建的国内最大的地铁车站广州地铁公园前车站第60页/共61页感谢您的观看！第61页/共61页