土力学与地基基础任务15沉井基础.pptx

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1、任务15 沉井基础15.1 15.1 概述概述1 15 5.3.3 沉井的施工沉井的施工1 15 5.2.2 沉井的类型及构造沉井的类型及构造1 15 5.4.4 地下连续墙简介地下连续墙简介教学目的1、知道沉井基础的组成、构造；、知道沉井基础的组成、构造；2、知道旱地上沉井的施工的方法和步骤。、知道旱地上沉井的施工的方法和步骤。3、知道地下连续墙施工环节。、知道地下连续墙施工环节。15.1 概 述 沉井的应用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业沉井的应用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业发展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的基础叫做沉井发展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的基础叫做沉井基础

2、，参见图基础，参见图1。图图 1沉井基础示意沉井基础示意a)沉井下沉沉井下沉;b)沉井基础沉井基础一、概念沉井是一个井筒状的结构物，常用混凝土或钢筋混凝土在施工地点预制好，然后在井内不断除土，井体借自重克服外壁与土的摩阻力而不断下沉至设计标高，并经过封底、填心以后，使其成为桥梁墩台或其它结构的基础。沉井沉井二、特点埋置深度可以很大，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；沉井在下沉过程中，作为坑壁围护结构，起挡土挡水作用；施工中不需要很复杂的机械设备，施工技术也较简单。沉井施工工期较长；在饱和细砂、粉砂和亚砂土中施工沉井，井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井

3、下沉过程中遇到大孤石、树干或井底沿岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定的困难。三、适用条件上部荷载较大、而表层地基土的容许承载力不足，作扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有较好的持力层。采用沉井基础与其他基础相比，经济上较为合理时；在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大。或河中有较大卵石不便采用桩基础施工时；岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基础围堰有困难时。一、沉井的分类1.按沉井的平面形状分2.按使用的材料分3.按沉井的立面形状分4.按施工方法15.2 沉井的类型和构造图图5-3 沉井的平面形状沉井的平面形状 a)单孔沉井；单孔沉井；b)双孔沉井；双孔沉井；c)多

4、孔沉井多孔沉井（1）圆形沉井 当墩身是圆形或河流流向不定以及桥位与河流主流方向斜交较为厉害时，采用圆形沉井可减少阻水、冲刷现象。沉井在下沉过程中井内挖土没有影响机械抓土的死角部位，易使沉井均匀的下沉，易控制方向，下沉摩阻力较小。但墩台底面形状多为圆端形或矩形，故圆形沉井的适用性较差。1.按沉井的平面形状分（2）矩形沉井 具有制造简单，基础受力有利的特点,能配合墩台（或其他结构物）底部平面形状。在侧压力作用下，井壁受较大的挠曲力矩；阻水系数较大，冲刷现象严重；下沉中井壁的摩阻力也较大。为减小井壁摩阻力和取土清孔的困难，四角一般做成圆角。为保证下沉的稳定性，沉井的长边与短边之比不宜大于3。（3）圆

5、端形沉井能够更好的与桥墩平面形状相适用，且控制下沉、受力条件、阻水冲刷均较矩形者有利。故用得较多，但沉井制造复杂。对平面尺寸较大的沉井，可在沉井中间设隔墙，使沉井由单孔变双孔或多孔，以增加井壁刚度。混凝土沉井钢筋混凝土沉井竹筋沉井钢沉井砖石沉井2.按使用材料分1.竖直式 2.台阶式 3.倾斜式3.按立面形状一般沉井指就地制造下沉的沉井。浮运沉井岸边浇筑或制作，浮运就位下沉。4.按施工方法分二、沉井基础的构造沉井一般主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底和盖板等组成。当沉井顶面低于施工水位时，还应加设临时的井顶围堰。沉井通常分节制作，每节高度视沉井全高、地基土质和施工条件而定，应能保证

6、制作时沉井本身的稳定性，并有足够的重量使沉井顺利下沉。每节高度不宜小于3m，也不宜高于5m。二、沉井基础的构造（1）井壁 沉井下沉过程中，井壁是挡土、挡水的围堰，应有足够的强度承受四周的土压力和水压力。井壁需要有足够的重量以克服井壁外侧土的摩阻力和刃脚踏面底部土的阻力徐徐下沉。井壁应有足够的厚度，一般为0.82.0m，以便绑扎钢筋和浇筑混凝土。（2）刃脚）刃脚 起起切土下沉切土下沉的作用；的作用；刃脚底面（踏面）的宽度一般为刃脚底面（踏面）的宽度一般为0.10.2m，对软土可适当放宽。当土质坚硬时，刃脚踏面对软土可适当放宽。当土质坚硬时，刃脚踏面用钢板或角钢加以保护。用钢板或角钢加以保护。刃脚

7、内侧斜面与水平面的夹角应大于刃脚内侧斜面与水平面的夹角应大于45。刃。刃脚高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定，一般脚高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定，一般在在1.0m以上以上。（3）隔墙 减小井壁的跨度，从而减小井壁承受的弯矩和剪力，增加沉井的刚度。把整个沉井分成若干个井孔，各井孔分别挖土，便于控制下沉和纠倾处理。隔墙底面应高出刃脚底面0.5m以上；如为人工挖土，应在隔墙下端设置过人孔，便于工作人员往来。（4）井孔井孔是挖土排土的工作场所和通道。井孔尺寸应满足施工要求，宽度（直径）不宜小于3m，井孔布置应对称于沉井中心轴，便于对称挖土使沉井均匀下沉。（5）凹槽增加封底混凝土与井壁的粘结能力，封底

8、混凝土底面的反力更好的传给井壁。如井孔全部填实的实心沉井可不设凹槽，凹槽的深度约为0.150.25m，高约1.0m。（6）射水管当沉井下沉深度大,穿过的土质又较好，估计下沉会产生困难时，可在井壁中预埋射水管组。（7）封底当沉井下沉到设计标高后封底，以防地基土和地下水进入井内。（8）盖板一般采用钢筋混凝土，强度不低于C15，厚度一般为1.52.0m。15.3 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、水中筑岛施工及浮旱地施工、水中筑岛施工及浮运沉井运沉井施工三种。施工三种。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、封桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地

9、制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及浇筑顶板。底、充填井孔以及浇筑顶板。a)制作第一节沉井制作第一节沉井;b)抽垫木、挖土下沉抽垫木、挖土下沉;c)沉井接高下沉沉井接高下沉;d)封底封底图图5-9 沉井施工顺序示意沉井施工顺序示意一、旱地上沉井的施工一、旱地上沉井的施工 1.1.定位放样、平整场地、浇筑底节沉井定位放样、平整场地、浇筑底节沉井 在定位放样以后，应将基础所在地的地面进在定位放样以后，应将基础所在地的地面进行整平和夯实，在地面上铺设厚度不小于行整平和夯实，在地面上铺设厚度不小于0.50.5m m的砂或砂砾垫层。然后铺垫木、立底节的砂或砂砾垫层。然后铺垫木、立底节沉井模板和绑扎钢筋。沉

10、井模板和绑扎钢筋。然后在垫木上面放出刃脚踏面大样，铺上踏然后在垫木上面放出刃脚踏面大样，铺上踏面底模，安放刃脚的型钢，立刃脚斜面底模、面底模，安放刃脚的型钢，立刃脚斜面底模、隔墙底模和沉井内模，绑扎钢筋，最后立外隔墙底模和沉井内模，绑扎钢筋，最后立外模和模板拉杆。模和模板拉杆。浇筑混凝土。在浇筑混凝土之前，必须浇筑混凝土。在浇筑混凝土之前，必须检查核对模板各部尺寸和钢筋布置是否检查核对模板各部尺寸和钢筋布置是否符合设计要求，支撑及各种紧固联系是符合设计要求，支撑及各种紧固联系是否安全可靠。浇筑混凝土要随时检查有否安全可靠。浇筑混凝土要随时检查有无漏浆和支撑是否良好。混凝土浇好后无漏浆和支撑是否

11、良好。混凝土浇好后要注意养护，夏季防暴晒，冬季防冻结。要注意养护，夏季防暴晒，冬季防冻结。2.2.拆模和抽除垫木拆模和抽除垫木 抽撤垫木应按一定的顺序进行，以免引起沉井开裂，移动或倾斜。先撤除内隔墙下的垫木，再撤除沉井短边下的垫木，最后撤长边下的垫木。撤长边下的垫木时，以定位垫木（最后抽撤的垫木）为中心，对称地由远到近拆除，最后拆除定位垫木。在抽垫木过程中，抽除一根垫木应立即用砂回填并捣实。原则：原则：分区、依次、对称、同步。分区、依次、对称、同步。3.3.挖土下沉沉井挖土下沉沉井 排水挖土下沉当沉井穿过稳定的土层，不会因排水产生流砂时，可采用排水挖土下沉，土的挖除可采用人工挖土或机械除土。通

12、常是先挖井孔中心，再挖隔墙下的土，后挖刃脚下的土。不排水下沉一般采用抓土斗或水力吸泥机。使用吸泥机时要不断向井内补水，使井内水位高出井外水位12m以免发生流砂或涌土现象。4.接高沉井接高沉井当沉井顶面离地面当沉井顶面离地面12m时，如还要下沉，应时，如还要下沉，应停止挖土，接筑上一节沉井。每节沉井高度以停止挖土，接筑上一节沉井。每节沉井高度以46m为宜。接高的沉井中轴应与底节沉井中为宜。接高的沉井中轴应与底节沉井中轴重合。轴重合。混凝土施工接缝应按设计要求混凝土施工接缝应按设计要求,布置好接缝钢布置好接缝钢筋，清除浮浆并凿毛，然后立模浇筑混凝土筋，清除浮浆并凿毛，然后立模浇筑混凝土 5.5.地

13、基检验及处理地基检验及处理沉井下沉至设计标高后，必须检验基底的地沉井下沉至设计标高后，必须检验基底的地质情况是否与设计资料相符，地基是否平整质情况是否与设计资料相符，地基是否平整 能抽干水的可直接检验，否则要由潜水员下能抽干水的可直接检验，否则要由潜水员下水检验，必要时用钻机取样鉴定水检验，必要时用钻机取样鉴定 基底应尽量整平，清除污泥，并使基底没有基底应尽量整平，清除污泥，并使基底没有软弱夹层软弱夹层 6.6.封底、填充井孔及浇筑盖板封底、填充井孔及浇筑盖板地基经检验、处理合格后，应立即封底，宜地基经检验、处理合格后，应立即封底，宜在排水情况下进行在排水情况下进行 抽干水有困难时用水下浇筑混

14、凝土的方法，抽干水有困难时用水下浇筑混凝土的方法，待封底混凝土达到设计强度后方可抽水，然待封底混凝土达到设计强度后方可抽水，然后填井孔后填井孔 对填砂砾或空孔的沉井，必须在井顶浇筑钢对填砂砾或空孔的沉井，必须在井顶浇筑钢筋混凝土盖板。筋混凝土盖板。盖板达到设计强度后，方可砌筑墩台盖板达到设计强度后，方可砌筑墩台 二、水中沉井的施工（一）筑岛法（一）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

15、-12b）；当水深较大（通常；当水深较大（通常15m）或流速较大时，宜采用或流速较大时，宜采用钢板桩围堰钢板桩围堰筑岛筑岛(图图5-12c）。）。图图 5-12 水中筑岛下沉沉井水中筑岛下沉沉井a)无围堰防护土岛无围堰防护土岛;b)有围堰防护土岛有围堰防护土岛;c)围堰筑岛围堰筑岛.筑岛法在河流的浅滩或施工最高水位在不超过4m时，可用筑岛法，即先修筑人工岛，再在岛上进行沉井的制作和挖土下沉。砂岛分无围堰和有围堰两种。砂岛面的宽度应比沉井周围宽出2.0m以上，岛面高度应高出施工最高水位0.5m以上。水上筑岛下沉沉井2.浮运沉井施工浮运沉井施工 水深较大，如超过水深较大，如超过10m时，筑岛法很不

16、经济，且施工也困时，筑岛法很不经济，且施工也困难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。（二）浮运沉井施工（二）浮运沉井施工图图 5-13 浮运沉井下水示意浮运沉井下水示意三、沉井下沉过程中常遇到问题及处理方法 1.突然下沉 突沉的原因是井壁外的摩阻力很小，当刃脚附近土体挖除后,沉井失去支承而剧烈下沉。这样，容易使沉井产生较大的倾斜或超沉，应予避免。采用均匀挖土、增大踏面宽度或加设底梁等措施可以解决沉井突然下沉。2.纠正偏斜的措施 开始下沉阶段，应控制挖

17、土的程序和深度，注意均匀挖土。要经常检查沉井的平面位置 在中间阶段，可能会出现下沉困难的现象，但接高沉井后，下沉又变得顺利，但易出现偏移。如沉井中心位置发生偏移，可先使沉井倾斜。均匀挖土让沉井斜着下沉，直到井底中心位于设计中心线上，再将沉井扶正。3.克服沉井下沉困难的措施 增加沉井自重 减小沉井外壁的摩阻力 减小沉井外壁摩阻力的方法有：可以将沉井设计成台阶形、倾斜形，或在施工中尽量使外壁光滑；也可在井壁内埋设高压射水管组，利用高压水流冲松井壁附近的土，水沿井壁上升润滑井壁，减小井壁摩阻力，帮助沉井下沉。对下沉较深的沉井，为减小井壁摩阻力常用泥浆润滑套或空气幕下沉沉井的方法。15.5 地下连续墙

18、简介二、地下连续墙的类型与接头构造二、地下连续墙的类型与接头构造一、地下连续墙的概念、特点及其应用一、地下连续墙的概念、特点及其应用三、地下连续墙的施工三、地下连续墙的施工 地下连续墙技术起源于欧洲，是根据钻井中膨润土泥地下连续墙技术起源于欧洲，是根据钻井中膨润土泥浆护壁以及水下浇灌混凝土的施工技术而建立和发展起来浆护壁以及水下浇灌混凝土的施工技术而建立和发展起来的一种方法。这种方法最初应用于意大利和法国，在的一种方法。这种方法最初应用于意大利和法国，在1950年前后，意大利首先应用了排式地下连续墙年前后，意大利首先应用了排式地下连续墙,1954年，这一年，这一施工技术传入法国、德国，并很快得

19、到广泛应用。施工技术传入法国、德国，并很快得到广泛应用。1959年年传入日本，目前，日本为该技术使用最多的国家。传入日本，目前，日本为该技术使用最多的国家。一、地下连续墙的概念、特点及其应用一、地下连续墙的概念、特点及其应用概念：地下连续墙是在地面用特殊的挖槽设备，沿着深挖工程的周边，在泥浆护壁的情况下，开挖一条狭长的深槽，在槽内放置预先制作好的钢筋笼并浇筑水下混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段。然后将若干墙段连接成整体，形成一条连续的地下墙体。特点：地下连续墙结构刚度大，整体性、防渗性和耐久性好；施工时基本上无噪音、无振动，建造深度大，能适应较复杂的地质条件 应用：地下连续墙被广泛的应用于市政工

20、程的各种地下工程，房屋基础、竖井、船坞、船闸、码头堤坝等 二、地下连续墙的类型与接头构造二、地下连续墙的类型与接头构造（一）地下连续墙的类型按其填筑的材料分为：土质墙、混凝土墙、钢筋混凝土墙（又有现浇与预制之分）和组合墙 按成墙方式可以分为：桩排式、壁板式、桩壁组合式 作为挡土结构的地下连续墙，按其支护结构方式可以分为四种类型：自立式地下墙挡土结构、锚定式地下墙挡土结构、支撑式地下墙挡土结构、逆筑法地下墙挡土结构（二）地下连续墙的接头构造1.施工接头（1）接头管接头（2）接头箱接头2.结构接头常用的有预埋连接钢筋、预埋连接钢板、预埋剪力连接构件等方法 三、地下连续墙的施工三、地下连续墙的施工主

21、要施工工序有修筑导墙，泥浆制备与处理，机械挖槽，槽内放置接头管（箱），钢筋笼制作与吊装，浇筑混凝土，拨出接头管（箱）图图5-42 地下连续墙施工程序示意图地下连续墙施工程序示意图a）成槽；）成槽；b）放入接头管；）放入接头管；c）放入钢筋笼；）放入钢筋笼；d）浇筑混凝土）浇筑混凝土1.修筑导墙导墙是临时结构，主要是挡土、防止槽口坍塌，作为连续墙施工的基准，作为重物的支承，存蓄泥浆等作用 常采用钢筋混凝土制筑（现浇或预制），也有钢板导墙 导墙埋深一般为12m，墙顶宜高出地面0.10.2m，内外导墙间的净距离应比连续墙厚度大35，墙底应与密实的土紧贴，以防止泥浆渗漏。2.泥浆护壁地下连续墙施工基本

22、特点是利用泥浆护壁进行成槽。泥浆的主要作用除护壁外，还有携渣作用、冷却钻具和润滑作用 护壁泥浆的种类及其主要成分 泥浆种类主要成分常用的外加剂膨润土泥浆聚合物泥浆CMC泥浆盐水泥浆膨润土、水聚合物、水CMC、水膨润土盐水分散剂、增粘剂、加重剂、防漏剂膨润土分散剂、特殊粘土3.挖掘深槽挖槽机械按其工作原理分为抓斗式,冲击式和回转式三大类 当前应用最多的是吊索式蚌式抓斗、导杆式蚌式抓斗及回转式多头钻等。（四）混凝土墙体浇筑（四）混凝土墙体浇筑 槽段挖至设计高程进行清底后，应尽快进行墙段钢筋槽段挖至设计高程进行清底后，应尽快进行墙段钢筋混凝土浇筑。它包括下列内容：混凝土浇筑。它包括下列内容：（1）吊放接头管或其他接头构件；）吊放接头管或其他接头构件；（2）吊放钢筋笼）吊放钢筋笼；（3）插入浇筑混凝土的导管，并将混凝土连续）插入浇筑混凝土的导管，并将混凝土连续浇筑到要求的高程；浇筑到要求的高程；（4）拔出接头管。）拔出接头管。小结1、知道沉井基础的组成、构造；、知道沉井基础的组成、构造；2、知道旱地上沉井的施工的方法和步骤。、知道旱地上沉井的施工的方法和步骤。3、知道地下连续墙施工环节。、知道地下连续墙施工环节。复习思考题复习思考题