第8章沉井與沉箱結(jié)構(gòu)ppt課件

1、NoImageNoImage概述概述 沉井結(jié)構(gòu)沉井結(jié)構(gòu) 沉箱結(jié)構(gòu)沉箱結(jié)構(gòu)123 定義：這種利用結(jié)構(gòu)自重作用而下沉入士的井筒狀結(jié)構(gòu)物就稱“沉井”。所謂沉井，實(shí)質(zhì)上就是將一個(gè)在地面筑成的“半成品沉入土中，然后在地下完成整個(gè)結(jié)構(gòu)物的施工。 先在地表制作成一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物沉井），然后在井壁的圍護(hù)下通過從井內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再進(jìn)行封底，構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基坑法修建地下結(jié)構(gòu)物的區(qū)別 沉井在施工過程中，井壁成了阻擋水、士壓力，防止土體坍塌的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，從而省去大量的支撐和板柱工程，減少了土方開挖量。7.1.3沉井沉箱的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1. 軀體結(jié)構(gòu)剛性大，斷面大，承載力高，抗

2、滲能力強(qiáng)，耐久性好，內(nèi)部空間可有效利用；2. 施工場(chǎng)地占地面積小，可靠性良好；3. 適用土質(zhì)范圍廣；4. 施工深度大；5. 施工時(shí)周圍土體變形較小，對(duì)鄰近建筑物的影響小；6. 具有良好的抗震性能。用處： 近年來，沉井式結(jié)構(gòu)已逐漸發(fā)展成為土層內(nèi)地下構(gòu)筑物常用的結(jié)構(gòu)形式之一。沉井式結(jié)構(gòu)用途很多，例如，自來水廠、電廠和化工廠的水泵房，地下沉淀池和水池；地下熱電站、地下油庫(kù)、地下掩蔽部、車間、倉(cāng)庫(kù)等等。此外，也應(yīng)用作地下鐵道、水底隧道等各種設(shè)備井。如通風(fēng)井、盾構(gòu)拼裝井、車站、區(qū)間段連續(xù)沉井等。課件kejian001沉井.swf沉井.swf。8.2.1 沉井的類型：（1按下沉環(huán)境可分為陸地沉井包括在淺水

3、中先筑島制作的沉井和浮運(yùn)沉井；（2按沉井構(gòu)造形式可分為獨(dú)立沉井和連續(xù)沉井 ； （3按沉井平面形式可分為圓形、橢圓形、正方形、矩形和多邊形等；也可分為單孔和多孔沉井見圖8-1）；（4按沉井制作材料可分為混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、石以及組合式沉井等。 這里著重介紹隧道連續(xù)沉井及人防沉井。 隧道連續(xù)沉井：沉井長(zhǎng)度主要考慮各段沉井的不均勻沉降、變溫影響和混凝土凝固收縮應(yīng)力等因素加以確定。 沉井橫斷面的寬度應(yīng)由隧道的幾何設(shè)計(jì)來確定，一般應(yīng)能容納所需車道、風(fēng)道、檢修走道等。 沉井高度主要由車道的凈空要求確定。同時(shí)還要考慮路面鋪裝、車道板、吊頂結(jié)構(gòu)以及相鄰沉井間沉降差等所需高度。 2平戰(zhàn)結(jié)合用的人防工事沉

4、井： 在城市內(nèi)常需大量建造各種類型及各種等級(jí)的人防工事。在埋深較大，不能采用大開挖施工時(shí)，可采用沉井施工。8.2.2 沉井的構(gòu)造沉井一般由下列各部分組成圖84）：井壁側(cè)壁）；刃腳；內(nèi)隔墻，封底和頂蓋板，底梁和框架。1. 井壁 井壁是沉井的主要部分，應(yīng)有足夠的厚度與強(qiáng)度，為了承受在下沉過程中各種最不利荷載組合水上壓力所產(chǎn)生的內(nèi)力，在鋼筋混凝土井壁中一般應(yīng)配置兩層豎向鋼筋及水平鋼筋，以承受彎曲應(yīng)力。同時(shí)要有足夠的重量，使沉井能在自重作用下順利下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高。因而，井壁厚度主要決定于沉井大小、下沉速度以及土壤的力學(xué)性質(zhì)。直墻形。其優(yōu)點(diǎn)是周圍土層能較好地約束井壁，易于控制垂直下沉。接長(zhǎng)井壁亦簡(jiǎn)單，模板

5、能多次使用。 階梯型、內(nèi)側(cè)階梯型。a）、（b豎直的；（c）、（d臺(tái)階形的；（e錐形的；（f倒錐形的 沉井外壁的形式2刃腳 井壁最下端一般都做成刀刃狀的“刃腳”。刃腳的主要功用是減少下沉阻力。刃腳還應(yīng)具有一定的強(qiáng)度，以免下沉過起中損壞。 刃腳底的水平面稱為踏面見圖8-6）。踏面寬度一股為1030cm，視所通過土質(zhì)的軟硬及井壁厚度而定。 a混凝土刃腳；b設(shè)角鋼的刃腳；c尖刃腳沉井刃腳的踏面形式3. 內(nèi)隔墻 內(nèi)隔墻的主要作用是增加沉井在下沉過程中的剛度并減小井壁跨徑。同時(shí)又把整個(gè)沉井分隔成多個(gè)施工井孔取土井），使挖土和下沉可以較均衡地進(jìn)行，也便于沉井偏斜時(shí)的糾偏。內(nèi)隔墻的間距一般不大于56m，厚度一

6、般為0.51.0m。 一般要求隔墻底高出刃腳底面0.51.0m。 4封底及頂蓋 當(dāng)沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)過技術(shù)檢驗(yàn)并對(duì)坑底清理后，即可封底，以防止地下水滲入井內(nèi)。封底可分濕封底即水下澆筑混凝土和干封底兩種。內(nèi)隔墻的間距一般不大于56m，厚度一般為0.51.0m。 如在特殊情況下，預(yù)計(jì)有可能需改用氣壓沉箱時(shí)，亦可預(yù)設(shè)四槽，以便必要時(shí)在該處澆筑鋼筋混凝土蓋板，此時(shí)將沉井改成了沉箱。 5. 底梁和框架 在比較大型的沉井中，如由于使用要求，不能設(shè)置內(nèi)隔墻，則可在沉井底部增設(shè)底梁，并構(gòu)成框架以增加沉井在施工下沉階段和使用階段的整體剛度。 松軟地層中下沉沉井，底梁的設(shè)置還可防止沉井“突沉和“超沉”，便于糾

7、偏和分格封底，以爭(zhēng)取采用干封底。但縱橫底梁不宜過多，以免增加結(jié)構(gòu)造價(jià)，施工費(fèi)時(shí)，甚至增大阻力，影響下沉。 8.2.3 沉井的結(jié)構(gòu)計(jì)算 沉井結(jié)構(gòu)在施工階段必須具有足夠的強(qiáng)度和剛度，以保證沉井能穩(wěn)定、可靠地下沉到擬定的設(shè)計(jì)標(biāo)高。待沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，全部結(jié)構(gòu)澆筑完畢并正式交付使用后，結(jié)構(gòu)的傳力體系、荷載和受力狀態(tài)均與沉井在施工下沉階段很不相同。因而，應(yīng)保證沉井結(jié)構(gòu)在這兩階段中均有足夠的安全度。 沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要環(huán)節(jié)可大致歸納如下： （一沉井建筑平面布置的確定； （二沉井主要尺寸的確定和下沉系數(shù)的驗(yàn)算。 1、參考已建類似的流井結(jié)構(gòu)，初定沉井的幾個(gè)主要尺寸，如沉井平面尺寸、沉井高度、井孔尺寸及井壁厚度等，

8、并估算下沉系數(shù)，以控制沉速； 2、估算沉井的抗浮系數(shù)，以控制底板的厚度等 （三施工階段強(qiáng)度計(jì)算 1井壁板的內(nèi)力計(jì)算； 2刃腳的撓曲計(jì)算； 3. 底橫梁、頂橫梁的內(nèi)力計(jì)算； 4. 其它。（四使用階段的強(qiáng)度計(jì)算包括承受動(dòng)載）1按封閉框架水平方向的或垂直方向的或圓池結(jié)構(gòu)來計(jì)算井壁并配筋2頂板及底板的內(nèi)力計(jì)算及配筋。一、沉井下沉系數(shù)的確定 確定沉井主體尺寸后，即可算出沉井自重，井驗(yàn)算沉井在施工中是否能在自重作用下，克服井壁四周土壤摩擦力和刃腳下土的正面阻力順利下沉。設(shè)計(jì)時(shí)可按“下沉系數(shù)估算。 2qlM25. 110. 11rjRRGK00FfRfnnnhhhhfhfhff21221102qlM二、沉井

9、抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算 沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，即著手進(jìn)行封底工作，鋪設(shè)墊層并澆筑鋼筋混凝土底板，由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)和頂蓋等還未施工，此時(shí)整個(gè)沉井向下荷載為最小。待到內(nèi)部結(jié)構(gòu)，設(shè)備安裝及頂蓋施工完畢，所需時(shí)間可能很長(zhǎng)，而底板下的水壓力能逐漸增長(zhǎng)到靜力水頭，會(huì)對(duì)沉井發(fā)生最大的浮力作用。因而，驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定性，一般可用抗浮系數(shù)K2表示：2qlM1 . 105. 12QRGkj 抗浮系數(shù)K2的大小可由底板的厚度來調(diào)整。所以一般不希望該值過大，以免造成浪費(fèi)。2qlM已建的各種沉井一般都沒有上浮現(xiàn)象。這說明： 沉井上浮時(shí)土的極限摩擦力很大，而一般設(shè)計(jì)估用的數(shù)值往往偏小，因此在驗(yàn)算上浮穩(wěn)定時(shí)以計(jì)入井壁摩擦力較為合理； 在

10、粘性土中，因它的滲透系數(shù)很小，地下水補(bǔ)給非常緩慢，沉井的浮升也必然極為緩慢，在發(fā)生明顯浮升之前，內(nèi)部結(jié)構(gòu)、設(shè)備、頂蓋等重量己經(jīng)作用上去，故不再存在浮升問題。三、刃腳計(jì)算 井壁刃腳部分在下沉過程中經(jīng)常切入土內(nèi)，形成一懸臂作用，因此必須驗(yàn)算刃腳部分向外和向內(nèi)撓曲的懸臂狀態(tài)受力情況，并據(jù)此進(jìn)行刃腳內(nèi)側(cè)和外側(cè)豎向鋼筋和水平鋼筋的配筋計(jì)算。 第一種情況，刃腳向外撓曲的計(jì)算 用一次下沉的沉井，在剛開始下沉?xí)r，刃腳下土壤的正面阻力和內(nèi)側(cè)上體沿著刃腳斜面作用的阻力有將刃腳向外推出的作用。這時(shí)沉入深度較淺，井壁側(cè)面的土壓力幾乎還未發(fā)生。 計(jì)算步驟如下; 計(jì)算井壁沿井壁周長(zhǎng)單位寬度上的沉井自重梭全井高度計(jì)算），不排水挖土?xí)r應(yīng)扣除浸入水中部分的浮力；計(jì)算刃腳自重g按下式計(jì)算：計(jì)算刃腳上的水、土壓力E主動(dòng)土壓力可按朗肯理論