沉井基礎(chǔ)設(shè)計(jì)

1、1沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)東南大學(xué)交通學(xué)院地下工程系東南大學(xué)交通學(xué)院地下工程系童立元童立元2施工人員對(duì)泰州長(zhǎng)江大橋中塔沉井基礎(chǔ)施工人員對(duì)泰州長(zhǎng)江大橋中塔沉井基礎(chǔ)進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè)進(jìn)行混凝土澆筑作業(yè) 34 1 1 概述概述 2 2 沉井構(gòu)造沉井構(gòu)造 3 3 沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 5 1.1 1.1 沉井定義及應(yīng)用范圍沉井定義及應(yīng)用范圍 1.2 1.2 沉井的分類沉井的分類 1.3 1.3 沉井的設(shè)計(jì)原則沉井的設(shè)計(jì)原則 1.4 1.4 沉井的施工步驟沉井的施工步驟 1 1 概述概述6沉井基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ) 將位于地下一定深度的建筑物或建筑將位于地下一定深度的建筑物或建筑物基礎(chǔ)，先在地面制成一個(gè)井筒狀

2、的結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)，先在地面制成一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物（沉井），然后在井壁的圍護(hù)下通過(guò)從物（沉井），然后在井壁的圍護(hù)下通過(guò)從井內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸井內(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，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)構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 1.1 1.1 沉井定義及應(yīng)用范圍沉井定義及應(yīng)用范圍7 沉井基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水沉井基礎(chǔ)廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔等的基礎(chǔ)工程，以及水泵房、地下油庫(kù)、塔等的基礎(chǔ)工程，以及水泵房、地下油庫(kù)、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工作井。作井。 1.1 1.1 沉井定義及應(yīng)

3、用范圍沉井定義及應(yīng)用范圍8 采用沉井基礎(chǔ)，施工時(shí)不需要板樁圍采用沉井基礎(chǔ)，施工時(shí)不需要板樁圍護(hù)，技術(shù)上安全可靠，施工操作方便。比護(hù)，技術(shù)上安全可靠，施工操作方便。比敞口明挖占地面積小，挖土量少，對(duì)鄰近敞口明挖占地面積小，挖土量少，對(duì)鄰近建筑物影響較小。同時(shí)，由于沉井基礎(chǔ)埋建筑物影響較小。同時(shí)，由于沉井基礎(chǔ)埋置較深，穩(wěn)定性好，能支撐較大的荷載。置較深，穩(wěn)定性好，能支撐較大的荷載。近年來(lái)，沉井的施工技術(shù)和施工機(jī)械都有近年來(lái)，沉井的施工技術(shù)和施工機(jī)械都有了很大改進(jìn)，可使地表產(chǎn)生很小的沉降和了很大改進(jìn)，可使地表產(chǎn)生很小的沉降和位移。位移。 1.1 1.1 沉井定義及應(yīng)用范圍沉井定義及應(yīng)用范圍9 1.2

4、 1.2 沉井的分類沉井的分類（1 1） 按下沉環(huán)境可分為陸地沉井和浮式沉井（用按下沉環(huán)境可分為陸地沉井和浮式沉井（用于深水中的施工）；于深水中的施工）；（2 2）按沉井構(gòu)造形式可分為獨(dú)立沉井（多用于獨(dú)立）按沉井構(gòu)造形式可分為獨(dú)立沉井（多用于獨(dú)立深基礎(chǔ)或獨(dú)立深井構(gòu)筑物）和連續(xù)沉井（多用于隧深基礎(chǔ)或獨(dú)立深井構(gòu)筑物）和連續(xù)沉井（多用于隧道工程）；道工程）；（3 3）按沉井平面形式可分為圓形、圓端形、正方形、）按沉井平面形式可分為圓形、圓端形、正方形、矩形和多邊形等，也可分為單孔沉井和多空沉井；矩形和多邊形等，也可分為單孔沉井和多空沉井；（4 4）按沉井制作材料可分為混凝土、鋼筋混凝土、）按沉井制作

5、材料可分為混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、石以及組合式沉井等。鋼、磚、石以及組合式沉井等。101112 1.3 1.3 沉井的設(shè)計(jì)原則沉井的設(shè)計(jì)原則 沉井平面尺寸及其形狀與高度，應(yīng)根據(jù)墩臺(tái)的底面尺沉井平面尺寸及其形狀與高度，應(yīng)根據(jù)墩臺(tái)的底面尺寸、地基承載力及施工要求確定。力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱，受寸、地基承載力及施工要求確定。力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單對(duì)稱，受力合理，施工方便。具體要求為：力合理，施工方便。具體要求為：（1 1） 沉井棱角處宜做成圓角或鈍角，可使沉井在平面框沉井棱角處宜做成圓角或鈍角，可使沉井在平面框架受力狀態(tài)下較少應(yīng)力集中，減少井壁摩阻面積和便于吸架受力狀態(tài)下較少應(yīng)力集中，減少井壁摩阻面積和便于吸泥

6、（不至于形成死角）；泥（不至于形成死角）；（2 2）沉井的長(zhǎng)短邊之比越小越好，以保證下沉?xí)r的穩(wěn)定性；）沉井的長(zhǎng)短邊之比越小越好，以保證下沉?xí)r的穩(wěn)定性；（3 3）為了便于沉井制作和井內(nèi)挖土出土，一般沉井應(yīng)分節(jié)）為了便于沉井制作和井內(nèi)挖土出土，一般沉井應(yīng)分節(jié)制作，每節(jié)高度不宜大于制作，每節(jié)高度不宜大于5m,5m,且不宜小于且不宜小于3m3m。沉井底節(jié)高度。沉井底節(jié)高度除應(yīng)滿足拆除支撐時(shí)沉井的縱向抗彎要求之外，在松軟土除應(yīng)滿足拆除支撐時(shí)沉井的縱向抗彎要求之外，在松軟土層中下沉的沉井，底節(jié)高度不宜大于層中下沉的沉井，底節(jié)高度不宜大于0.8b0.8b（b為沉井寬度）為沉井寬度）13 1.4 1.4 沉井

7、的施工步驟沉井的施工步驟（1 1）場(chǎng)地平整（或筑島）、鋪墊木，制作底節(jié)沉井；）場(chǎng)地平整（或筑島）、鋪墊木，制作底節(jié)沉井；（2 2）拆模，刃腳下一邊填塞砂，一邊對(duì)稱抽拔出墊木；）拆模，刃腳下一邊填塞砂，一邊對(duì)稱抽拔出墊木；（3 3）均勻開挖下沉沉井，底節(jié)沉井下沉完畢；）均勻開挖下沉沉井，底節(jié)沉井下沉完畢；（4） 接筑第二節(jié)沉井，繼續(xù)開挖下沉并接筑下一節(jié)井接筑第二節(jié)沉井，繼續(xù)開挖下沉并接筑下一節(jié)井壁；壁； （5）下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高；）下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高；（6）沉井封底處理；）沉井封底處理；（7）施工井內(nèi)設(shè)施和封頂?shù)取＃┦┕ぞ畠?nèi)設(shè)施和封頂?shù)取?4 1.4 1.4 沉井的施工步驟沉井的施工步驟15 2 2 沉

8、井構(gòu)造沉井構(gòu)造 沉井主要由刃腳、井壁、內(nèi)隔墻、取土沉井主要由刃腳、井壁、內(nèi)隔墻、取土井、凹槽、封底、頂板等部分組成。井、凹槽、封底、頂板等部分組成。16刃腳刃腳 刃腳是井壁下端一般做成刀刃形狀的部刃腳是井壁下端一般做成刀刃形狀的部分，如下圖所示。其作用在于減小沉井的下分，如下圖所示。其作用在于減小沉井的下沉阻力，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的鋼筋混凝土制成。當(dāng)沉的鋼筋混凝土制成。當(dāng)沉井下沉較深且土質(zhì)較堅(jiān)硬時(shí)，刃腳面常以型井下沉較深且土質(zhì)較堅(jiān)硬時(shí)，刃腳面常以型鋼（角鋼或槽鋼）加強(qiáng)。刃腳的底面寬度可鋼（角鋼或槽鋼）加強(qiáng)。刃

9、腳的底面寬度可為為100-200mm100-200mm。在堅(jiān)硬地基上也可做成尖角。在堅(jiān)硬地基上也可做成尖角。刃腳斜面與水平面的交角一般應(yīng)不小于刃腳斜面與水平面的交角一般應(yīng)不小于4545o o。刃腳的高度應(yīng)視井壁的厚度確定，并應(yīng)考慮刃腳的高度應(yīng)視井壁的厚度確定，并應(yīng)考慮便于拔出墊木和挖土便于拔出墊木和挖土。17刃腳刃腳18井壁井壁 井壁即井壁即沉井的外壁，是沉井承擔(dān)其自重沉井的外壁，是沉井承擔(dān)其自重及井外水土壓力的主要部分。井壁厚度應(yīng)根及井外水土壓力的主要部分。井壁厚度應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、施工下沉需要的重力、便于取據(jù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、施工下沉需要的重力、便于取土和清基等因素而定。設(shè)計(jì)時(shí)通常先假定井土和清基等

10、因素而定。設(shè)計(jì)時(shí)通常先假定井壁厚度再進(jìn)行承載力驗(yàn)算，井壁厚度一般為壁厚度再進(jìn)行承載力驗(yàn)算，井壁厚度一般為0.8-1.5m0.8-1.5m。但鋼筋混凝土薄壁沉井及鋼模薄。但鋼筋混凝土薄壁沉井及鋼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。19井壁井壁 鋼筋混凝土井壁中一般應(yīng)配置兩層豎向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，并且還要有靠鋼筋及水平鋼筋，并且還要有靠自重作用能自重作用能順利下沉的足夠重量。順利下沉的足夠重量。 井壁外側(cè)的形式如下圖所示。井壁外側(cè)的形式如下圖所示。20內(nèi)隔墻內(nèi)隔墻 內(nèi)隔墻為內(nèi)隔墻為沉井的分隔墻。作用是加強(qiáng)沉沉井的分隔墻。作用是加強(qiáng)沉井剛度、縮小外

11、壁計(jì)算跨度，同時(shí)又將沉井井剛度、縮小外壁計(jì)算跨度，同時(shí)又將沉井分為多個(gè)取土井，便于掌握挖土位置以控制分為多個(gè)取土井，便于掌握挖土位置以控制下沉的方向。內(nèi)隔墻的間距一般不大于下沉的方向。內(nèi)隔墻的間距一般不大于5-6m5-6m，厚度一般為厚度一般為0.5-1.0m0.5-1.0m?？紤]到內(nèi)隔墻既要對(duì)?？紤]到內(nèi)隔墻既要對(duì)刃腳懸臂起支撐作用，又不宜受到土的支撐，刃腳懸臂起支撐作用，又不宜受到土的支撐，妨礙沉井下沉，因此，一般要求內(nèi)隔墻底面妨礙沉井下沉，因此，一般要求內(nèi)隔墻底面高出刃腳底面高出刃腳底面0.5-1.0m。但當(dāng)沉井穿越極軟弱。但當(dāng)沉井穿越極軟弱的的土層時(shí)，為防止沉井土層時(shí)，為防止沉井“突沉突

12、沉”，也可將內(nèi)，也可將內(nèi)隔墻底面做成與刃腳底面平齊。隔墻底面做成與刃腳底面平齊。21取土井取土井 取土井在平面上應(yīng)沿沉井的中軸線對(duì)稱布置，取土井在平面上應(yīng)沿沉井的中軸線對(duì)稱布置，以利于沉井均勻下沉，并便于校正傾斜和偏移以利于沉井均勻下沉，并便于校正傾斜和偏移。取土井大小由取土方法而定，采用挖土斗取土?xí)r，取土井大小由取土方法而定，采用挖土斗取土?xí)r，應(yīng)能保證挖土斗的自由升降，其最小邊長(zhǎng)不宜小應(yīng)能保證挖土斗的自由升降，其最小邊長(zhǎng)不宜小于于2.5m 。在沉井下沉完畢并封底后，如作基礎(chǔ)用，。在沉井下沉完畢并封底后，如作基礎(chǔ)用，則取土井可填以素混凝土、片石混凝土或填砌片則取土井可填以素混凝土、片石混凝土或

13、填砌片石；在無(wú)冰凍地區(qū)也可以采用粗砂或砂礫填料；石；在無(wú)冰凍地區(qū)也可以采用粗砂或砂礫填料；當(dāng)作用在墩臺(tái)上的外力不大時(shí)，也可采用空心沉當(dāng)作用在墩臺(tái)上的外力不大時(shí)，也可采用空心沉井。但在砂礫填心和空心沉井的頂面均須設(shè)置鋼井。但在砂礫填心和空心沉井的頂面均須設(shè)置鋼筋混凝土蓋板，蓋板厚度應(yīng)由計(jì)算確定。筋混凝土蓋板，蓋板厚度應(yīng)由計(jì)算確定。22凹槽凹槽 沉井內(nèi)設(shè)凹槽是為了使封底混凝土嵌沉井內(nèi)設(shè)凹槽是為了使封底混凝土嵌入井壁。形成整體，將傳至沉井壁上的力入井壁。形成整體，將傳至沉井壁上的力更好地傳遞至封底混凝土底面。同時(shí)，當(dāng)更好地傳遞至封底混凝土底面。同時(shí)，當(dāng)遇到意外困難，還可在凹槽處澆筑鋼筋混遇到意外困難

14、，還可在凹槽處澆筑鋼筋混凝土蓋板，將沉井改為沉箱。凹槽水平方凝土蓋板，將沉井改為沉箱。凹槽水平方向深約向深約0.15-0.25m,高約高約1.0m,其底面距刃腳其底面距刃腳底面一般大于底面一般大于1.5m。23射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組（1）射水管組）射水管組當(dāng)沉井下沉較深，并估計(jì)土的摩阻力較大，當(dāng)沉井下沉較深，并估計(jì)土的摩阻力較大，下沉?xí)欣щy時(shí)，可在下沉?xí)欣щy時(shí)，可在沉井壁中埋設(shè)射水沉井壁中埋設(shè)射水管，管口設(shè)在刃腳下端和井壁外側(cè)。射水管，管口設(shè)在刃腳下端和井壁外側(cè)。射水管應(yīng)均勻布置在井壁橫向四周，并將其連管應(yīng)均勻布置在井壁橫向四周，并將其連成沿沉井平

15、面中軸線對(duì)稱的互相獨(dú)立的四成沿沉井平面中軸線對(duì)稱的互相獨(dú)立的四組。這樣通過(guò)每組水管的水壓力大小和水組。這樣通過(guò)每組水管的水壓力大小和水量可調(diào)整沉井的下沉方向和下沉速率。量可調(diào)整沉井的下沉方向和下沉速率。24射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組（2）探測(cè)管）探測(cè)管 在平面尺寸較大，且不排水下沉較深在平面尺寸較大，且不排水下沉較深的沉井中可設(shè)置探測(cè)管。一般采用直徑的沉井中可設(shè)置探測(cè)管。一般采用直徑200-500mm的鋼管或在井壁中預(yù)制管道。作用的鋼管或在井壁中預(yù)制管道。作用是探測(cè)刃腳和內(nèi)隔墻底面下的泥面標(biāo)高。是探測(cè)刃腳和內(nèi)隔墻底面下的泥面標(biāo)高。沉井水下封底后，可用作刃腳

16、和內(nèi)隔墻下沉井水下封底后，可用作刃腳和內(nèi)隔墻下封底混凝土的質(zhì)量檢查孔。封底混凝土的質(zhì)量檢查孔。25射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組（3）氣管）氣管 當(dāng)采用空氣幕下沉沉井時(shí)，可沿井壁外緣埋當(dāng)采用空氣幕下沉沉井時(shí)，可沿井壁外緣埋設(shè)內(nèi)徑設(shè)內(nèi)徑25mm的硬塑料管作為氣管?？諝饽坏脑挠菜芰瞎茏鳛闅夤堋？諝饽坏脑硎穷A(yù)先埋設(shè)在井壁四周理是預(yù)先埋設(shè)在井壁四周 的氣管中壓入高壓空氣，的氣管中壓入高壓空氣，此高壓空氣由設(shè)在井壁上的噴氣孔噴出，并沿井此高壓空氣由設(shè)在井壁上的噴氣孔噴出，并沿井壁外表面上升溢出地面，從而在井壁周圍形成一壁外表面上升溢出地面，從而在井壁周圍形成一層松動(dòng)

17、的含有氣體與水的液化土層，此含氣土層層松動(dòng)的含有氣體與水的液化土層，此含氣土層如同幕帳一般圍繞著沉井，故稱之為空氣幕。如同幕帳一般圍繞著沉井，故稱之為空氣幕。26射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組射水管組、探測(cè)管、氣管和壓漿管組（4）壓漿管）壓漿管 當(dāng)采用泥漿套技術(shù)下沉沉井時(shí)，壓漿管的布當(dāng)采用泥漿套技術(shù)下沉沉井時(shí)，壓漿管的布置可采用外管法或內(nèi)管法。外管法是在井壁內(nèi)測(cè)置可采用外管法或內(nèi)管法。外管法是在井壁內(nèi)測(cè)或外側(cè)布置管徑為或外側(cè)布置管徑為38-50mm的壓漿管，間距為的壓漿管，間距為3-4m，一般用于薄壁沉井。內(nèi)管法是在井壁內(nèi)預(yù)制，一般用于薄壁沉井。內(nèi)管法是在井壁內(nèi)預(yù)制孔道，其間距為孔道，其間距

18、為3-4m，一般用于厚壁沉井。，一般用于厚壁沉井。27封底封底 沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，基底經(jīng)校驗(yàn)?zāi)艹辆鲁恋皆O(shè)計(jì)標(biāo)高，基底經(jīng)校驗(yàn)?zāi)軡M足設(shè)計(jì)要求后，當(dāng)井中的水能被排干，滿足設(shè)計(jì)要求后，當(dāng)井中的水能被排干，即滲水量上升速度小于或等于即滲水量上升速度小于或等于6mm/min時(shí)，時(shí)，排干水后用排干水后用C15或或C20普通混凝土澆筑；當(dāng)普通混凝土澆筑；當(dāng)井中的滲水量上升速度大于井中的滲水量上升速度大于6mm/min時(shí)，時(shí)，宜采用導(dǎo)管法澆筑宜采用導(dǎo)管法澆筑C20水下混凝土封底。封水下混凝土封底。封底混凝土的厚度按其承載力條件計(jì)算確定，底混凝土的厚度按其承載力條件計(jì)算確定，一般其頂面應(yīng)高出凹槽頂面一般其頂面應(yīng)高出凹槽頂面0.5m。2829