基礎(chǔ)工程2013第6章2.0

基礎(chǔ)工程第六章主講教師曹志軍第六章沉井及其它深基礎(chǔ)第六章沉井及其它深基礎(chǔ)第一節(jié)概述第二節(jié)沉井的類型及一般沉井的構(gòu)造第三節(jié)沉井的施工第四節(jié)沉井的設(shè)計(jì)計(jì)算第五節(jié)沉箱基礎(chǔ)第六節(jié)墩基礎(chǔ)第七節(jié)樁箱、樁筏基礎(chǔ)第八節(jié)地下連續(xù)墻井箱基礎(chǔ)第六章（一）

要求：掌握沉井基礎(chǔ)的類型和結(jié)構(gòu)掌握常用施工方法了解沉井設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)沉井的類型及一般沉井的構(gòu)造第三節(jié)沉井的施工第四節(jié)沉井的設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié)概述一、深基礎(chǔ)的應(yīng)用與特點(diǎn)二、沉井的概念、作用和使用條件一、深基礎(chǔ)的應(yīng)用與特點(diǎn)1.埋置深度大

2.深基礎(chǔ)的地基承載力高

特點(diǎn)3.深基礎(chǔ)施工需專門(mén)設(shè)備

4.深基礎(chǔ)技術(shù)復(fù)雜

6.深基礎(chǔ)的造價(jià)高，應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析

5.深基礎(chǔ)的工期長(zhǎng)

沉井是井筒狀的結(jié)構(gòu)物。它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)過(guò)混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(tái)或其他結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。二、沉井的概念、作用和使用條件沉井平面長(zhǎng)69米，寬51米，下沉深度為58米，體積20.4萬(wàn)立方米,列世界最大沉井。(列世界第２的美國(guó)費(fèi)雷澤諾橋的沉井體積為15萬(wàn)立方米)江陰長(zhǎng)江公路大橋北錨沉井1.工程應(yīng)用大型鋼殼沉井

過(guò)黃浦江倒虹管沉井寶山鋼鐵廠取水泵房工程

應(yīng)用范圍

橋墩、錨碇、礦用豎井、地下泵房、水池、油庫(kù)、地下設(shè)備基礎(chǔ)、盾構(gòu)隧道、頂管的工作井和接收井等。

依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)過(guò)混凝土封底并填塞孔，最后成為結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的井筒狀結(jié)構(gòu)。2.沉井的定義3.沉井基礎(chǔ)的特點(diǎn)

(1)埋置深度大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，承載面積大，承載力高(垂直與水平)；

(2)既可作基礎(chǔ)，又可作施工時(shí)的擋土和擋水圍堰結(jié)構(gòu)物；

(3)施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物影響較小；

(4)內(nèi)部空間可進(jìn)一步利用。4.沉井的缺點(diǎn)

(1)施工工期較長(zhǎng)；

(2)施工技術(shù)要求高；

(3)施工中易發(fā)生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等。5.沉井的適用條件

(1)上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，做擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖工作量大，以及支撐困難，但在一定深度下有好的持力層，采用沉井基礎(chǔ)與其他深基礎(chǔ)相比較，經(jīng)濟(jì)上較為合理時(shí)；

(2).在山區(qū)河流中，雖然土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工時(shí)；

(3)巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰有困難時(shí)。第二節(jié)沉井的類型及一般沉井的構(gòu)造一、沉井的分類二、一般沉井的構(gòu)造三、浮運(yùn)沉井的構(gòu)造一、沉井的分類（一）沉井按施工分類（二）沉井按形狀分類(三)沉井按建筑材料分類（一）.沉井按施工分類

一、沉井的分類1.一般沉井指就地制造下沉的沉井，這種沉井是在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基礎(chǔ)位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。2.浮運(yùn)沉井在深水區(qū)筑島有困難或不經(jīng)濟(jì)，或有礙通航，當(dāng)河流流速不大時(shí)，可采用岸邊澆筑浮運(yùn)就位下沉的方法，這類沉井稱為浮運(yùn)沉井或浮式沉井。（二）沉井按形狀分類

1.按沉井的平面形狀分類平面形狀有：圓形、矩形、圓端形等井孔的布置方式有：?jiǎn)慰住㈦p孔、多孔。

1．按沉井的平面形狀分類2．按沉井的立面形狀分類2.按沉井的立面形狀主要有豎直式、臺(tái)階式及傾斜式等。

(三)沉井按建筑材料分類1．混凝土沉井2．鋼筋混凝土沉井3．竹筋混凝土沉井4．鋼沉井二、一般沉井的構(gòu)造（一）沉井的平面形狀及尺寸（二）井孔的布置及大?。ㄈ┏辆母叨龋ㄋ模┚?/p>

（五）刃腳

（六）隔墻（七）射水管組和探測(cè)管（八）凹槽（九）井頂圍堰（十）封底混凝土（十一）頂蓋①井壁厚度0.4～1.2m；承受水土壓力。

②刃腳

寬度10～20cm

，高度約1.5m（濕封底）或0.6m（干封底），內(nèi)側(cè)傾角45

～60

；沖切硬土，減小端部阻力。③內(nèi)隔墻厚度約0.5m，底面高出井壁刃腳踏面0.5～1m，增加沉井剛度、改善井壁受力條件、挖土均衡，便于糾偏。④井孔寬度（直徑）不宜小于3m，挖土、排土場(chǎng)所和通道。⑤井壁凹槽槽高約1.0m，深度0.15~0.25m，增加封底混凝土、底版與井壁連接。⑥預(yù)埋射水管

下沉困難時(shí)減阻。⑦封底（底板）

沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)檢驗(yàn)和坑底清理后澆注的混凝土底版。分為干封和濕封（水下澆灌混凝土）兩種。二、一般沉井的構(gòu)造

設(shè)計(jì)計(jì)算的主要構(gòu)件

a）直壁式b）臺(tái)級(jí)式刃腳井壁底梁和框架

當(dāng)不能設(shè)置內(nèi)隔墻而沉井又較大時(shí)，常常在沉井底部增設(shè)底梁或因沉井過(guò)高，常常在沉井不同高度處設(shè)置縱橫梁構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)。

三、浮運(yùn)沉井的構(gòu)造浮運(yùn)沉井有不帶氣筒的浮運(yùn)沉井和帶氣筒的浮運(yùn)沉井及帶臨時(shí)性井底的浮運(yùn)沉井。

1．不帶氣筒的浮運(yùn)沉井不帶氣筒的浮式沉井適應(yīng)于水深較淺、流速不大、河床較平、沖刷較小的自然條件。一般在岸邊制造，通過(guò)滑道拖拉下水，浮運(yùn)到墩位，再接高下沉到河床。這種沉井可用鋼、木、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)及水泥等材料組合。2．帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井適用于水深流急的巨型沉井。圖5-9為一帶鋼氣筒的圓形浮運(yùn)沉井構(gòu)造圖，它主要由雙壁的沉井底節(jié)、單壁鋼殼、鋼氣筒等組成。3、帶臨時(shí)性井底的浮運(yùn)沉井

圖6—3—18帶臨時(shí)性井底的浮運(yùn)沉井

第三節(jié)沉井的施工1．整平場(chǎng)地2．制造第一節(jié)沉井3．拆模及抽墊4．挖土下沉5．接高沉井6．筑井頂圍堰7．地基檢驗(yàn)和處理8．封底、充填井孔及澆筑頂蓋一般可分為旱地施工、水中筑島施工及浮運(yùn)沉井施工一、旱地上沉井的施工圖6—3—6填土內(nèi)模圖6—3—7挖土內(nèi)模

大型沉井下沉施工中二、水中沉井的施工1．筑島法2．浮運(yùn)沉井施工1．筑島法圖6—3—2人工島2．浮運(yùn)沉井施工圖6—3—14浮船搭架制作沉井深圳水庫(kù)鋼殼沉井施工

三、沉井下沉過(guò)程中遇到的問(wèn)題及處理1．沉井發(fā)生傾斜和偏移2．沉井下沉困難1．沉井發(fā)生傾斜和偏移偏斜原因主要有：土島表面松軟，使沉井下沉不均，河底土質(zhì)軟硬不勻；挖土不對(duì)稱；井內(nèi)發(fā)生流砂，沉井突然下沉，刃腳遇到障礙物頂住而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；井內(nèi)挖除的土堆壓在沉井外一側(cè)，沉井受壓偏移或水流將沉井一側(cè)土沖空等。沉井如發(fā)生傾斜可采用下述方法糾正：在沉井高的一側(cè)集中挖土；在低的一側(cè)回填砂石；在沉井高的一側(cè)加重物或用高壓射水沖松土層；必要時(shí)可在沉井頂面施加水平力扶正。糾正沉井中心位置發(fā)生偏移的方法是先使沉井傾斜，然后均勻除土，使沉井底中心線下沉至設(shè)計(jì)中心線后，再進(jìn)行糾偏。在刃腳遇到障礙物的情況，必須予以清除后再下沉。清除方法可以是人工排除，如遇樹(shù)根或鋼材可鋸斷或燒斷，遇大孤石宜用少量炸藥炸碎，以免損壞刃腳。在不能排水的情況下，由潛水工進(jìn)行水下切割或水下爆破。

2．沉井下沉困難這主要是由于沉井自身重力克服不了井壁摩阻力，或刃腳下遇到大的障礙物所致。

(1)增加沉井自重可提前澆筑上一節(jié)沉井，以增加沉井自重，或在沉井頂上壓重物（如鋼軌、鐵塊或砂袋等）迫使沉井下沉。對(duì)不排水下沉的沉井，可以抽出井內(nèi)的水以增加沉井自重，用這種方法要保證土不會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。

(2）減小沉井外壁的摩阻力減小沉井外壁摩阻力的方法是：可以將沉井設(shè)計(jì)成階梯形、鐘形，或在施工中盡量使外壁光滑；亦可在井壁內(nèi)埋設(shè)高壓射水管組，利用高壓水流沖松井壁附近的土，且水流沿井壁上升而潤(rùn)滑井壁，使沉井摩阻力減小。以上幾項(xiàng)措施在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)充分考慮。在刃腳下挖空的情況，可采用炸藥，利用炮振使沉井下沉，這種方法對(duì)沉井快沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)效果較好，但要避免振壞沉井，用藥量要少，次數(shù)不宜太多。近年來(lái)，對(duì)下沉較深的沉井，為了減小井壁摩阻力常采用泥漿潤(rùn)滑套或壁后壓氣沉井的方法。沉井的設(shè)計(jì)與計(jì)算包括沉井尺寸擬定及驗(yàn)算；沉井在施工完畢后，由于它本身就是結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)，就應(yīng)按實(shí)體基礎(chǔ)的要求進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)算；而在施工過(guò)程中，沉井是擋土、擋水的結(jié)構(gòu)物，因而還要按施工要求對(duì)沉井本身進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算。即沉井的設(shè)計(jì)與計(jì)算包括沉井基礎(chǔ)與沉井結(jié)構(gòu)兩方面的設(shè)計(jì)與計(jì)算。

第四節(jié)沉井的設(shè)計(jì)與計(jì)算

一、沉井尺寸的確定1、沉井高度沉井頂面和底面兩個(gè)標(biāo)高之差即為沉井的高度。沉井的底面標(biāo)高須根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載、水文地質(zhì)條件及各土層的承載力等確定。沉井基礎(chǔ)的頂面（墩底）要求埋在地面下0.2m或在地下水位以下0.5m。較高的沉井應(yīng)分節(jié)制造和下沉，每節(jié)高度不宜大于5m，對(duì)底節(jié)沉井若是在松軟土層中下沉?xí)r，還不應(yīng)大于沉井寬度的0.8倍。若底節(jié)沉井高度過(guò)高，沉井過(guò)重，會(huì)給制模、筑島時(shí)島面處理、抽除墊木下沉等帶來(lái)困難。2、確定沉井平面形狀和尺寸沉井的平面形狀常決定于其上建筑物或墩（臺(tái)）底部的形狀。對(duì)矩形或圓端形墩，可采用相應(yīng)形狀的沉井。采用矩形沉井時(shí)，為保證下沉的穩(wěn)定性，沉井的長(zhǎng)邊與短邊之比不宜大于3。當(dāng)墩的長(zhǎng)寬比較為接近時(shí)，可采用方形或圓形沉井。為了挖土方便，取土井寬度一般不小于2.5m，取土井應(yīng)沿沉井中心線對(duì)稱布置。沉井頂面尺寸為墩（臺(tái)）身底部尺寸加襟邊寬度。襟邊寬度不宜小于0.2m，也不宜小于沉井全高的2%，浮運(yùn)沉井不小于0.4m。如沉井頂面需設(shè)置圍堰，其襟邊寬度根據(jù)圍堰構(gòu)造還需加大。墩（臺(tái)）身邊緣應(yīng)盡可能支承于井壁上或蓋板支承面上，對(duì)井孔內(nèi)不以混凝土填實(shí)的空心沉井不允許墩（臺(tái)）身全部置于井孔位置上。井壁厚度一般為0.7—1.5m（對(duì)一些泵房等小沉井，井壁也可用0.3--0.4m），內(nèi)隔墻厚度為0.5m左右。根據(jù)沉井施工要求，其井壁及內(nèi)墻要有足夠的厚度，使沉井在自重作用下能克服側(cè)面摩阻力而順利下沉。

沉井作為整體深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)主要是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、荷載大小以及水文、地質(zhì)情況，結(jié)合沉井的構(gòu)造要求及施工方法，擬定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后進(jìn)行沉井基礎(chǔ)的計(jì)算。沉井基礎(chǔ)的計(jì)算，根據(jù)它的埋置深度可用兩種不同的計(jì)算方法。

二、沉井作為整體深基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)與計(jì)算第四節(jié)沉井的設(shè)計(jì)與計(jì)算

當(dāng)沉井埋置深度在最大沖刷線以下較淺僅數(shù)米時(shí)，這時(shí)可以不考慮基礎(chǔ)側(cè)面土的橫向抗力影響，而按淺基礎(chǔ)設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)定，分別驗(yàn)算地基強(qiáng)度、沉井基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和沉降，使它符合容許值的要求；當(dāng)沉井基礎(chǔ)埋置深度較大時(shí)，由于埋置在土體內(nèi)較深，不可忽略沉井周圍土體對(duì)沉井的約束作用，因此在驗(yàn)算地基應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性時(shí)，需要考慮基礎(chǔ)側(cè)面土體彈性抗力的影響。

假定沉井基礎(chǔ)在橫向外力作用下只能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)而無(wú)撓曲變形。因此，可按剛性樁計(jì)算內(nèi)力和土抗力，即相當(dāng)于“m”法中

h

2.5的情況。

（一）一般要求（二）橋梁沉井基礎(chǔ)驗(yàn)算內(nèi)容（二）橋梁沉井基礎(chǔ)驗(yàn)算內(nèi)容橋梁沉井基礎(chǔ)通常需考慮沉井側(cè)壁土體彈性抗力，按剛性樁的方法計(jì)算。這種計(jì)算方法的基本假定條件是：

1）地基土作為彈性變形介質(zhì)，水平向地基系數(shù)隨深度成正比例增加；

2）不考慮基礎(chǔ)與土之間的粘著力和摩阻力；

3）沉井基礎(chǔ)的剛度與土的剛度之比可認(rèn)為是無(wú)限大。根據(jù)基礎(chǔ)底面的地質(zhì)情況，又可分為非巖石地基和巖石地基兩種情況，分析計(jì)算沉井基礎(chǔ)考慮土體彈性抗力的基礎(chǔ)側(cè)面水平壓應(yīng)力、基底應(yīng)力和基底截面彎距。

1、非巖石地基上沉井基礎(chǔ)的計(jì)算

沉井基礎(chǔ)受到水平力H及偏心豎向力N作用。將水平力H及偏心豎向力N引起的力矩等效轉(zhuǎn)換成水平力H距離基底

的作用：

先討論沉井在水平力H作用下的情況，水平力的作用下，沉井將圍繞位于地面下z0深度處的A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)一

角，地面下深度z處沉井基礎(chǔ)產(chǎn)生的水平位移

x和土的橫向抗力

zx分別為：

x=(z0－z)tg

zx=

x

Cz=m

z(z0－z)tg

式中z0——轉(zhuǎn)動(dòng)中心A離地面的距離；土的橫向抗力沿深度為二次拋物線變化。

基礎(chǔ)底面處的壓應(yīng)力，考慮到該水平面上的豎向地基系數(shù)C0不變，故壓應(yīng)力圖形與基礎(chǔ)豎向位移圖相似。

式中C0不得小于10m0，d為基底寬度或直徑。

ΣX＝0ΣM＝0在上述三個(gè)公式中，有兩個(gè)未知數(shù)z0和

，要求解其值，可建立兩個(gè)平衡方程式，即式中：W為基底的截面模量。求得z0、ω（tanω），進(jìn)而求得

當(dāng)有豎向荷載N及水平力H同時(shí)作用時(shí)，則基底邊緣處的壓應(yīng)力為

式中A0——基礎(chǔ)底面積。離地面或最大沖刷線以下z深度處基礎(chǔ)截面上的彎矩

可以認(rèn)為基底不產(chǎn)生水平位移，則基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)中心A與基底中心相吻合，即z0＝h。地面下z深度處產(chǎn)生的水平位移Δx和土的橫向抗力

zx分別為

Δx=(h－z)tg

zx＝mzΔx

＝mz(h－z)tg

基底邊緣處的豎向應(yīng)力為

2、基底嵌入基巖內(nèi)的沉井上述公式中只有一個(gè)未知數(shù)

，故只需建立一個(gè)彎矩平衡方程便可解出值

。由彎矩平衡方程ΣMA＝0便可解出值

，進(jìn)一步求得：

式中

基底邊緣處的應(yīng)力為再根據(jù)ΣX＝0，可求出嵌入處未知的水平阻力P

3、驗(yàn)算基底計(jì)算最大壓應(yīng)力不應(yīng)超過(guò)沉井底面處地基土的設(shè)計(jì)承載力[

]h。即

max

[

]h

1.）基底應(yīng)力驗(yàn)算橫向計(jì)算

zx值應(yīng)小于沉井周圍土的極限抗力值。極限抗力值計(jì)算方法：當(dāng)基礎(chǔ)在外力作用下產(chǎn)生位移時(shí)，在深度z處基礎(chǔ)一側(cè)產(chǎn)生主動(dòng)土壓力強(qiáng)度pa，而被擠壓一側(cè)土就受到被動(dòng)土壓力強(qiáng)度pP，故其極限抗力，以土壓力表達(dá)為

zx

pp-pa

2.）橫向抗力驗(yàn)算由朗金土壓力理論可知式中

為土的容重，

和c分別為內(nèi)摩擦角和粘聚力。橋梁結(jié)構(gòu)中，根據(jù)試驗(yàn)知道出現(xiàn)最大的橫向抗力大致在z=h/3和z=h處，即

式中——相應(yīng)于z=h/3深度處的土橫向抗力；

——相應(yīng)于z=h深度處的土橫向抗力；h為基礎(chǔ)的埋置深度；

基礎(chǔ)在水平力和力矩作用下，墩臺(tái)頂面會(huì)產(chǎn)生水平位移

。

由地面處的水平位移z0tg

，地面到墩臺(tái)頂范圍h2內(nèi)的水平位移h2tg

，在h2范圍內(nèi)墩臺(tái)身彈性撓曲變形引起的墩臺(tái)頂水平位移

0，三部分組成。

=(z0+h2)tg

+

0

1——取決于上部結(jié)構(gòu)形式的系數(shù)，一般

1=1，對(duì)于拱橋

1=0.7；

2——考慮恒載對(duì)基礎(chǔ)底面重心所產(chǎn)生的彎矩Mg在總彎矩M中所占百分比的系數(shù)，即

3.）墩臺(tái)頂面水平位移驗(yàn)算現(xiàn)行橋梁規(guī)范中規(guī)定：墩臺(tái)頂面的水平位移

應(yīng)符合下列要求：式中，L為相鄰跨中最小跨的跨度(m)，當(dāng)跨度L<25m時(shí)，L按25m計(jì)算?？紤]到轉(zhuǎn)角一般均很小，可令tg

=

。如果沉井基底嵌入基巖內(nèi)，z0＝h。從底節(jié)沉井拆除墊木，直至上部結(jié)構(gòu)修筑完成開(kāi)始使用以及營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，沉井均受到不同外力的作用。因此，沉井的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度必須滿足各階段最不利受力情況的要求。針對(duì)沉井各部分在施工過(guò)程中的最不利受力情況，首先擬出相應(yīng)的計(jì)算圖式，然后計(jì)算截面應(yīng)力，進(jìn)行必要的配筋，保證井體結(jié)構(gòu)在施工各階段中的強(qiáng)度和穩(wěn)定。

三、沉井施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)計(jì)算沉井結(jié)構(gòu)在施工過(guò)程中主要進(jìn)行下列驗(yàn)算。（一）沉井自重下沉驗(yàn)算（二）第一節(jié)沉井豎向撓曲驗(yàn)算（三）沉井刃腳計(jì)算1．刃腳豎向受力分析2．刃腳水平受力分析（四）井壁受力計(jì)算1．井壁水平內(nèi)力計(jì)算2．井壁垂直受拉計(jì)算（五）沉井封底及頂蓋的計(jì)算1、封底混凝土計(jì)算2、鋼筋混凝土蓋板的計(jì)算在確定沉井主體尺寸后，即可算出沉井自重，驗(yàn)算在沉井施工下沉?xí)r，保證在自重作用下克服井壁摩阻力Rf而順利下沉，亦即下沉系數(shù)K1應(yīng)為：

式中G——沉井在各種施工階段時(shí)的總自重，kN；

B——下沉過(guò)程中地下水的總浮力，kN；

Rf——井壁總摩阻力，kN；

三、沉井施工過(guò)程的結(jié)構(gòu)計(jì)算（一）沉井自重下沉驗(yàn)算在下沉過(guò)程中，構(gòu)成K1的分子和分母不斷變化，因此不僅要確定最終狀態(tài)下，而且應(yīng)跟蹤整個(gè)下沉過(guò)程中K1值的變化規(guī)律。如：沉井在軟弱土層中接高時(shí)有突沉可能，應(yīng)根據(jù)施工情況進(jìn)行下沉穩(wěn)定驗(yàn)算：式中——下沉穩(wěn)定系數(shù)，一般取0.8～0.9。

R1——刃腳踏面及斜面下土的支承力，kN；

R2——隔墻和底梁下土的支承力，kN。

K1——下沉系數(shù)，一般為1.05～1.25。對(duì)位于淤泥質(zhì)土層中沉井宜取小值；位于其它土層的沉井可取較大值。當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，在進(jìn)行封底并抽除井內(nèi)積水后，而內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)備尚未安裝，井外按各個(gè)時(shí)期出現(xiàn)的最高地下水位驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定：

式中K2——抗浮安全系數(shù)，一般取1.05～1.1。在不計(jì)井壁摩阻力時(shí)，可取1.05。

B’——封底后沉井所受的總浮力，kN；當(dāng)不能要求時(shí)，可選擇下列措施直至滿足要求：加大井壁厚度或調(diào)整取土井尺寸；如為不排水下沉者，則下沉到一定深度后可采用排水下沉；增加附加荷載或射水助沉；采用泥漿潤(rùn)滑套或壁后壓氣法等措施。（二）第一節(jié)沉井豎向撓曲驗(yàn)算第一節(jié)沉井在抽除墊木及挖土下沉過(guò)程中，沉井可按承受自重的梁計(jì)算井壁產(chǎn)生的豎向撓曲應(yīng)力。如撓曲應(yīng)力超過(guò)了沉井材料的容許限值，就應(yīng)增加第一節(jié)沉井高度或在井壁內(nèi)設(shè)置橫向鋼筋，以防止沉井豎向開(kāi)裂。驗(yàn)算時(shí)應(yīng)采用的第一節(jié)沉井的支承點(diǎn)位置與沉井的施工方法有關(guān).1．排水挖土下沉由于沉井是排水挖土下沉，所以不論在抽除刃腳下墊木以及在整個(gè)挖土下沉過(guò)程中，都能很好地控制沉井的支承點(diǎn)。為了使井體撓曲應(yīng)力盡可能小些，支點(diǎn)距離可以控制在最有利的位置處。對(duì)矩形及圓端形沉井而言，是使其支點(diǎn)和跨中點(diǎn)的彎矩大致相等。如沉井長(zhǎng)寬比大于1.5，支點(diǎn)設(shè)在長(zhǎng)邊上，支點(diǎn)間距可采用0.7L，L為沉井長(zhǎng)度，如圖5-20，以此驗(yàn)算沉井井壁頂部和下部彎曲抗拉的強(qiáng)度，防止開(kāi)裂。圓形沉井四個(gè)支點(diǎn)可布置在兩個(gè)相互垂直線上的端點(diǎn)處。

2．不排水挖土下沉

由于井孔中有水，挖土可能不均勻，支點(diǎn)設(shè)置也難控制，沉井下沉過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)最不利的支承情況。對(duì)矩形及圓端形沉井，支點(diǎn)在長(zhǎng)邊的中點(diǎn)上，如圖5-20b），另一種情況支點(diǎn)在四個(gè)角上，如圖5-20c）；對(duì)于圓形沉井，兩個(gè)支點(diǎn)位于一直徑上。圖5-20a)和b)情況使沉井成為一懸臂梁，在支點(diǎn)處，沉井頂部可能產(chǎn)生豎向開(kāi)裂；而圖5-20c）使沉井成為一簡(jiǎn)支梁，跨中彎矩最大，沉井下部豎向可能開(kāi)裂。這兩種情況均應(yīng)對(duì)長(zhǎng)邊跨中附近最小截面上下緣進(jìn)行驗(yàn)算。

若底節(jié)沉井內(nèi)隔墻的跨度較大，還需驗(yàn)算內(nèi)隔墻的抗拉強(qiáng)度。內(nèi)隔墻最不利的受力情況是下部土已挖空，第二節(jié)沉井的內(nèi)墻已澆筑，但未凝固。這時(shí)，內(nèi)隔墻成為兩端支承在井壁上的梁，承受了本身重力以及上部第二節(jié)沉井內(nèi)隔墻和模板等重力。如驗(yàn)算結(jié)果可能使內(nèi)隔墻下部產(chǎn)生豎向開(kāi)裂，應(yīng)采取措施，或布置水平向鋼筋，或在澆筑第二節(jié)沉井時(shí)內(nèi)隔墻底部回填砂石并夯實(shí)，使荷載傳至填土上。（三）沉井刃腳計(jì)算1．刃腳豎向受力分析2．刃腳水平受力分析沉井刃腳相當(dāng)于是三面固定，一面自由的雙向板，為簡(jiǎn)化計(jì)算一方面可看作固著在刃腳根部處的懸臂梁，梁長(zhǎng)等于井壁刃腳斜面部分的高度；另一方面，刃腳又可看作為一個(gè)封閉的水平框架。因此，作用在刃腳側(cè)面上的水平外力將由懸臂梁和框架來(lái)共同承擔(dān)，也即部分水平外力是垂直向傳至刃腳根部，余下部分由框架承擔(dān)。1、刃腳豎向受力分析

刃腳豎向受力情況一般截取單位寬度井壁來(lái)分析，把刃腳視為固定在井壁上的懸臂梁，梁的跨度即為刃腳高度。(1)刃腳向外撓曲的內(nèi)力計(jì)算刃腳切入土中一定深度，由于沉井自重作用，在刃腳斜面上便產(chǎn)生了土的抵抗力，它使刃腳向外撓曲。這種最不利情況是刃腳斜面上土的抵抗力最大，而井壁外的土壓力及水壓力最小時(shí)，具體應(yīng)根據(jù)沉井的構(gòu)造、土層情況及施工情況分析確定。一般近似認(rèn)為在沉井下沉施工過(guò)程中，刃腳內(nèi)側(cè)切入土中深度約1.Om，上節(jié)沉井均已接上，且沉井上部露出地面或水面約一節(jié)沉井高度時(shí)，為最不利情況，以此來(lái)計(jì)算刃腳的向外撓曲彎矩。(2)刃腳向內(nèi)撓曲的內(nèi)力計(jì)算計(jì)算刃腳向內(nèi)撓曲的最不利情況是沉井已下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，刃腳下的土已挖空而尚未澆筑封底混凝土（圖5-22），這時(shí)，將刃腳作為根部固定在井壁的懸壁梁，計(jì)算最大的向內(nèi)彎矩。

2.刃腳水平鋼筋的計(jì)算刃腳水平向受力最不利的情況是沉井已下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，刃腳下的土已挖空，尚未澆筑封底混凝土的時(shí)候，由于刃腳有懸臂作用及水平閉合框架的作用，故當(dāng)刃腳作為懸臂考慮時(shí)，刃腳所受水平力乘以α，而作用于框架的水平力應(yīng)乘以分配系數(shù)β后，其值作為水平框架下的外力，由此求出框架的彎矩及軸向力值。再計(jì)算框架所需的水平鋼筋用量。（四）井壁受力計(jì)算1．井壁水平內(nèi)力計(jì)算2．井壁垂直受拉計(jì)算1、井壁橫向受力計(jì)算沉井下沉過(guò)程中，井壁始終受到水平向的土壓力及水壓力作用，因而應(yīng)驗(yàn)算井壁材料的強(qiáng)度。驗(yàn)算時(shí)是將井壁水平向截取一段作為水平框架來(lái)考慮，然后計(jì)算該框架的受力情況（計(jì)算方法與刃腳框架計(jì)算同）。井壁截取位置應(yīng)是在刃腳根部（如圖5-28所示）。沉井的最不利下沉情況是下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，刃腳下土已挖空而尚未封底，此時(shí)在。一。斷面（圖5-28）以上截取一段高度為井壁厚入的井壁作為水平框架。其上作用的水平荷載，除了該段井壁范圍內(nèi)的土、水壓力外，還有刃腳作為懸臂作用傳來(lái)的水平剪力（其值等于刃腳向內(nèi)撓曲時(shí)受到的水平外力乘以分配系數(shù)a）。2、井壁豎向拉應(yīng)力驗(yàn)算沉井在下沉過(guò)程中，刃腳下的土已被挖空，但沉井上部被摩擦力較大的土體夾?。ㄟ@一般在下部土層比上部土層軟的情況下出現(xiàn)），這時(shí)下部沉井呈懸掛狀態(tài)，井壁就有在自重作用下被拉斷的可能，因而應(yīng)驗(yàn)算井壁的豎向拉應(yīng)力。拉應(yīng)力的大小與井壁摩阻力分布圖有關(guān)，在判斷可能夾住沉井的土層不明顯時(shí)，可近似假定沿沉井高度成倒三角形分布（圖5-27）。在地面處摩阻力最大，而刃腳底面處為零。（五）沉井封底及頂蓋的計(jì)算1、封底混凝土計(jì)算2、鋼筋混凝土蓋板的計(jì)算1．封底混凝土計(jì)算沉井封底混凝土的厚度應(yīng)根據(jù)基底承受的反力情況而定。作用于封底混凝土的豎向反力可分為兩種情況：一種是沉井水下封底后，在施工抽水時(shí)封底混凝土需承受基底水和地基土的向上反力；一種是空心沉井在使用階段，封底混凝土須承受沉井基礎(chǔ)全部最不利荷載組合所產(chǎn)生的基底反力，如沉井井孔內(nèi)填砂或有水時(shí)，可扣除其重力。2．鋼筋混凝土蓋板的計(jì)算對(duì)于空心沉井或井孔填以礫砂石的沉井，必須在井頂筑鋼筋混凝土蓋板，用以支承墩臺(tái)的全部荷載。蓋板厚度一般是預(yù)先擬定的，只需進(jìn)行配筋計(jì)算，計(jì)算時(shí)考慮蓋板作為承受最不利組合傳來(lái)均布荷載的雙向板，然后以此計(jì)算結(jié)果來(lái)進(jìn)行配筋計(jì)算。如墩身全部位于井孔內(nèi)，還應(yīng)驗(yàn)算蓋板的剪應(yīng)力和井壁支承壓力。如墩身較大，部分支承在井壁上則不需進(jìn)行蓋板的剪力驗(yàn)算，只進(jìn)行井壁壓應(yīng)力的驗(yàn)算。四、浮運(yùn)沉井的計(jì)算要點(diǎn)在根據(jù)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的需要擬訂出沉井的基本尺寸后，先要擬定浮運(yùn)沉井的浮體構(gòu)造，進(jìn)行施工步驟計(jì)算，準(zhǔn)確計(jì)算各施工步驟的沉井重力、入水深度、浮體穩(wěn)定性、井壁內(nèi)外水頭差、井壁露出水面高度等。

（一）浮運(yùn)沉井穩(wěn)定性驗(yàn)算浮運(yùn)沉井由于其浮運(yùn)階段和就位后接高下沉至河床階段中均屬一個(gè)懸浮于水中的浮體，它必須是一個(gè)穩(wěn)定的浮體，故對(duì)懸浮狀態(tài)下沉井，根據(jù)每一個(gè)施工步驟中的受力情況，必須核算其穩(wěn)定性。在穩(wěn)定性驗(yàn)算中，主要是決定沉井的重心、浮心及定傾半徑，然后將它們的數(shù)值進(jìn)行比較，便可判斷沉井在浮運(yùn)和下沉過(guò)程中是否穩(wěn)定。

（二）浮運(yùn)沉井露出水面最小高度的驗(yàn)算沉井在浮運(yùn)過(guò)程中受到牽引力、風(fēng)力等作用，不免使沉井產(chǎn)生一定的傾斜，這就要求沉井傾斜后頂面露出水面0.5一1.0m作為安全高度或沉井露出水面的最小高度，以保證沉井在拖運(yùn)中的安全。作業(yè)：6—1、2、3、4第五節(jié)沉箱基礎(chǔ)一、概述二、沉箱構(gòu)造三、沉箱作業(yè)的機(jī)械設(shè)備四、沉箱的制造和下沉程序一、概述二、沉箱構(gòu)造（1）工作室

（2）頂蓋

（3）刃腳

（4）箱頂圬工

（5）升降孔

（6）箱頂上的管路

三、沉箱作業(yè)的機(jī)械設(shè)備（1）氣閘

（2）井管

（3）壓縮空氣機(jī)站

（4）水力機(jī)械

（5）通訊、照明設(shè)備（1）氣閘

圖6—5—4氣閘構(gòu)造（裘利尼式）（2）井管

圖6—5—5單節(jié)井管構(gòu)造（3）壓縮空氣機(jī)站

固定式

移動(dòng)式

圖6—5—6固定式空氣壓縮機(jī)站布置圖四、沉箱的制造和下沉程序（1）沉箱制造（2）下沉準(zhǔn)備和下沉①撤除墊木，支立箱頂圬工的模板。

②安裝井管和氣閘③挖土下沉

④接長(zhǎng)井管

⑤沉箱下沉到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行基底土質(zhì)鑒定和地基處理。

⑥填封工作室和升降孔。第六節(jié)墩基礎(chǔ)一、墩基礎(chǔ)概述二、墩基礎(chǔ)的特點(diǎn)三、墩的類型四、墩基礎(chǔ)的承載力與受力機(jī)理五、墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)六、墩基礎(chǔ)的施工要點(diǎn)一、墩基礎(chǔ)概述墩是一類短而粗的深基礎(chǔ)。墩在外形和工作方式與樁尤其是灌注樁很相似，因而墩與樁的定義界限并不明確。但是，由于墩的斷面尺寸較大而相對(duì)墩身較短，巨其體積巨大，故一般情況不能采用預(yù)制樁那樣的打人、壓入法做成，而只能采用灌注或砌筑方式形成。墩基礎(chǔ)在橋梁及建筑工程中有著廣泛的應(yīng)用，尤其在高層建筑及重型構(gòu)筑物設(shè)計(jì)中，單墩支持單柱的方案越來(lái)越多。隨著施工機(jī)具及技術(shù)的發(fā)展，墩的斷面尺寸一般可達(dá)0.8-2.0m,甚至大到6m左右，而深度也可做得很深；墩的類型也在增多，其適應(yīng)性越來(lái)越廣。

墩與樁相比，其主要區(qū)別在于：(1)樁是一種長(zhǎng)細(xì)的地下結(jié)構(gòu)物，而墩的斷面尺寸一般較大，長(zhǎng)細(xì)比則較??；(2)墩不能以打入或壓入法施工；(3）墩往往單獨(dú)承擔(dān)荷載，且其承載力比樁高得多；(4)墩的荷載分擔(dān)與傳遞機(jī)理與樁有所不同。沉井與墩相比，不但在其自身結(jié)構(gòu)上不同于實(shí)心的墩，而且其外輪廓尺寸也常比墩大得多，其承載力也比墩高；更主要的差別在于沉井與墩的施工方法不同。二、墩基礎(chǔ)的特點(diǎn)(1)墩具有很高的承載能力。當(dāng)上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載大而集中、基礎(chǔ)平面布置受場(chǎng)地條件限制時(shí)，單墩可代替群樁和承臺(tái)。相應(yīng)地，單墩的質(zhì)量要求較高，一旦出現(xiàn)質(zhì)量事故，對(duì)整個(gè)建筑物造成的危害將很嚴(yán)重

(2)在較密實(shí)的砂層、卵石層地基中，打樁很困難。而做墩基則較易于施工。在打樁會(huì)造成相鄰建筑物因振動(dòng)及土的降起而損壞、或造成先打入樁的側(cè)移及向上浮起等不利現(xiàn)象時(shí)，墩基施工?？杀苊膺@些問(wèn)題。但是，墩的深層成孔施工也會(huì)引起地基因卸荷而位移，給附近建筑物及設(shè)施帶來(lái)不利影響。

(3)與沉井、沉箱等深基礎(chǔ)相比，墩基施工一般只需輕型機(jī)具，在適當(dāng)?shù)牡鼗c環(huán)境條件下，常有較大的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。墩基的施工沒(méi)有像打樁那樣強(qiáng)烈的噪音，可以減輕噪聲公害。墩成孔施工中遇到地卜水位下的砂層可能引起流砂等現(xiàn)象，應(yīng)特別注意。(4)墩基不但有較高的豎向承載力，也可承擔(dān)較大的水平荷載。擴(kuò)底墩還可抵抗很大的上拔力(5)由于墩身斷面尺寸較大，便于在成孔后檢查墩底持力層與墩側(cè)面土層的土質(zhì)情況，對(duì)勘察與設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行核實(shí)。另一方面，墩的混凝土澆筑量較大，必須更仔細(xì)檢查施工質(zhì)量，而目不利天氣條件會(huì)影響墩的施工進(jìn)度與檢查工作。三、墩的類型（一）按受力情況分類（二）按墩體形狀分類（三）按施工方法分類（四）按鋼材布置情況分類

（一）按受力情況分類

（二）按墩體形狀分類1．墩軸向截面形狀

墩按軸向截面形狀不同可分為柱形墩、錐形墩與齒形墩三種類型。

2.墩底形式（三）按施工方法分類l．成孔方法墩按成孔方法分類有鉆孔墩、挖孔墩及沖孔墩三種。

2.孔壁支護(hù)

墩按成孔側(cè)壁支護(hù)情況可分為無(wú)護(hù)壁墩和有護(hù)壁墩兩種類型。

（四）按鋼材布置情況分類當(dāng)墩內(nèi)使用鋼材作為墩體加勁材料時(shí)，按鋼材的類型及布置情況，墩可分為鋼筋混凝土墩、鋼套筒墩、和鋼核墩三種

四、墩基礎(chǔ)的承載力與受力機(jī)理墩的承載力包括豎向抗壓承載力、抗拔承載力與水平承載力三方面。墩的變形主要包括墩的沉降與水平位移。墩的承載力與變形受很多因素的影響，其機(jī)理也很復(fù)雜，故目前尚無(wú)很完善的分析方法。（1）大直徑墩基礎(chǔ)的基底受力分析（2）墩身摩阻力（3）擴(kuò)大頭面積對(duì)承載力的影響（1）大直徑墩基礎(chǔ)的基底受力分析圖6—6—6樁墩基礎(chǔ)受力機(jī)理（2）墩身摩阻力圖6—6—7擴(kuò)大頭對(duì)摩阻力的影響（3）擴(kuò)大頭面積對(duì)承載力的影響圖6—6—8擴(kuò)大頭面積對(duì)沉降的影響五、墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要點(diǎn)1．設(shè)計(jì)依據(jù)與原則

2.設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容

3．設(shè)計(jì)中的若干重要因素1．設(shè)計(jì)依據(jù)與原則

墩基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的依據(jù)主要是建筑物或構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)、場(chǎng)地與地基的工程地質(zhì)條件、荷載的類型、量級(jí)及組合條件、墩基礎(chǔ)承載力與沉降的設(shè)計(jì)控制準(zhǔn)則等。墩具有體型大、承載力高而剛度大等特點(diǎn)，使得其在很多情況下單獨(dú)工作或少數(shù)單墩共同工作，因而在墩位布置、墩承載力與變形計(jì)算等方面較群樁基礎(chǔ)更具有簡(jiǎn)便性，同時(shí)，每個(gè)墩承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)也較群樁中的一根樁體大而集中。因此，墩基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)必須針對(duì)每一根墩的具體條件來(lái)進(jìn)行。墩的工作性狀與墩施工的方法、工藝密切相關(guān)，因此，墩的設(shè)計(jì)應(yīng)緊密結(jié)合墩的施工技術(shù)、施工條件進(jìn)行。在方案設(shè)計(jì)階段，就應(yīng)考慮每一根墩在具體土層條件、施工環(huán)境下可能存在的問(wèn)題（如墩端巖土層與勘察結(jié)果不符，墩側(cè)土層塌落，地下水涌入墩孔等），并對(duì)應(yīng)地做調(diào)整方案或補(bǔ)救措施。表6—6—1豎向荷載下各類墩的一般設(shè)計(jì)依據(jù)

2.設(shè)計(jì)步驟及內(nèi)容

①選擇墩的類型。其內(nèi)容主要包括確定墩在具體荷載條件下的體型、成孔方法、護(hù)壁方法及布置類型等。②初定墩的基本尺寸。其內(nèi)容主要包括墩的長(zhǎng)度、斷面尺寸、擴(kuò)大頭形狀尺寸、護(hù)壁體尺寸等。③墩的承載力特征值與變形計(jì)算。其內(nèi)容主要包括核算墩在具體荷載類型及組合條件下按土體支承力與墩身材料強(qiáng)度確定的承載力是否滿足穩(wěn)定性要求，估算墩的沉降、水平位移等是否滿足結(jié)構(gòu)物變形要求。④墩基礎(chǔ)本身的配筋、加筋材料的設(shè)計(jì)計(jì)算與墩身護(hù)壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并繪制施工圖。⑤提出對(duì)施工方法、質(zhì)量檢測(cè)等工作的意見(jiàn)和建議。3．設(shè)計(jì)中的若干重要因素

(1)上部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及對(duì)不均勻沉降的敏感程度；

(2)特殊荷載的作用，如地震力、墩上的負(fù)摩擦力、膨脹土的膨脹力等；

(3)墩基施工對(duì)鄰近建筑物及設(shè)施的不利影響，如墩成孔造成土層側(cè)移與滲水等；

(4）現(xiàn)在及未來(lái)的環(huán)境因素對(duì)墩基性狀的不利影響，如水質(zhì)的侵蝕性、河床受水流沖刷、岸坡失穩(wěn)等；

(5)在復(fù)雜地質(zhì)條件下中途改變?cè)O(shè)計(jì)方案的可能性及由此帶來(lái)的其他工程問(wèn)題；

(6)墩基施工先進(jìn)、便利技術(shù)的應(yīng)用及墩基質(zhì)量檢測(cè)的便利性與可靠性。六、墩基礎(chǔ)的施工要點(diǎn)1.墩基礎(chǔ)的施工程序

2.施工常見(jiàn)問(wèn)題及其處理方法

1.墩基礎(chǔ)的施工程序

（1）清整場(chǎng)地

（2）放線定位

（3）成孔施工

（4）驗(yàn)孔清底（5）放設(shè)鋼材

（6）混凝土灌注

2.施工常見(jiàn)問(wèn)題及其處理方法

（1）定位偏差問(wèn)題

（2）墩孔進(jìn)水問(wèn)題（3）混凝土質(zhì)量事故

（4）護(hù)壁處理問(wèn)題

七、墩基工程質(zhì)量檢測(cè)（一）質(zhì)量檢測(cè)的階段與內(nèi)容（二）檢測(cè)方法簡(jiǎn)介（一）質(zhì)量檢測(cè)的階段與內(nèi)容1.墩體施工階段

（1）檢查墩孔定位，垂直度及孔深是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；（2）孔身形狀、擴(kuò)底處尺寸或嵌巖深度的檢測(cè)；（3）孔底沉渣厚度及沉渣處理結(jié)果的檢查；（4）墩體的材料特性，如混凝土配比、鋼材型號(hào)及尺寸、含鋼率等的測(cè)定。2.竣工后階段

竣工后階段的檢測(cè)主要是檢查成墩的質(zhì)量，包括兩個(gè)方面：（1）墩身混凝土質(zhì)量檢測(cè)，對(duì)混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、耐久性等指標(biāo)進(jìn)行測(cè)試和評(píng)定；（2）墩基承載力檢測(cè)。（二）檢測(cè)方法簡(jiǎn)介墩身施工階段的檢測(cè)，是施工方質(zhì)量控制的環(huán)節(jié)與手段，施工方應(yīng)在整個(gè)施工過(guò)程中進(jìn)行這些工作；工程監(jiān)理方則是實(shí)施檢測(cè)的主體。這一階段檢測(cè)的方法，主要是尺檢和較簡(jiǎn)單室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。

竣工后階段的檢測(cè)，方法較多，主要分為四種

1．開(kāi)挖直觀法

2．鉆芯取樣法

3．載荷試驗(yàn)法

4．動(dòng)力檢測(cè)法

第七節(jié)樁箱、樁筏基礎(chǔ)一、概述二、構(gòu)造要求三、計(jì)算方法簡(jiǎn)介一、概述圖6—7—2樁箱與樁筏基礎(chǔ)典型剖面樁基礎(chǔ)主要承擔(dān)豎向荷載，一般按摩擦樁考慮。樁與箱基底板（或筏板）的嵌固連結(jié)，應(yīng)符合樁與承臺(tái)連結(jié)的要求。

圖6—7—1樁箱（樁筏）基礎(chǔ)的布樁方式二、構(gòu)造要求樁箱（筏）基礎(chǔ)中樁的基本構(gòu)造要求參見(jiàn)樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)有關(guān)規(guī)范，箱基底板一般為等厚度平板，筏板分為平板式和梁板式兩種類型，應(yīng)根據(jù)土質(zhì)及布樁情況、上部結(jié)構(gòu)體系、樁距、荷載大小以及施工等條件選定。①底板的平面尺寸：根據(jù)布樁情況、上部結(jié)構(gòu)布置及對(duì)地基分擔(dān)荷載的要求等因素確定。底板邊緣至外排樁中心的距離不宜小于樁的直徑或邊長(zhǎng)，且邊緣挑出部分的寬度不應(yīng)小于150mm。②基礎(chǔ)底板厚度：厚度應(yīng)滿足整體剛度及防水的要求，樁布置在墻下或基礎(chǔ)梁下的基礎(chǔ)板，其厚度不得小于300mm，且不宜小于板跨的1/20；滿堂布樁的平板式筏基和箱基底板的板厚應(yīng)滿足沖切承載力的要求。

③底板的混凝土強(qiáng)度等級(jí)、底板配筋率參見(jiàn)箱基或筏基的底板構(gòu)造要求。④梁板式筏基：基礎(chǔ)梁的寬度除滿足剪壓比、抗剪承載能力要求外，尚應(yīng)驗(yàn)算其局部受壓承載力；基礎(chǔ)梁與地下室底層柱、剪力墻的連接構(gòu)造應(yīng)滿足鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求。⑤樁與箱基或筏基的連接應(yīng)符合下列規(guī)定：樁頂切入箱基或筏基底板內(nèi)的長(zhǎng)度，對(duì)于大直徑樁，不宜小于100mm；對(duì)于中小直徑樁不宜小于50mm；樁的縱向鋼筋錨入箱基或筏基底板內(nèi)的長(zhǎng)度不宜小于鋼筋直徑的35倍，對(duì)于抗拔樁基不應(yīng)小于鋼筋直徑的45倍。

三、計(jì)算方法簡(jiǎn)介（一）計(jì)算方法的發(fā)展（二）剛性板法（三）彈性板法（一）計(jì)算方法的發(fā)展（1）不考慮共同作用的計(jì)算方法

（2）考慮樁箱（筏）基礎(chǔ)和地基共同作用的計(jì)算方法

（3）考慮上部結(jié)構(gòu)與地基及樁箱（筏）基礎(chǔ)共同作用的計(jì)算方法

（二）剛性板法

內(nèi)力計(jì)算的剛性板法屬于第一階段的計(jì)算方法。該方法不考慮底板地基土對(duì)荷載的分擔(dān)作用，認(rèn)為上部結(jié)構(gòu)荷載全部由樁來(lái)承擔(dān)且各樁分配的荷載相等；同時(shí)也不考慮各接觸點(diǎn)的變形協(xié)調(diào)。以筏板基礎(chǔ)為例。剛性板法計(jì)算筏板內(nèi)力是按截條多跨連續(xù)梁法。計(jì)算時(shí)從縱橫兩個(gè)方向分別截取跨中或跨中到板邊的板帶，將板帶簡(jiǎn)化為以板下的樁作為支座的多跨連續(xù)梁，以板帶上的墻、柱腳荷載作為連續(xù)梁的荷載，按結(jié)構(gòu)力學(xué)方法近似計(jì)算各板帶的內(nèi)力。該方法存在以下幾方面問(wèn)題。①樁筏基礎(chǔ)的樁頂反力并非均等，而是角樁、邊樁大，內(nèi)部樁小，樁頂反力存在較大的差異，而這種差異將導(dǎo)致筏板內(nèi)力，特別是板的彎矩增加，因而剛性板法的計(jì)算結(jié)果偏于不安全。②剛性板法忽略了（也無(wú)法考慮）各板帶之間的變形協(xié)調(diào)和內(nèi)力，其計(jì)算結(jié)果是相當(dāng)粗糙的，有時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的失真。

③各縱橫板帶交點(diǎn)處的墻、柱腳荷載由該處縱橫板帶共同承擔(dān)并在該處產(chǎn)生相同的豎向變位，因而，各縱橫板帶上的計(jì)算荷載應(yīng)按豎向變位協(xié)調(diào)條件由交點(diǎn)處荷載在縱橫兩個(gè)方向上的分配得到。但實(shí)際上由于樁反力分布和樁筏基礎(chǔ)豎向剛度不易獲得，因而目前樁筏基礎(chǔ)計(jì)算時(shí)還無(wú)法對(duì)板帶進(jìn)行縱橫向荷載分配，設(shè)計(jì)中大部分計(jì)算還是直接將縱橫板帶交點(diǎn)處的墻、柱荷載分別作用在縱橫板帶上。這種荷載的不合理考慮勢(shì)必造成筏板內(nèi)力（特別是板中部的內(nèi)力）計(jì)算偏大，這就是以前樁箱（筏）基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中底板厚度和配筋量居高不下的重要原因之一。④剛性板法算得的是各板帶的平均內(nèi)力，不能反映內(nèi)力沿板帶寬度上的分布。⑤剛性板法計(jì)算的內(nèi)力沒(méi)有計(jì)及基礎(chǔ)板整體彎曲的影響。（三）彈性板法

內(nèi)力計(jì)算的彈性板法屬于第二階段的計(jì)算方法。該方法根據(jù)彈性地基上板的計(jì)算理論，采用較為靈活的數(shù)值計(jì)算方法，按線性或非線性彈簧反力來(lái)考慮樁的作用，該方法考慮了地基與基礎(chǔ)的共同作用，是當(dāng)前技術(shù)水平下計(jì)算筏板基礎(chǔ)內(nèi)力的一種較為可靠的辦法。彈性板法的數(shù)值計(jì)算采用的是有限差分法和有限單元法，計(jì)算中考慮板下地基土對(duì)荷載的分擔(dān)作用。該類計(jì)算方法最關(guān)鍵的問(wèn)題是地基模型的選用，目前采用較多的是文克爾地基模型或雙參數(shù)地基模型（如巴斯捷納克地基模型），也有采用其他非線性模型和彈塑性模型的。第八節(jié)地下連續(xù)墻井箱基礎(chǔ)一、地下連續(xù)墻概述二、地下連續(xù)墻井箱基礎(chǔ)的特點(diǎn)三、地下連續(xù)墻井箱基礎(chǔ)的施工四、地下連續(xù)墻井箱基礎(chǔ)計(jì)算簡(jiǎn)介一、地下連續(xù)墻概述（一）地下連續(xù)墻用途和特點(diǎn)（二）地下連續(xù)墻主要形式與分類（一）地下連續(xù)墻用途和特點(diǎn)地下連續(xù)墻（簡(jiǎn)稱地下墻）就是用專用的挖槽孔設(shè)備，順序沿著擬修建深基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)物的周邊位置，采用泥漿護(hù)壁的方法，在土中開(kāi)挖一條一定寬度、長(zhǎng)度和深度的深槽，然后安放鋼筋籠，澆注混凝土（或水下混凝土），形成一個(gè)單元的墻段，各單元墻段之間以各種特制的接頭互相連結(jié)，逐步形成一道就地灌注的連續(xù)的地下鋼筋混凝土墻。它用作基坑開(kāi)挖時(shí)防滲、擋土，對(duì)鄰近建筑物基礎(chǔ)的支護(hù)或直接成為承受垂直荷載的基礎(chǔ)的一部分。

圖6—8—1地下連續(xù)墻施工示意圖

地下連續(xù)墻在工程應(yīng)用

1．作為地下工程基坑的擋土防滲墻，它是施工用的臨時(shí)結(jié)構(gòu)；

2.在開(kāi)挖期作為基坑施工的擋土防滲結(jié)構(gòu)，以后與主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻以某種形式結(jié)合，作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分；

3．在開(kāi)挖期作為擋土防滲結(jié)構(gòu)，以后單獨(dú)作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻使用；

4．作為建筑物的承重基礎(chǔ)、地下防滲墻、隔振墻等。國(guó)際上地下連續(xù)墻發(fā)展的趨勢(shì)有以下幾點(diǎn)：

1．逐漸廣泛地應(yīng)用預(yù)制樁式及板式連續(xù)墻，這種連續(xù)墻墻面光滑、質(zhì)量好、強(qiáng)度高；

2．地下連續(xù)墻技術(shù)向大深度、高精度方向發(fā)展，國(guó)內(nèi)外已有將連續(xù)墻用于橋梁深基礎(chǔ)施工的工程實(shí)例；

3．聚合物泥漿已實(shí)用化，高分子聚合物泥漿已得到愈來(lái)愈多的應(yīng)用，這種泥漿與傳統(tǒng)的膨潤(rùn)土泥漿相比，可減少?gòu)U漿量，增加泥漿重復(fù)使用次數(shù)；

4．廢泥漿處理技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，有些國(guó)家達(dá)到全部處理后排放。地下連續(xù)墻優(yōu)點(diǎn)：

1、作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度大，對(duì)鄰近建筑物和地面交通影響小。施工時(shí)無(wú)噪音，無(wú)振動(dòng)，特別適宜于城市內(nèi)或密集的建筑群中施工。

2、能適應(yīng)各種地質(zhì)條件，可穿過(guò)軟土層、砂卵石層和進(jìn)入風(fēng)化巖層。其施工深度國(guó)內(nèi)已起過(guò)80m，國(guó)外已超過(guò)100m。不受高地下水位的影響，無(wú)須采取降水措施，可避免降水對(duì)鄰近建筑的影響。

3、施工可以全盤(pán)機(jī)械化，工效高，施工速度快。勞動(dòng)條件得到改善。

4、適用范圍廣。由于其整體性，防水性能和耐久性好，又有較大的強(qiáng)度和剛度，故可用作地下主體結(jié)構(gòu)的一部分，或單獨(dú)作為地下結(jié)構(gòu)的外墻。既可作為防滲結(jié)構(gòu)及隔震墻等，亦可作為承重的深基礎(chǔ)。地下連續(xù)墻的缺點(diǎn)是施工技術(shù)比較復(fù)雜，對(duì)施工質(zhì)量要求高，若施工管理不善，則效率低下，質(zhì)量達(dá)不到要求，易發(fā)生施工事故。（二）地下連續(xù)墻主要形式與分類按槽孔形式

壁板式

樁排式

按施工方法

現(xiàn)澆預(yù)制

現(xiàn)澆與預(yù)制組合

按用途

臨時(shí)擋土墻、防滲墻

用作多邊形基礎(chǔ)的墻體

砼

鋼筋砼

粘土砼按墻體材料分

粉煤灰砼

塑型砼

固化灰漿

自凝灰漿按構(gòu)造形式

分離壁式

整體壁式單獨(dú)壁式

重壁式

圖6—8—2“逆作法”工藝原理1—地下連續(xù)墻；2—中間支撐柱；3—地下室頂板；4—底板圖6—8—3日本青森大橋斜拉橋塔墩基礎(chǔ)（a）全橋概貌；（b）地下連續(xù)墻井箱基礎(chǔ)圖6—8—