《地下工程沉井法》PPT课件

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1、地下工程叶洲元yezhouyuan@126.com13975249589湖南科技大学能源与安全工程学院2006年9月地下建筑地下铁道公路隧道水底隧道地下电站地下贮库城市地下综合体地下工程施工方法盾构法沉井法沉管法顶管法矿山法地下连续墙法前言地下工程沉井法地下工程施工技术之一——1、定义(what)：什么是沉井法1-掘进井架，2-套井，3-触变泥浆，4-井壁，5-压风管，6-压气排液器，7-吸泥管，8-排渣管，9-高压水管，10-水枪在地下建筑结构设计位置上，预制好底部带有刃脚的一段井筒，在其掩护下，随着井内的掘进和出土，井筒靠其自重克服井壁

2、与土层间的侧面团力和刃脚下的正面阻力而下沉，随着井简下沉，在地面相应接长并壁，如此周而复始，直至沉至设计深度的一种超前支护施工方法。沉井外形圆形、矩形、椭圆形、双环及多环形等特殊形状。沉井基本结构主要是由沉井刃脚、井壁和套井所组成。沉井刃脚刃脚位于沉井最下端呈刀刃状的部分，其作用是利用其刃尖切入土层，破坏原状土的结构，减少下沉的正面阻力，阻止壁后流砂或泥浆涌入并简内，刃脚的外壁尺寸略大于井简的外径，沉井下沉时，在井周四周形成一个环形的空间，以放置减少侧面摩擦阻力的介质，这个环形空间的宽度(通称为“刃脚台阶”)，是根据沉井所穿过的主要土层性质

3、及采用的减阻介质而定。若采用触变泥浆减阻时，台阶宽度取0.15一0.3。若用壁后压气减阻时，台阶宽度一般取0.1m左右。采用钢筋混凝土外加钢靴的形式，多用在沉井较深、断面较小、地质条件复杂和有砾石层的情况下，它的特点是强度大，切入能力强。在软地层，尤其是特大型沉井，一般均采用钢筋混凝土的刃趴并且还带一定踏面形式的刃脚。沉井井壁井壁的厚度，应根据下沉能力与强度计算确定。沉井井壁不同于一般井壁，它经常处于移动下沉状态，受力复杂，因此，混凝土强度等级一般在C30左右，配筋量应按设计计算和按构造要求配置环、竖向与联系钢筋。较深的沉井为了能及时地向壁

4、后输送触变泥浆，减少侧面摩擦阻力，通常在井壁内预埋竖直与环形的输浆管路。套井套井是指在沉井施工之前，为了定位、组装沉井刃脚与井壁，预先要在沉井位置，做好一个有一定深度、直径略大于沉井的井筒。套井可以防止沉井在下沉过程中可能导致井壁周围的土层坍塌，保护沉井四周建筑物地基基础的完整，并利用套井作为安设沉井的导向设施、纠偏和加大下沉力的支承基础。套井与沉井间的环形空间，可以作为触变泥浆的储浆档或壁后压气的出气口。为此，要求套井要有一定的深度、强度和稳定性。2、特点（why）①占地面积小；②操作简单；③施工安全；④机械化程度高。3、设计与施工（ho

5、w）沉井设计与施工沉井施工沉井设计试算法施工准备开挖掘进井壁构筑沉井封底套井施工刃脚构建沉井结构设计(1)沉井载荷的确定；试算法1．按重液理论计算地压式中p—计算深度处作用于井壁的压强，MPa；H—计算点距重液面的深度，m；γ—为土、水混合重液的重度，通常取γ=13kN／m。P=γH2．不均匀地压计算沉井在施工过程中，由于涌砂冒泥，壁后及地表塌陷，井筒偏斜以及地下水流等因素的影响，使井壁受到不均匀侧向压力。其分布规律通常以正弦函数来表示。(2)沉井井壁厚度计算1．按厚壁圆筒强度要求计算壁厚素混凝土井壁：钢筋混凝土井壁式中,E—井壁厚度，m；

6、r—沉井的内半径，m；[fc]—混凝土抗压强度，kPa；P—井壁计算截面处的侧压力[fz]—钢筋混凝土材料抗压强度,kPa。fc——混凝土抗压强度设计值，kPa；fy——钢筋抗拉强度设计值，kPa；γk——钢筋混凝土结构强度系数。2．按重率计算井壁厚度沉井自重与沉井井简外侧面积的比值，称为重率。式中W—沉井下沉没计所需要的重率，20-26kPa；GB—沉井井壁总重量，kN；D、d—井壁外、内直径，m；H—沉井深度，m；γ—钢筋强凝土的重率，一般y＝25kN／m2。3．按下沉条件验算井厚度式中，G—沉井总重量，它是刃脚、井壁和触变泥浆重量之和

7、，kN；K—沉井下沉系数，一般取1．15；T—沉井结构受到的阻力，T=T1+T2+NT1——刃脚外侧阻力，KN；T2——井壁外侧阻力，kN；N——沉井正面阻力，kN。G≧KT(3)沉井井壁配筋1．沉井井壁环向配筋2．沉井井壁竖向配筋按内力计算公式配筋，由于沉井井壁要求有足够下沉力，井壁厚度一般较大，混凝土井壁一般能满足强度要求，但考虑到不均匀侧压、土层的塌陷、壁后注浆以及大面积大垮度的受力状况等较复杂的情况下，计算结果必须满足最小配筋率构造上的要求。要求双面匀布于全段，钢筋一般取直径为Φ14-18mm，间距为300-330mm。（4）刃脚的

8、计算和配筋1．刃脚内力计算为保证沉井施工顺利，可按以下两种最不利的情况计算刃脚的内力①沉井下沉至设计标高，刃脚切入土层而井内又排干了淹水，在侧压力P和水平椎力PH的作用下，此时按