沉井结构设计与施工方法.pdf

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1、第5期(总第169期)2013年10月中圄彳鹾：朽CHINAMUN[C／PALENCINEERINGOct．2013DOI：10．3969／j．issn．1004-4655．2013．05．019沉井结构设计与施工方法应俊(上海市城市建设设计研究总院，上海200125)摘要：沉井是深基础和地下工程的一种结构形式，也是常用的一种施工方法。首先对沉井进行了概述，然后分别从沉井结构设计、施工方法与主要技术措施进行详细阐述，作为总结、参考。关键词：沉井；结构设计；施工；安全中图分类号：TU473．2文献标志码：A文章编号：1004—4655(2013)05—0056—02

2、近年来，在城乡供、取水工程、大口井工程、跨河工程的基础设计中，大多采用了沉井结构。有圆形沉井、带框架隔墙和不带框架隔墙矩形沉井等。通过这几年的设计与施工，取得了一些经验，沉井具有经济合理、结构简单、易保证工程质量等优点。本文从沉井结构设计与施工方法等方面展开研究。1沉井概述沉井是修筑地下工程和深埋基础时，由古老的掘井作业发展而成的一种施工方法，以前多用于桥梁墩台基础。随着钢筋混凝土结构的出现，以及现代化施工技术和施工机械的不断革新，沉井已逐步发展成为各类土层内，各种深埋地下构筑物围护结构的一种常用型式。沉井施工法不仅适用于软土地基，在硬土、砂、砾石等土层也可应用o

3、1-2]o沉井以传统的施工方法加上新的技术，可用于各类构筑物类、基础类以及基坑支护类中。2沉井结构设计2．1沉井壁厚的设计沉井设计时，井壁的厚度由以下几方面的因素确定‘3

4、。1)下沉需要。设计中一般优先考虑沉井依靠自重克服土层摩擦力而下沉到设计标高的原则，当重量不足时，须采取外加压重或其他助沉措施，因此，沉井井体应有适当的厚度。反之，当井体过重，下沉系数过大或地基承载力不足时，则应适当减薄收稿日期：2013—07—30作者简介：应俊(1982．)，男，工程师，工学硕士，主要从事给排水结构设计工作。56井壁厚度。2)满足受力要求及抗渗性能要求。在施工阶段，井体的各个

5、井壁厚度应满足受力要求；而在使用阶段，井体作为结构的一部分，除了满足强度要求外尚应满足抗渗性能及限制裂缝宽度的要求。3)抗浮要求。在多数情况下，当井位处于地下水位以下时，沉井须满足抗浮的要求，必须要求沉井井体有一定的厚度。2．2沉井下沉稳定的设计1)下沉计算。为使沉井能够顺利稳定下沉，当全部尺寸初步拟定后，应验算沉井自重是否能满足克服下沉时土的摩阻力。沉井挖土下沉时应对称均衡地进行，根据所在土层的土质条件及透水性能，下沉施工分为排水下沉和不排水下沉2种型式。沉井下沉系数应符合式(1)要求。K。=(Glk一氏．k)／R>1．05(1)式中：K。为沉井下沉系数；G，。

6、为沉井自重标准值(包括外加助沉重量的标准值)；F,w．。为下沉过程中浮托力标准值；R为井壁总摩阻力标准值。2)下沉稳定计算。当下沉系数>1．20，或在下沉过程中遇有软弱土层时，应根据实际情况进行沉井的下沉稳定计算，下沉稳定系数应符合0．8～0．9。3)抗浮验算。沉井抗浮稳定验算应按沉井封底和使用2个阶段，分别根据实际可能出现的最高水位，在不考虑沉井壁摩阻力条件下验算。如=G1k／F。fw．k>1．0(2)式中：瓦为沉井抗浮系数；或．。为基底的水浮托力标准值。中国彳菹工霜应俊：沉井结构设计与施工方法2013年第5期3沉井施工方法的选择下沉施工方法的选择，主要取决于工

7、程场地的大小、水文地质条件以及施工对周围建(构)筑物的影响程度等因素。下沉施工方法主要有排水下沉和不排水下沉2种L4J。1)排水下沉法。适用于渗水量不大(每平方米渗水≤1m3／min)、稳定的黏性土或在沙砾层中渗水量很大，但水能很快排出，且不会因为排水导致流砂及井底土体因管涌而失稳的情况下使用。2)不排水下沉法。不排水下沉法沉井施工主要有冲抓锥(或抓斗)在水中取土下沉和水力机械冲土下沉2种。沉井下沉时，每次挖土深度为30～40cm，自沉井中部向四周对称取土，以保证沉井均匀下沉。自井中运出的土方应堆放在离沉井10m以外的地方，避免沉井在外部土的压力作用下发生倾斜。一

8、轮下沉到位再进行下轮开挖和下沉，在下沉至距离设计深度20cm左右应停止取土，观察2d后如仅靠沉井自重不能下沉到位，再用人工慢慢取土，使沉井到达设计深度。4沉井施工的主要技术措施4．1基坑砂垫层及混凝土垫层的设置通常，在采用排水施工情况下，一般在原地面开挖2m左右深的基坑，在刃脚底再挖沟槽，深1m左右，宽度根据地基承载力，按砂垫层受力扩散角计算。在砂垫层上浇筑CIO素混凝土层，每边比刃脚宽出约100mm，下沉前将混凝土垫层打碎，并连同砂垫层一起挖出，沉井便很平稳地沉至原状地基。接着即可按常规方法下沉施工。4．2沉井下沉施工4．2．1下沉方法施工要点1排水下沉常用的排

9、水方法及施