土力学与基础工程第2版代国忠电子课件教学课件 第10章 沉井工程.ppt

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1、10.1概述10.2沉井的构造10.3沉井作为整体深基础的设计与计算10.4沉井施工期的结构计算第10章沉井工程10.1概述10.1.1沉井的基本概念沉井是井筒状结构物，它是以井内挖土，依靠自身重量克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩、台或其它结构物的基础。沉井结构由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、封底及顶板等组成。沉井下沉示意图沉井基础沉井的特点:埋置深度很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是挡土和挡水围堰结构物.缺

2、点：施工期较长；粉细砂土井内抽水易发生流沙现象，造成沉井倾斜；遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大时，施工困难大。沉井制作与下沉过程10.1.2沉井的应用与发展概况（1）江河上的结构物：桥梁墩台基础、挡水坝；（2）取水构筑物：取水泵房、污水泵站；（3）重型结构物基础：烟囱、重型设备基础；（4）地下工程：地下厂房、仓储（油、气、水、煤）库房；地下车道、地下车站及矿用竖井；（5）临近建筑物的深基础：（6）地下工作井：盾构或顶管工作井、房屋纠偏工作井等。沉井平面长69米，宽51米，下沉深度为58米，体积20.4万

3、立方米,列世界最大沉井。(列世界第２的美国费雷泽诺桥的沉井体积为15万立方米)江阴长江公路大桥北锚沉井10.1.3沉井的分类单孔沉井：圆形、正方形、矩形等；单排孔沉井：矩形、长圆形、组合形等；多排孔沉井：由内隔墙分成若干个井孔。1）按沉井的平面形式分双孔矩形沉井柱形竖直式、台阶式（阶梯形）、锥形。竖直式多阶梯形刃脚阶梯形正锥形2）按沉井的竖向剖面形状分浮运沉井筑岛现浇沉井3）按沉井施工方法分①就地制造下沉的沉井；②浮运沉井：在深水地区，筑岛困难，或有碍通航，在岸边制作沉井拖运到设计位置后整体下沉。③中心岛式下沉

4、沉井。④气压沉箱。4）按沉井的建筑材料分（1）混凝土沉井（2）钢筋混凝土沉井（3）竹筋混凝土沉井（4）钢丝网水泥沉井（5）钢沉井钢筋混凝土沉井主要由刃脚、井壁、隔墙与底梁、凹槽、封底与底板、顶盖、井孔、射水管或探测管等组成。10.2沉井的基本构造10.2.1井壁井壁必须具有足够的强度和一定的厚度，以承受在下沉过程中各种最不利荷载组合（水土压力）所产生的内力。设计时先假定井壁厚度，再进行强度验算，井壁厚度一般为0.4～1.5m（薄壁沉井不受此限制），混凝土C20以上。底节沉井井孔下端靠近刃脚处要设置凹槽（或凸榫）

5、。a）普通凹槽b）凸榫凹槽c）沉箱用凹槽d）不设凹槽a—混凝土刃脚；b—设角钢的刃脚；c—尖刃脚10.2.2刃脚刃脚底面（踏面）宽度0.1～0.3m，软土层可适当放宽。下沉深度大，土质较硬，刃脚底面以型钢(角钢或槽钢)加强。10.2.3内隔墙内隔墙主要作用是加强沉井在下沉过程中的整体刚度，减少井壁受力计算跨度，减少挠曲应力，并分成多个井孔有利于控制沉井下沉方向和纠偏作业。内隔墙间距5～6m，厚度0.5～1.2m，隔墙底面应高出刃脚踏面0.5m以上；可在刃脚与隔墙连结处设置肋埂。某些沉井，不能设置内隔墙时，可在沉

6、井底部增设底梁，以利于控制沉井的突沉发生，并加强刃脚底部的刚度。10.2.4封底和顶盖沉井沉至设计标高进行清基后，便可浇筑封底混凝土。如井孔中不填料或仅填以砂砾，则须在沉井顶面浇筑钢筋混凝土盖板。封底混凝土厚度不小于井孔最小边长1.5倍。封底混凝土顶面应高出刃脚根部不小于0.5m，并浇灌到凹槽上端。沉箱作业室遇到意外困难，可在凹槽处浇筑钢筋混凝土底板，将沉井改为沉箱。a)制作第一节沉井；b）抽垫木、挖土下沉；c）沉井接高下沉；d)封底1-井壁；2-凹槽；3-刃脚；4-承垫木；5-素混凝土封底沉井施工顺序图圆形沉

7、井垫木的铺设沉井刃脚立模1-内模；2-外模；立柱；4-角钢；5-垫木；6-砂垫层沉井的封底：地基经检验及处理合乎要求后，应立即进行封底。常用封底方法：干封法、水下导管灌注法、压浆法等三种。压浆法工艺施工工艺流程：①铺设基底水泥袋；②插入注浆管；③填碎石料；④注浆。压浆法技术：泥浆润滑套射口挡板与内管法压浆管外管法压浆管构造10.3沉井作为整体深基础的设计与计算10.3.1计算基本假定①地基土作为弹性变形介质，地基系数随深度成正比例增加，即C=mz；②不考虑基础与土之间的粘聚力和摩阻力；③沉井基础的刚度与土的刚度

8、之比可认为是无限大。10.3.2非岩石地基上沉井基础计算（a）（b）荷载作用情况水平及竖向荷载作用下的应力分布A0为基础底面积。离地面或最大冲刷线以下Z深度处基础截面上的弯矩为：10.3.3嵌入基岩内的沉井基础计算水平力作用下应力分布基底嵌入基岩内，在水平力和竖直偏心荷载作用下,基底不产生水平位移，则基础的旋转中心A与基底中心相吻合。10.3.4墩台顶面的水平位移计算支承在岩石地基上的