第5章沉井基础.ppt

1、5.沉井基沉井基础 2 5.沉井基础内容提要内容提要 沉井基础的分类、构造及施工沉井基础的分类、构造及施工 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算 沉井施工过程的结构强度计算沉井施工过程的结构强度计算 地下连续墙简介地下连续墙简介3 5.沉井基础5.1 5.1 概述概述 n 沉井：沉井：带刃脚的井筒状构造物，带刃脚的井筒状构造物，用人工或机械方法清除井内土石，用人工或机械方法清除井内土石，主要借自重克服井壁与土层摩阻，主要借自重克服井壁与土层摩阻，逐节下沉至基底设计标高的基础。逐节下沉至基底设计标高的基础。图图图图5.1 5.1 5.1 5.1 沉井基础示意沉井基础示意沉井基础示意沉

2、井基础示意4 5.沉井基础n 特点特点 下基深，下基深，hmax=220m，适用于深水，整体性强，适用于深水，整体性强，稳定性好，承载力大稳定性好，承载力大 造价高，施工期长，不排水施工时难于克服刃脚造价高，施工期长，不排水施工时难于克服刃脚下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象 n 适用条件适用条件 上部荷载较大上部荷载较大 在山区河流中冲刷大在山区河流中冲刷大 河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难5.1.1 5.1.1 沉井的作用及适用条件沉井的作用及适用条件5 5.沉井基础n下沉方式：下沉方式：就地制造下沉

3、沉井就地制造下沉沉井(一般沉井一般沉井)、浮运沉井、浮运沉井 n制作材料：制作材料：砼沉井，钢筋砼沉井，竹筋沉井砼沉井，钢筋砼沉井，竹筋沉井(南昌赣南昌赣江大桥、白沙沱长江大桥江大桥、白沙沱长江大桥)，钢，钢,砖石砖石,木木 n 外观形状：外观形状：平面平面:力求简单对称，力求简单对称，利于受力，便于施工，有圆利于受力，便于施工，有圆形、矩形和圆端形等形、矩形和圆端形等 剖面剖面:柱形柱形(下沉过程下沉过程不易倾斜、井壁接长简单，不易倾斜、井壁接长简单，模板反复利用模板反复利用)、阶梯形、阶梯形(下下沉阻力小沉阻力小)、锥形、锥形(下沉阻力下沉阻力小小)5.1.2 5.1.2 沉井的分类沉井的

4、分类图图5.2 5.2 沉井的平面形式沉井的平面形式6 5.沉井基础5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造n 沉井组成沉井组成 刃脚刃脚 井壁井壁 内隔墙内隔墙 井孔井孔 凹槽凹槽 封底封底 盖板盖板 图图5.3 5.3 沉沉 井井 的的 一一 般般 构构 造造7 5.沉井基础n 井壁井壁:沉井主要部分，下沉过程起挡土、挡水及压重沉井主要部分，下沉过程起挡土、挡水及压重作用，为深基础的护壁和建筑物的基础。作用，为深基础的护壁和建筑物的基础。5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造a)a)柱形柱形;b);b)阶梯形阶梯形;c);c)阶梯形阶梯形;d);d)锥形锥形 一般

5、：厚一般：厚0.81.5m，每节高，每节高5m，砼强度等级，砼强度等级C15。例：湘江大桥例：湘江大桥(一桥一桥)8#墩，上节厚墩，上节厚2.6m，下节，下节3.0m，22125m，下沉，下沉12.6m图图5.4 5.4 沉井立面形状沉井立面形状8 5.沉井基础n 刃脚：刃脚：井壁下端井壁下端楔状部分，利于切楔状部分，利于切入土中加速下沉入土中加速下沉 5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造 一般底面一般底面(踏面踏面)厚厚100200 mm，以型钢加强，以型钢加强，高高1m以上，砼强度等级以上，砼强度等级C20图图5.5 5.5 刃脚构造示意刃脚构造示意9 5.沉井基础n 隔墙

6、：隔墙：加强沉井整体刚度加强沉井整体刚度 5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造内隔墙的间距一般内隔墙的间距一般不大于不大于56m，厚，厚度一般为度一般为0.51.0m 一般要求隔墙底高一般要求隔墙底高出刃脚底面出刃脚底面0.51.0m 图图5.6 5.6 隔墙构造示意隔墙构造示意10 5.沉井基础n 井孔：井孔：挖土排土的工作场所和通道挖土排土的工作场所和通道 位置：位置：取土井的平面布取土井的平面布置应与中轴线对称，以利置应与中轴线对称，以利于沉井均匀下沉于沉井均匀下沉 大小：大小：由取土方法而定，由取土方法而定，采用挖土斗取土时，应能采用挖土斗取土时，应能使挖土斗自由升降，

7、一般使挖土斗自由升降，一般宽度宽度3m，对称布置，对称布置 处理：处理：以素混凝土、片以素混凝土、片石混凝土或砌片填充。石混凝土或砌片填充。图图5.7 5.7 井孔构造示意井孔构造示意5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造11 5.沉井基础n 凹槽：凹槽：使封底砼和井壁结合良好使封底砼和井壁结合良好 深约深约0.15-0.25m，高约，高约1.0m，距刃脚底面一般在，距刃脚底面一般在1.5m以上以上图图5.8 5.8 凹槽构造示意凹槽构造示意5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造12 5.沉井基础n封底和盖板：封底和盖板：封底厚由计算确定，顶面突出刃脚根部不小于封底

8、厚由计算确定，顶面突出刃脚根部不小于0.5m，并达凹槽上端，砼强度一般地基并达凹槽上端，砼强度一般地基C20，岩石地基，岩石地基C15。盖板厚一般盖板厚一般1.52.0m，井孔充填砼时砼应，井孔充填砼时砼应C10。图图5.9 5.9 封底和盖板示意封底和盖板示意5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造13 5.沉井基础5.2 5.2 沉井的施工沉井的施工 n旱地沉井施工：旱地沉井施工：平整场地，制造第一节沉井、拆平整场地，制造第一节沉井、拆模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。基检验和处理、封底、

9、充填井孔、浇筑顶盖。n n水上筑岛：水上筑岛：水流速不大，水深水流速不大，水深34m时采用，砂时采用，砂岛应高出施工最高水位岛应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑沉以上，在岛上浇筑沉井。井。n n浮运沉井：浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。下沉至河床。14 5.沉井基础5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工 铺垫木铺垫木 立模板绑钢筋立模板绑钢筋 注混凝土、养生注混凝土、养生 拆模及抽垫拆模及抽垫 土内模制造沉井刃土内模制造沉井刃脚脚n 清理场

10、地清理场地图图5.10 5.10 制造第一节沉井实例制造第一节沉井实例n 制造第一节沉井制造第一节沉井15 5.沉井基础n 拆模及抽垫拆模及抽垫 拆模顺序：拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、刃脚面支撑及模板刃脚面支撑及模板 抽垫顺序：抽垫顺序：内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔1根撤根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工 图图5.11 5.11 沉井垫木沉井垫木 （a a）圆形沉井垫木；（）圆形沉井垫木；（b b）矩形

11、沉井垫木）矩形沉井垫木16 5.沉井基础n 除土下沉除土下沉5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工图图5.12 5.12 除除 土土 下下 沉沉 示示 意意17 5.沉井基础n 接高沉井接高沉井 n 设置井顶防水围堰设置井顶防水围堰 n 基底检验和处理基底检验和处理 n 封底封底 n 井孔填充和顶板浇筑井孔填充和顶板浇筑 5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工18 5.沉井基础5.2.2 5.2.2 水中沉井施工水中沉井施工n 水中筑捣水中筑捣无围堰防护土岛无围堰防护土岛无围堰防护土岛无围堰防护土岛有围堰防护土岛有围堰防护土岛有围堰防护土岛有围堰防护土岛围堰筑岛围堰筑岛围堰

12、筑岛围堰筑岛水流速不大，水深水流速不大，水深水流速不大，水深水流速不大，水深 3 34m4m时采用时采用时采用时采用图图5.13 5.13 水中筑岛下沉沉井水中筑岛下沉沉井19 5.沉井基础n 浮运沉井浮运沉井水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。壁为空体浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。5.2.2 5.2.2 水中沉井施工水中沉井施工图图5.14 5.14 浮运沉井施工示意图浮运沉井施工示意图20 5.沉井基础n 浮式沉井：浮式沉井：双壁钢壳双壁钢壳直径直径21.421.4米米 净高净高13.613.6米

13、米 21 5.沉井基础5.2.4 5.2.4 沉井下沉所遇问题及处理沉井下沉所遇问题及处理 n偏斜偏斜：沉井偏斜大多发生在下沉不深时，导致偏斜原因沉井偏斜大多发生在下沉不深时，导致偏斜原因有多种；有多种；纠偏方法纠偏方法有：除土、压重、顶部施加水平力有：除土、压重、顶部施加水平力 n难沉难沉：即沉井下沉过慢或停沉；原因（侧阻过大、踏面即沉井下沉过慢或停沉；原因（侧阻过大、踏面过大、孤石树根等）；过大、孤石树根等）；解决方法解决方法（射水、加重井壁、减（射水、加重井壁、减小踏面、小型爆破）小踏面、小型爆破）n突沉突沉：沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生于软土沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生

14、于软土地区；地区；主要原因主要原因是井壁侧阻较小是井壁侧阻较小 n流砂流砂：在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主要原因是土中动水压力的水头梯度大于临界值；要原因是土中动水压力的水头梯度大于临界值；防治措防治措施施有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水22 5.沉井基础n 主要内容：主要内容：拟定外形尺寸、高度、壁厚拟定外形尺寸、高度、壁厚 视为天然地基上深基础的地基强度及变形验算视为天然地基上深基础的地基强度及变形验算 施工阶段刃脚、井壁的强度计算施工阶段刃脚、井壁的强度计算 使用阶段井壁及顶板、

15、底板强度计算使用阶段井壁及顶板、底板强度计算 5.3 5.3 沉井的设计与计算沉井的设计与计算23 5.沉井基础 沉井高度沉井高度 沉井底面标高，主要根据上部荷载、水文地质条件沉井底面标高，主要根据上部荷载、水文地质条件及各土层的承载力等确定。及各土层的承载力等确定。沉井作为基础，其顶面应埋入地面沉井作为基础，其顶面应埋入地面0.2m或地下水位或地下水位以下以下0.5m。沉井平面形状和尺寸沉井平面形状和尺寸 沉井平面形状应根据上部建筑物的平面形状决定。沉井平面形状应根据上部建筑物的平面形状决定。为防止下沉过程中少许偏斜对建筑物影响，要求留为防止下沉过程中少许偏斜对建筑物影响，要求留襟边，其宽度

16、襟边，其宽度 下沉总深度的下沉总深度的2%，且不得小于，且不得小于20cm。5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算n 沉井尺寸设计沉井尺寸设计24 5.沉井基础 下沉系数下沉系数:确定沉井的外形尺寸和壁厚时，应保证沉井在各确定沉井的外形尺寸和壁厚时，应保证沉井在各种施工阶段能克服四壁摩阻力种施工阶段能克服四壁摩阻力R1而顺利下沉，即要求而顺利下沉，即要求K1：G各种施工阶段沉井的自重；各种施工阶段沉井的自重；Rt沉井井壁土的摩阻力。沉井井壁土的摩阻力。下沉系数下沉系数K1、抗浮稳定系数、抗浮稳定系数K2 抗浮稳定系数抗浮稳定系数:当沉井下沉到设计标高，砼封底并做好钢筋当沉井下沉到设计标高，砼封底并做好钢筋砼顶板、抽除井内积水后，而内部结构及设备尚未安装，井外砼顶板、抽除井内积水后，而内部结构及设备尚未安装，井外地下水位达最高时，应考虑沉井的抗浮稳定，即要求地下水位达最高时，应考虑沉井的抗浮稳定，即要求K2：G沉井结构的自重；沉井结构的自重；P水对沉井的浮力，等于地下水位以下沉井排开同体积的水重水对沉井的浮力，等于地下水位以下沉井排开同体积的水重25 5