《沉井基础施工》PPT课件.ppt

沉井施工,沉井的概念,沉井是井筒状的结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力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。,施工期较长； 对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜； 沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。, 埋置深度可以很大，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，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工工艺并不复杂。 沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。,沉井的优点 沉井的缺点,沉井的用途,(1)重型结构物基础 (2)江河上的结构物 (3)取水结构物 (4)地下工程 (5)邻近建筑物的深基础,沉井的分类,按沉井的施工方法分类,一般沉井 浮运沉井,按沉井的建筑材料分类,混凝土沉井,钢筋混凝土沉井,竹筋混凝土沉井,钢沉井,按沉井形状分类,圆形 圆端形 矩形,沉井的平面形状,沉井的立面形状,柱形 阶梯形 锥形,图5-3 沉井的平面形状 a) 单孔沉井；b) 双孔沉井；c) 多孔沉井,图 5-4 沉井剖面图 a）直壁柱型； b）外壁单阶型； c）外壁多阶型； d）内壁多阶型,沉井的构造,沉井构造上主要由井壁、隔墙、刃脚、井孔、凹槽、射水管、封底、顶盖、探测管和环墙等组成。沉井的主要组成部分，应有足够的强度、刚度、重量。,图5-5 沉井构造图,隔墙,隔墙亦称内壁，其主要作用是缩短外壁的跨度，减少外壁的挠曲应力，加强沉井的刚度，并可将沉井分为若干个取土井，一边均衡取土及纠正沉井在下沉过程中的倾斜和偏移。,井壁,井壁及沉井的外壁，是沉井的主体部分，在下沉过程中起着挡土、防水、压重的作用。厚度主要取决于沉井大小、下沉深度以及地层的力学指标。一般为0.4-1.2m，可达1.5-1.8m。井壁混凝土的强度不低于C15。,2）刃脚,刃脚位于井壁的最下端，是受力最集中的部位。常用的刃脚形式有两种：带有踏面的钢筋混凝土刃脚，钢筋混凝土钢刃尖的刃脚； 刃脚的主要作用：切土下沉，支撑，故应具有一定的强度。通常倾角为450500,井孔 井孔也称为土井，是挖土、棑图的重要场所。孔径的平面尺寸应满足挖土机据所需的静空要求。最小边长一般不宜小于3m。井孔内壁上可安设扶梯，供施工人员上下使用。,凹槽 凹槽设在井壁和隔墙的下部刃脚处，一般高约1m，深为0.150.25m。它的作用：使封底混凝土能嵌入井壁连接成整体。,探测管与射水管的作用 探测管：（1）探测井壁刃脚下和隔墙地面下的泥面高程，以便控制出土部位，并可探测基底高程，作为基底高程检验的依据;（2）可在探测管中安设射水管，破坏沉井刃脚下的土体以利于下沉，沉井下沉至设计位置后，也可用来射水清基;(3)沉井下封底后，可作为封底混凝土的质量检查孔。 射水管:利用高压射水破坏沉井周围及刃脚下的土，以减小土对沉井的摩阻力。,沉井施工,沉井的工作原理 在深基础工程施工中，为了减少放坡大开挖的大量土方量，并保证陡坡开挖边坡的稳定性，人们创造了沉井基础。这是一种竖向的筒形结构物，通常用砖、素混凝土或钢筋混凝土材料制成。 沉井施工步骤：（1）场地准备（2）底节沉井制作（3）底节沉井下沉（4）沉井接高（5）井顶围堰（6）清基封底（7）填充、浇注顶盖,沉井施工特点： （1）沉井可在井筒的保护下作垂直下挖，施工中井筒既能防土又能防水，下沉完毕后成为基础的一部分。沉井法施工能够有效地克服明挖法土石方量大、干扰大的弊病。（2）逐节接筑，不断挖土，借助混凝土井筒的自重，边挖土边下沉，因而比较简便、安全。（3）必须经过先浇筑，后养生，再下沉的三个阶段，工序较多，循环时间长。,沉井制作,筑岛法,当水深小于3m，流速1.5m/s时，可采用砂或砾石在水中筑岛(图5-12 a），周围用草袋围护；若水深或流速加大，可采用围堤防护筑岛图5-12b）；当水深较大（通常15m）或流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛(图5-12c）。,图 5-12 水中筑岛下沉沉井 a) 无围堰防护土岛; b) 有围堰防护土岛; c) 围堰筑岛,垫木布置图,垫木拆除 抽除垫木应按一定顺序分区、依次、对称、同步地进行，对矩形沉井，先内隔墙，再短边，最后长边；长边的垫木应隔根抽出，然后以四角处的定位垫木为中心由远及近地对称抽除，最后抽定位垫木。,沉井制作,通常沉井在原位制作，可采用三种不同的方法。一次制作，一次下沉；多节制作，多次下沉；分节制作，一次下沉。,沉井下沉分类： 1)排水挖土下沉：在土质的透水性很低或渗水量不大的稳定土层，排水不会产生流砂。 优点：是挖土方法简单，容易控制，下沉较均衡且易纠偏，达设计标高后又能直接检验基底土的平衡，并可采用干封底，以加快工程进度，保证质量，节省材料，所以应优先采用。,刃脚土内膜 刃脚土内膜的形式，依据沉井处表层土的土质情况和地下水位的高低，可做成填土式内膜和挖土式内膜两种。,沉井下沉过程中遇到的问题及处理,1.偏斜 偏斜原因 ： 土岛表面松软，河底土质软硬不匀； 井壁与刃脚中线不重合 ； 抽垫方法欠妥，回填不及时 ； 除土不均匀对称 ； 刃脚遇障碍物顶住而未及时发现； 排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井承受不 对称外力作用 。 发生倾斜的纠正方法： 在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石； 在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层； 在沉井顶面施加水平力扶正。,2)不排水(或灌水)挖土下沉： 当沉井穿过有较厚的砂性土或粉砂层， 且含水量很大(含水量w3040) 在动水压力作用下产生流砂。,2.沉井下沉困难 原因： 开挖面深度不够，正面阻力大； 偏斜，或刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层； 井壁摩阻力大于沉井自重； 井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。 解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力 , 增加压重的方法 ： 提前接筑下节沉井； 在井顶加压砂袋、钢轨等重物； 不排水下沉时，可井内抽水。,3.减小井壁摩阻力的方法：,井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉； 利用泥浆套或空气幕辅助下沉； 增大开挖范围和深度； 必要时还可采用0.10.2kg炸药起爆助沉。,4.流砂 原因： 土中动水压力的水头梯度大于临界值。 防止流砂的措施 ： 排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水； 不排水除土下沉时，减小水头梯度； 采用井点，或深井和深井泵降水。,5.突沉 原因： 井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井支承削弱； 排水过多； 挖土太深； 出现塑流。 防止突沉的措施： 控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度； 在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高刃脚阻力。,当沉井下沉至设计标高时，应进行沉降观测若8h内沉井的下沉量不大于l0mm，方可进行封底。 干封法：干封法适合于沉井底部无地下水的情况下浇筑底板混凝土，这种方法成本低、工期短、质量好。 水下封底应符合下列要求： (1)井内水位不应低于设计水位，锅底应按设计尺寸整理，沉积于井底的浮泥应予清除。 (2)浇灌水下混凝土各导管的有效半径必须互相搭接，并盖满井底全部面积。 (3)导管下端应埋于混凝土中11.5mm，混凝土平均升高速度不小于0.25m/h。 (4)水下混凝土达到设计强度后方可从井内抽水。,沉井封底,充填井孔及浇筑顶盖,如封底是在不排水情况下进行，则可用导管法灌注水下混凝土(见钻孔灌注桩施工)，若灌注面积大，可用多根导管，以先周围后中间，先低后高的次序进行灌注。待混凝土达设计强度后，再抽干井孔中的水，填筑井内圬土。如井孔中不填料或仅填以砾石，则井顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖，以支承墩台，然后砌筑墩身，墩身出土(或水面)后可拆除临时性的井顶围堰。,沉井制作允许偏差,项目 允许偏差 断面 尺寸 长、宽 0.5%，且不得大于100mm 曲线部分的半径 0.5%，且不得大于50