地下空间工程沉井基础技术培训2018

1、深基础沉 井 基 础地下连续墙深基坑工程 沉井法是施工的地下结构物和深基础的一种型式。 沉井先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。 1 沉井基础1、沉井应用领域 （1）桥梁墩台基础； （2）取水构筑物、污水泵站； （3） 地下工业厂房、 大型设备基础； （4）地下仓储（油、气、水、煤）库房； （5） 人防掩蔽所、地下构筑物围壁； （6）盾构或顶管的工作井、船坞、矿用竖井、 地下 车道等。2、沉井特点 （1）埋深很大、整体性强、稳定性好； （2）沉井既是基础，又是施工中挡土（水）围

2、壁或围堰结构； （3）能承受很大的垂直、水平荷载，抗变形能力强； （4）与大开挖比，占地面积小，土方量少；对邻近建筑物的影响比较小； （5）施工中易发生难沉、突沉、偏沉等问题； （6）单井施工周期长。3、沉井发展情况 目前，最大沉井直径（或边长）上百米，深度上百米；下沉新工艺有泥浆助沉、空气幕法、中心岛法等。一、沉井基础概述4、沉井的类型划分（1）按沉井横截面形状分： 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。（2）按沉井竖向截面形状分： 柱形竖直式、台阶式（阶梯形）、锥形。4、沉井的类型划分 （3）按沉井材料分：混凝土、钢筋砼

3、、砖石、竹筋砼、木材、钢板等。 （4）按沉井下沉方式分： 就地制造下沉的沉井； 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。 中心岛式下沉沉井。5、沉井施工过程 基坑开挖铺砂垫层和承垫木沉井制作抽取承垫木挖土下沉（分节制作与下沉）至设计标高、封底回填浇筑其它部分结构和封顶。 （1）沉井底节在人工筑岛上灌筑； （2）沉井开始下沉及接高； （3）沉井已下沉至设计标高； （4）进行封底及墩身等工作。 沉井施工步骤示意图 沉井的长短边之比越小越好，以保证下沉时的稳定性。 一般沉井应分节制作，每节高度不宜大于8m。 沉井底节高度应满足拆除支承时沉井纵向抗弯要求

4、之外，在松软土层中 下沉的沉井，底节高度不宜大于0.8b 。 月浦水厂泵房工程6、沉井工程应用南京长江大桥正桥1号桥墩的混凝土沉井基础 公路铁路两用双层钢架连续桥梁，跨度160米，铁路桥总长6,772米，1968年建成，该桥的建成是中国修建深水基础桥梁工程一项重大突破。 沉井平面长69米，宽51米，下沉深度为58米，体积20.4万立方米,列世界最大沉井。 (列世界第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大型钢壳沉井 宝山钢铁厂取水泵房工程 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。二、 沉井构造 （1）刃脚作用：

5、减少沉井下沉阻力，使之能在沉井自重作用下切土下沉，并起到封闭与阻止壁外流砂或泥浆涌入井筒内的作用。 （2）制做要求：砼C20以上，踏面宽度为100200mm，刃脚底面用钢板或钢筋预以加强，刃脚斜面倾角为450以上，可采用双斜面的，其高度为1m左右。1、刃脚a混凝土刃脚； b设角钢的刃脚； c尖刃脚 （1）井壁作用：它是沉井的主体部分，沉井下沉过程中起到挡土、挡水及利用本身重量克服土与井壁之间的摩擦阻力的作用。沉井施工完毕后，它又做为基础或基础的一部分而将上部荷载传到地基中去，或做为矿山竖井及其它构筑物的外壁。（2）制做要求：一般井壁用C20C25混凝土，壁厚0.81.5 m，分节制作时每节高度

6、为68m，井壁内可预埋各种管路。2、井壁（a）、（b）竖直的；（c）、（d）台阶形的；（e）锥形的；（f）倒锥形 沉井外壁的形式3、隔墙与底梁（1）隔墙与底梁的作用： 对于长宽方向尺寸较大的沉井，设置隔墙与底梁可加强其整体刚度，防止发生突沉，减少挠曲应力，并分成多个井孔有利于控制沉井下沉方向。（2）制做要求： 内隔墙间距56m，厚度0.51.2m，底面高出刃脚踏面0.5m以上，若与刃脚平齐应留过人孔。4、封底与底板（1）作用：封底起到隔离地下水的水力联系作用；凹槽起到使封底混凝土底板嵌入井壁，增强井壁与底板的联结强度的作用.（2）制做要求：凹槽深0.150.25m，高1.0m左右，距刃角1.5

7、m以上。 注：遇到意外困难，还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板，将沉井改为沉箱。 1、下沉系数计算 在确定沉井主体尺寸后，即可算出沉井自重，验算在沉井施工下沉时，保证在自重作用下克服井壁摩阻力Rf而顺利下沉，亦即下沉系数K 应满足要求。 沉井井壁与土体之间的摩阻力 f（kPa）土的种类粘性土砂性土砂卵石砂砾石软土泥浆套f (kPa)2550122518301520101235三、 沉井结构设计计算沉井井壁与土体之间的摩阻力 f 分布形式 式中 下沉稳定系数，一般取0.80.9。 R1 刃脚踏面及斜面下土的支承力，kN； R2 隔墙和底梁下土的支承力，kN。 在下沉过程中，构成K1的分子和分母不断变化，因此不仅要确定最终状态下，而且应跟踪整个下沉过程中K1值的变化规律。如：沉井在软弱土层中接高时有突沉可能，应根据施工情况进行下沉稳定验算：下沉稳定系数K1： 当沉井沉到设计标高，在进行封底并抽除井内积水后，而内部结构及设备尚未安装，井外按各个时期出现的最高地下水位验算沉井的抗浮稳定： B 封底后沉井所受的总浮力，kN；式中 K2 抗浮安全系数，一般取1.051.1。在不计井壁摩阻力时，可取1.05。抗浮安全系数K2：2、刃角计算1）刃角向外挠曲竖向内力计算2）刃角向内挠曲竖向内力计算3）刃角水平内力计算 3、沉井井壁计算1）井壁水平内力计算2）井壁垂直受拉计算3）抽垫木时井壁内力计算