知名高校基础工程沉井基础施工讲解51

基础工工程电子教教案开篇语语：本系列列是本本人搜搜集很很多图图片归归集而而成，，耗费费大量量时间间精力力的作作品，，谢谢谢大家家的支支持，，欢迎迎转载载，把把知识识传递递给更更多人人。一直以以来，，我都都想找找更多多的图图片来来展示示施工工现场场的概概况，，今年年我决决心把把这项项工作作好好好地完完成下下去，，给更更多非非现场场的考考生们们展现现直观观的概概念，，能够够更好好地理理解书书本知知识。。此为方方证市市政培培训系系列1：《看图识识市政政》以后我我会继继续推推出系系列2：《跟方证证背市市政》系列3：《方证讲讲案例例》，方证证画书书、考考前冲冲刺等等系列列课程程。让让你充充分拿拿分，，轻松松自信信上阵阵，获获取满满意成成绩！！等系系列课课程。。敬请继继续关关注。。方证召召开14年市政政培训训，方方证qq：5682444735.沉井基基础5.1概述沉井：：带刃脚脚的井井筒状状构造造物，，用人人工或或机械械方法法清除除井内内土石石，主主要借借自重重克服服井壁壁与土土层的的摩阻阻力，，逐节节下沉沉至基基底设设计标标高的的基础础。图5.1沉井基基础示示意特点：：下基深深，hmax=220m，适用用于深深水，，整体体性强强，稳稳定性性好，，承载载力大大造价高高，施施工期期长，，不排排水施施工时时难于于克服服刃脚脚下孤孤石、、沉船船、树树干等等障碍碍物，，易发发生流流砂现现象适用条条件：：上部荷荷载较较大在山区区河流流中冲冲刷大大河水较较深，，采用用扩大大基础础施工工围堰堰有困困难5.1.1沉井的作作用及适适用条件件下沉方式式：就地制造造下沉沉沉井(一般沉井井)、浮运沉沉井制作材料料：砼沉井，，钢筋砼砼沉井，，竹筋沉沉井（南昌赣赣江大桥桥、白沙沙沱长江江大桥）），钢沉井井,砖石沉井井,木沉井外观形状状：平面:力求简单单对称，，利于受受力，便便于施工工，有圆圆形、矩矩形和圆圆端形等等剖面:柱形(下沉过程程不易倾倾斜、井井壁接长长简单，，模板反反复利用用)、阶梯形形(下沉阻力力小)、锥形(下沉阻力力小)5.1.2沉井的分分类图5.2沉井的平平面形式式5.1.3沉井基础础的构造造沉井组成成：刃脚井壁内隔墙井孔凹槽封底盖板图5.3沉井的的一一般构构造造井壁:沉井的主主要部分分，下沉沉过程起起挡土、、挡水及及压重作作用，为为深基础础的护壁壁和建筑筑物的基基础。5.1.3沉井基础础的构造造a)柱形;b)阶梯形;c)阶梯形;d)锥形一般：厚厚0.8～1.5m，每节高高≤5m，砼强度度等级≥≥C15。例：湘江江大桥（（一桥））8#墩，上节节厚2.6m，下节3.0m，22×12×5m，下沉12.6m图5.4沉井立面面形状刃脚：井壁下端端楔状部部分，利利于切入入土中加加速下沉沉5.1.3沉井基础础的构造造一般底面面(踏面)厚100～200mm，以型钢钢加强，，高1m以上，砼砼强度等等级≥C20图5.5刃脚构造造示意隔墙：加强沉井井整体刚刚度5.1.3沉井基础础的构造造内隔墙的的间距一一般不大大于5~6m，厚度一一般为0.5~1.0m一般要求求隔墙底底高出刃刃脚底面面0.5~1.0m图5.6隔墙构造造示意井孔：挖土排土土的工作作场所和和通道位置：取土井的的平面布布置应与与中轴线线对称，，以利于于沉井均均匀下沉沉大小：由取土方方法而定定，采用用挖土斗斗取土时时，应能能使挖土土斗自由由升降，，一般宽宽度≥3m，对称布布置处理：以素混凝凝土、片片石混凝凝土或砌砌片填充充。图5.7井孔构造造示意5.1.3沉井基础础的构造造凹槽：使封底砼砼和井壁壁结合良良好深约0.15-0.25m，高约1.0m，距刃脚脚底面一一般在1.5m以上5.1.3沉井基础础的构造造图5.8凹槽构造造示意封底和盖盖板：封底厚由由计算确确定，顶顶面突出出刃脚根根部不小小于0.5m，并达凹凹槽上端端，砼强强度一般般地基C20，岩石地地基C15。盖板厚厚一般1.5～2.0m，井孔充充填砼时时砼应≥≥C10。5.1.3沉井基础础的构造造图5.9封底和盖盖板示意意5.2沉井的施施工旱地沉井井施工：：平整场地地，制造造第一节节沉井、、拆模及及抽垫、、挖土下下沉、接接高沉井井、井顶顶围堰、、地基检检验和处处理、封封底、充充填井孔孔、浇筑筑顶盖。。水上筑岛岛：水流速不不大，水水深≤3～4m时采用，，砂岛应应高出施施工最高高水位0.5m以上，在在岛上浇浇筑沉井井。浮运沉井井：水深筑岛岛困难时时采用，，岸边制制作，滑滑入水中中，井壁壁为空体体可浮于于水面，，就位后后灌注砼砼下沉至至河床。。5.2.1旱地沉井井施工铺垫木立模板绑绑钢筋注混凝土土、养生生拆模及抽抽垫土内模制制造沉井井刃脚1清理场地地2制造第一一节沉井井图5.10制造第一一节沉井井实例3拆模及抽抽垫拆模顺序序：井孔模板板、外侧侧模板、、隔墙支支撑及模模板、刃刃脚面支支撑及模模板抽垫顺序序：内壁下、、短边下下、长边边下对称称同步。。长边下下是隔1根撤1根，最后后以定位位桩为中中心由远远而近对对称撤除除5.2.1旱地沉井井施工图5.11沉井垫木木（a）圆形沉沉井垫木木；（b）矩形沉沉井垫木木4除土下沉沉5.2.1旱地沉井井施工图5.12除土下下沉沉示意意5.接高沉井井6.设置井顶顶防水围围堰7.基底检验验和处理理8.封底9.井孔填充充和顶板板浇筑5.2.1旱地沉井井施工5.2.2水中沉井井施工1.水中筑岛岛无围堰防防护土岛岛有围堰防防护土岛岛围堰筑岛岛水流速不不大，水水深≤3～4m时采用图5.13水中筑岛岛下沉沉沉井2.浮运沉井井水深筑岛岛困难时时采用，，岸边制制作，滑滑入水中中，井壁壁为空体体浮于水水面，就就位后灌灌注砼下下沉至河河床。5.2.2水中沉井井施工图5.14浮运沉井井施工示示意图浮式沉井井：双壁壁钢壳直径21.4米净净高13.6米5.2.4沉井下沉沉过程中中遇到的的问题及及处理偏斜→沉井偏偏斜大大多发发生在在下沉沉不深深时，，导致致偏斜斜原因因有多多种；；纠偏偏的方方法有有：除除土、、压重重、顶顶部施施加水水平力力难沉→即沉井井下沉沉过慢慢或停停沉；；原因因（侧侧阻过过大、、踏面面过大大、孤孤石树树根等等）；；解决决方法法（射射水、、加重重井壁壁、减减小踏踏面、、小型型爆破破）突沉→沉井产产生较较大的的倾斜斜或超超沉，，突沉沉常发发生于于软土土地区区；主主要原原因是是井壁壁侧阻阻较小小流砂→在粉、、细砂砂层中中下沉沉沉井井，易易出现现流砂砂现象象；主主要原原因是是土中中动水水压力力的水水头梯梯度大大于临临界值值；防防治措措施有有：采采用井井点降降水及及不排排水除除土，，或向向井内内回灌灌水主要内内容：：①拟定外外形尺尺寸、、高度度、壁壁厚②视为天天然地地基上上深基基础的的地基基强度度及变变形验验算③施工阶阶段刃刃脚、、井壁壁的强强度计计算④使用阶阶段井井壁及及顶板板、底底板强强度计计算5.3沉井的的设计计与计计算沉井高高度沉井底底面标标高，，主要要根据据上部部荷载载、水水文地地质条条件及及各土土层的的承载载力等等确定定。沉井作作为基基础，，其顶顶面应应埋入入地面面0.2m或地下下水位位以下下0.5m。沉井平平面形形状和和尺寸寸沉井平平面形形状应应根据据上部部建筑筑物的的平面面形状状决定定。为防止止下沉沉过程程中少少许偏偏斜对对建筑筑物的的影响响，要要求留留有襟襟边，，其宽宽度不不得少少于下下沉总总深度度的2%，且不不得小小于20cm。5.3.1沉井作作为整整体深深基础础的计计算1沉井尺尺寸设设计下沉系系数:在确定定沉井井的外外形尺尺寸和和壁厚厚时，，应保保证沉沉井在在各种种施工工阶段段能克克服四四壁摩摩阻力力R1而顺利利下沉沉，即即下沉沉系数数K1应满足足：G—各种施施工阶阶段沉沉井的的自重重；Rt—沉井井井壁土土的摩摩阻力力。下沉系系数K1、抗浮浮稳定定系数数K2抗浮稳稳定系系数:当沉井井下沉沉到设设计标标高，，砼封封底并并做好好钢筋筋砼顶顶板、、抽除除井内内积水水后，，而内内部结结构及及设备备尚未未安装装，井井外地地下水水位达达最高高时，，应考考虑沉沉井的的抗浮浮稳定定验算算，要要求抗抗浮稳稳定系系数K2满足：：∑G—沉井结结构的的自重重；P—水对沉沉井的的浮力力。等等于地地下水水位以以下沉沉井排排开同同体积积的水水的重重量。。地基强强度：：沉井作作为深深基础础时，，一般般要求求下沉沉到坚坚实的的土层层或岩岩层上上。地地基强强度须须满足足：F—作用于于沉井井顶面面处荷荷载G—沉井自自重Rf—井侧总总摩阻阻力Rj—沉井底底部地地基土土的总总反力力Rj=faA(fa为基底底土承承载力力特征征值)F+G≤Rj+Rf2沉井作作为天天然地地基基基础计计算式中：：井侧总总摩阻阻力Rf：可假定定井侧侧总摩摩阻力力Rf沿深度度成梯梯形分分布，，距地地面5m范围内内按三三角形形分布布，5m以下为为常数数，故故总摩摩阻力力为Rf＝U(h－2.5)qU—沉井周周长q—单位面面积摩摩阻力力加权权平均均值，，可按按表书书5-1取值。。图5.15井壁摩摩组力力分布布假设设式中：：基本假假定：：①地基土土为弹弹性变变形介介质，，水平平向地地基系系数随随深度度成正正比例例增加加(即m法)②不考虑虑基础础与土土之间间的粘粘着力力和摩摩阻力力③沉井刚刚度与与土刚刚度之之比为为无限限大，，横向向力作作用下下只产产生转转动而而无挠挠曲变变形根据基基底地地质情情况，，可分分为非非岩石石地基基和基基底嵌嵌入基基岩内内两种种情况况分析析3考虑土土体弹弹性抗抗力的的沉井井设计计与计计算非岩石石地基基在FH作用下下，沉沉井将将围绕绕位于于地面面下深深度z0处点A转动ω角则深度度z处沉井井水平平位移移Δx为：Δx=(z0z)·tanω将水平平力FH和偏心心竖向向力FV(=F＋G)等效为为距基基底作作用高高度为为λ的水平平力FH，即：：图5.16非岩石石地基基计算算示意意沉井底底面受受到的的抗力力：其中：：Cz=mzC0=mh即土的的横向向抗力力沿深深度呈呈二次次抛物物线变变化，，若基基底竖竖向地地基系系数C0不变，，σzx=ΔxCz=Cz(z0z)·tanω沉井受受到的的横向抗抗力σzx式中C0按桩基基计算算方法法确定定，但但不得得小于于10m0。图5.17非岩石石地基基计算算示意意上述各各式z0和ω为未知知数，，可由由静力力平衡衡导得得：式中b1为基础础计算算宽度度，W为基底截面面模量。联立求解可可得：其中：将此代入上上述各式得得土体横向抗抗力：基底边缘处处压应力：：式中A0为基底面积积。离地面下深深度z处截面弯矩矩为：基底嵌入基基岩，在水水平力和竖竖直偏心荷荷载作用下下，可假定定基底不产产生水平位位移，故旋旋转中心A与基底中心心重合，即即z0=h。基底嵌入处处将存在一一水平阻力力FR，其对A点的力矩可可忽略不计计。取弯矩平衡衡可导得：：基底嵌入基基岩内图5.18基底嵌入基基岩内计算算由∑X=0可得：地面下深度度z处截面上的的弯矩为：尚需注意,当基础仅受受偏心竖向向力FV作用时,λ→∞，上述各式式不能应用用。此时应应以M=FV·e代替上述各各式中FHh1，同理可导导得上述两两种情况下下相应的计计算公式。。土体横向抗抗力：基底边缘处处压应力基底嵌入处处水平阻力力FRδ=(z0h2)tanω+δ0δ0为h2范围内台身身弹性挠曲曲变形引起起的墩顶水水平位移其中：FH、M为墩顶作用用的水平力力及弯矩4墩台顶水平平位移计入基础实实际刚度对对地面处水水平位移及及转角的影影响后(tanωω≈ω)，可写为：：δ=(z0K1+h2K2)ω+δ0K1、K2—水平位移影影响系数，，根据αh及λ/h查书表5-2。墩台顶水平平位移：横向抗力经验表明最最大横向抗抗力大致在在z=h/3和z=h处，故式中η1—取决于上部部结构形式式的系数，，一般取η1＝1，对于拱桥桥η1＝0.7；η2—考虑恒载弯弯矩Mg对总弯矩M的影响系数数，即5验算要求σzx应小于井周周土的极限限抗力值，，而极限抗抗力以土压压力表示，，即：σzx≤PpPa由朗金土压压力理论可可得：墩台顶水平平位移其中：L为相邻跨中中最小跨的的跨度（m），当L<25m，取L＝25m。此外，对高高而窄的沉沉井还应验验算产生施施工容许偏偏差时的影影响。（cm）要求：基底应力σmax≤fah要求：在抽出垫木木以及挖土土可能有不不均匀等不不利条件下下，第一节节井壁在自自重作用下下应按单支支点、简支支梁等验算算井壁强度度。1.第一节井壁壁的应力验验算5.3.2沉井施工过过程的结构构强度计算算排水除土下下沉不排水除土土下沉图5.19底节沉井支支点布置示示意考虑下两种种最不利情情况：刃脚外挠：：沉井下沉至至一半深度度，上部井井壁已全部部加高，刃刃脚入土1m。此时刃脚脚斜面上土土的横向推推力向外作作用，产生生向外挠曲曲。刃脚内挠：：沉井下沉至至接近设计计标高，刃刃脚下土已已掏空，沉沉井自重全全部由外侧侧摩阻力承承担。此时时在外侧水水、土压力力作用下，，使刃脚产产生向内挠挠曲。2.刃脚计算图5.20刃脚向外绕绕曲受力示示意图图5.21刃脚向内绕绕曲受力示示意图井壁的水平平配筋下沉到设计计标高，刃刃脚下土已已掏空，水水、土压力力最大，按按水平框架架计算内力力。井壁的竖直直配筋：下沉到设计计标高，刃刃脚下土已已掏空，且且上部井壁壁被土夹住住，下部似似悬挂在土土中的最不不利位置计计算井壁拉拉力。等截面沉井井产生的最最大拉力τmax等于沉井自自重的1/4，即tmax＝G/4，其位置在在沉井的h/2处。3.井壁计算此外，还应应验算井壁壁在使用阶阶段中各种种受力时的的强度。图5.22单孔矩形框框架受力干封底：可按构造要要求确定厚厚度，一般般为0.6～1.2m水下封底:砼厚度由抗抗浮要求和和强度条件件确定按抗浮计算时，封封底砼厚度度作为沉井井重量的一一部分，应应满足抗浮浮要求；按强度条件计算时时，当封底底砼达设计计强度，井井中水被抽抽除，且未未浇筑钢筋筋砼底板时时，将封底底受到的最最大水压力力减去砼自自重作为荷荷载、素砼砼板承受水水压力来计计算弯矩，，验算强度度。计算模式底板可视为四边边嵌固于井井壁(或隔墙、格格梁)上的单向或或双向板。。荷载取最最大水浮力力或沉井最最大自重时时引起的反反力。顶板按动、静荷荷载作用下下的单向或或双向板计计算。4.封底砼及底底板、顶板板厚度计算算地下连续墙墙：成槽机沿着深深基础或地地下构筑物物周边，开开挖出具有有一定宽度度(或直径)与深度的的沟槽(或孔)，在槽内内设置钢钢筋笼，，浇注砼砼，筑成成一个单单元的墙墙段。再再继续开开挖、浇浇筑砼，，并以某某特定接接头方式式连接墙墙段，形形成一道道连续的的现浇壁壁式地下下钢筋砼砼连续墙墙。1概述作用:基坑开挖挖时防渗渗、挡土土，邻近近建筑物物的支护护，以及及作为基基础的一一部分。。5.5.2地下连续续墙优点①无噪音、、无振动动，适用用于城市市与密集集建筑群群中施工工(法国最小小距离0.5m，日本0.2m)；②土方量小小,无需井点点降水，，造价低低，施工工速度快快，适用用于各种种地质条条件(如钢板桩桩难以进进入砂卵卵石层和和风化岩岩)；③能防渗、、截水、、承重、、挡土、、抗滑、、防爆等等。缺点：施工技术术要求高高，槽段段接头质质量控制制比较复复杂，小小型工程程造价较较高，不不适用于于岩溶地地区、粉粉、细砂砂地层。。5.5.2地下连续续墙发展:①逐渐广泛泛地应用用预制桩桩式及板板式地下下连续墙墙，其墙墙面光滑滑、墙体体质量好好，强度度高；②向大深度度、高精精度方向向发展，，日本液液化天然然气地下下储库工工程施工工深度达达100m，施工垂垂直精度度可达1/2000；③高分子聚聚合物泥泥浆的应应用、废废泥浆处处理技术术的实用用化。5.5.2地下连续续墙地下连续续墙的施施工分为为：修筑筑导墙、、泥浆护护壁、成成槽、槽槽段连接接、浇筑筑砼。1.修筑导墙墙成槽施工工前，应应开挖导导沟，修修筑钢筋筋砼(钢、木)导墙，并并设置临临时支撑撑。作用：导导向、容容蓄泥浆浆，支撑撑成槽设设备的荷荷载，维维护表土土稳定，，防止槽槽口塌方方。2.泥浆护壁壁作用：平平衡侧向向水、土土压力，，护壁、、防渗、、携渣、、冷却润润滑钻头头。2地下连续墙墙的施工⒊成槽无粘性土土、硬土土和夹有有孤石等等较为复复杂的地地层可用用冲击式钻机成槽槽粘性土和和N值小于30的砂性土土，采用用抓斗式,但深度宜宜≤15m回转式，，尤其是是多头钻钻，地质质条件适适应性好好，而且且功效高高，壁面面平整，，一般当当h>20m时宜优先先考虑采用多头头钻机开开槽，每每段槽孔孔长度可可取6～8m，采用抓抓斗式或或冲击式式钻机成成槽，每每段长度度可更大大。墙体体深度可可