基础工程学沉井工程简介及构造要求

课程团队：徐长节、胡文韬、耿大新、可文海、陈丹华基础工程学华东交通大学土木建筑学院4深基础——4.7沉井工程简介及构造要求主讲人——耿大新一、沉井的基本概念、作用及适用条件沉井的概念:是井筒状的结构物(图1)。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(图2)。

图1沉井下沉示意图图2沉井基础沉井的优缺点沉井的优点：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，因此在桥梁工程中得到较广泛的应用。同时，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，也常用作为矿用竖井、地下油库等。沉井的缺点：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。沉井的适用条件根据经济合理、施工上可能的原则，一般在下列情况，可以采用沉井基础：

1.上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，做扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其他深基础相比较，经济上较为合理的。

2.在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石不便桩基础施工时。

3.岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰有困难时。二、沉井的类型和构造沉井的分类按沉井的施工方法分类一般沉井：指就地制造下沉的沉井，这种沉井是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉。浮运沉井：在深水地区筑岛有困难或不经济，或有碍通航当河流流速不大时，可采用岸边浇筑浮运就位下沉的方法，这类沉井称为浮运沉井或浮式沉井。沉井的分类按沉井的形状分类按沉井的平面形状

常用的有圆形、圆端形和矩形等。

沉井平面形式a)单孔沉井；b)双孔沉井；c)多孔沉井根据井孔的布置方式，又有单孔、双孔及多孔的分别。沉井的分类圆形沉井：沉井在下沉过程中易控制方向；使用抓泥斗挖土，要比其他类型的沉井，更能保证其刃脚均匀地支承在土层上；在侧压力作用下，井壁只受轴向力(侧压力均布时)，或稍受挠曲(侧压力非均布时)；承受水平土压力和水压力性能良好。沉井的分类矩形沉井：具有制造简单，基础受力有利的优点，常能配合墩台(或其他结构物)底部平面形状。四角一般做成圆角，可有效改善转角处的受力条件，减缓应力集中现象，以降低井壁摩阻力和避免取土清孔的困难。矩形沉井在侧压力作用下，井壁受较大的挠曲力矩；在流水中阻水系数较大，冲刷较严重。沉井的分类圆端形沉井：控制下沉、受力条件、阻水冲刷均较矩形者有利，但沉井制造较复杂。对平面尺寸较大的沉井，可在沉井中设置隔墙，使沉井由单孔变成双孔或多孔。沉井的分类按沉井的形状分类按沉井的立面形状

主要有竖直式、倾斜式及台阶式等。采用形式应视沉井需要通过的土层性质和下沉深度而定。沉井的分类上述各类沉井的适用条件：

外壁竖直形式的沉井，它在下沉过程中不易倾斜，井壁接长较简单，模板可重复使用。故当土质较松软，沉井下沉深度不大，可以采用这种形式。沉井的分类上述各类沉井的适用条件：倾斜式及台阶式井壁可以减少土与井壁的摩阻力，其缺点是施工较复杂，消耗模板多，同时沉井下沉过程中容易发生倾斜。故在土质较密实，沉井下沉深度大，要求在不太增加沉井本身重量的情况下沉至设计标高，可采用这类沉井。沉井的分类上述各类沉井的适用条件：台阶式井壁的台阶宽度约为100～200mm。倾斜式的沉井井壁坡度一般为1/20～1/50，外壁倾斜式沉井同样可以减少下沉时井壁外侧土的阻力，但这类沉井具有下沉不稳定，制造困难等缺点，故较少使用。一般沉井的构造一般沉井构造上主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底和盖板等组成。一般沉井的构造

井壁是沉井的主要部分。它在沉井下沉过程中起挡土、挡水及利用本身重量克服土与井壁之间的摩阻力的作用。当沉井施工完毕后，它就成为基础或基础的一部分而将上部荷载传递给地基。因此，井壁必须具有足够的强度和一定的厚度。根据井壁在施工中的受力情况，可以在井壁内配置竖向及水平向钢筋，以增加井壁强度。井壁厚度按下沉需要的自重，本身强度以及便于取土和清基等因素而定，一般为0.80～1.50m，为便于绑扎钢筋及浇筑混凝土，其厚度不宜小于0.4m。钢筋混凝土薄壁沉井可不受此限制。井壁的混凝土强度等级不低于C15。井壁一般书沉井令的构胖造井壁下端会形如湾楔状裕的部际分称零为刃商脚。妄其作用屠是在贼沉井询自重岭作用纷下易咏于切滋土下境沉。刃脚恢底面(踏面)宽度一吉般为0.拦1～0.2烟m，对软乒土可适速当放宽寇。下沉符深度大近，且土嘴质较硬阅，刃脚余底面应宅以型钢(角钢或涂槽钢)加强(图5-距7)，以敌防刃稿脚损辣坏。淘刃脚饱内侧仗斜面控与水街平面享的夹颗角一常般为45高°～60°。刃畅脚高急度视吸井壁掘厚度乖、便够于抽犬除垫奋木而帐定，景一般奸当沉氧井湿答封底灯时，子取1.5抢m左右雁；干爷封底保时，馅取0.6营m左右。呼由于刃毕脚在沉熄井下沉千过程中概受力较阔集中，确故刃脚践宜采用C20以上的逆钢筋混雪凝土制饭成。刃脚一般沉座井的构虫造沉井平面妖尺寸扭较大伞，也亭即井恼壁跨咐径较盘大时油，应逗在沉虾井内起设置公隔墙岔，以加强书沉井针的刚深度，苗使井晒壁的例挠曲考应力贼减小暴，其厚度盯一般小丝式于井壁必。隔墙除底面应郊高出刃戚脚底面0.面5m以上哲，避最免隔由墙下雁的土窗顶住裙沉井春而妨顾碍下吗沉。战也可胆在刃扯脚与选隔墙储联结船处设殿置埂喷肋加绣强刃密脚与尾隔墙棋的连洽结。烂如为励人工缎挖土箩，在细隔墙男下端滔应设他置过桐人孔汗，便陶于工丹作人衡员井晌孔间借往来季。隔墙一般饺沉井储的构穗造井孔井孔是挖土排玩土的工眨作场所发和通道。井孔背尺寸应肢满足施泥工要求难，宽度(直径)不宜小斥于3m。井奖孔布秆置应大对称喷于沉拥井中林心轴悠，便架于对团称挖冻土使韵沉井礼均匀盲下沉以。一般靠沉井环的构舱造凹槽设在井疤孔下端隐近刃脚语处，其纺作用是使封钩底混持凝土淘与井潜壁有妥交好辅的接泳合，听封底级混凝留土底傲面的呈反力炒更好岔的传脚给井秩壁(如井规孔全亚部填脚实的丙实心肾沉井往也可腐不设侨凹槽)。凹暗槽深杏度约0.1灭5～0.丈25体m，高约1.虚0m。凹槽一般沉嘴井的构倘造射水室管当沉中井下她沉深帆度大令，穿原过的伶土质右又较没好，悲估计胶下沉脱会产机生困以难时司，可掠在井恶壁中若预埋骡射水伸管组燥。射水管锐应均匀雄布置，勿以利于爹控制水予压和水梨量来调胡整下沉滑方向。只一般水圆压不小苍于600跨kPa。如隆使用泥浆润反滑套施厘工方法援时，应哀有预埋言的压射斥泥浆管诞路。一般专沉井黑的构迎造沉井沉望至设计杯标高进钢行清基挡后，便释浇筑封修底混凝恐土。混绳凝土达驼到设计不强度后酒，可从而井孔中苹抽干水连井填满盘混凝土徐或其它钩圬工材件料。如让井孔中戏不填料道或仅填枣以砂砾换则须在岩沉井顶搞面筑钢粘筋混凝咏土盖板养。封底些混凝土关底面承夜受地基束土和水呆的反力棵，这就济要求封理底混凝墨土有一梯定的厚糕度(可由应致力验算夹决定)，其厚窄度根据塞经验也皮可取不金小于井茅孔最小察边长的1.5倍。封圾底混凝尊土顶面球应高出辛刃脚根嚷部不小夏于0.5碍m，并浇河灌到凹码槽上端蛛。封底湾混凝土叨标号对宏岩石地沉基用C1貌5；一奸般地剪基用C20。盖蓄板厚主度一茅般为1.5～2.神0m。井交孔中快充填苦的混当凝土猾，其治强度古等级旁不应杂低于C10。封底辽和盖押板沉井蜓基础忽的施欲工旱地施宿工：平整乳场地忙，制管造第肿一节步沉井纯、拆竿模及隶抽垫里、挖兆土下停沉、类接高目沉井瓜、井栗顶围百堰、疾地基煎检验波和处刃理、扫封底皮、充皆填井餐孔、邻浇筑孩顶盖率。沉井违基础辱施工沫分类水中仰筑岛参施工教：水流速族不打，集水深≤3~4沿m时采零用，旅沙岛往应高流出施筹工最动高水吼位0.村5m以上，郊在岛上书浇筑沉密井。浮运沉斥井施工阅：水深筑胳岛困难颠时采用法，岸边键制作，缠滑入水已中，井闭壁为空灿体可漂刊浮于水毕面，就停位后灌字注混凝毛土下沉逐至河床枣。旱地上乎沉井基条础的施纯工1.整平场套地桥梁墩台宅位于煤旱地待时，冒沉井希可就烤地制周造、蓄挖土节下沉候、封杏底、沃充填并井孔叠以及阻浇筑顶板。如天然地汁面土质网较好，勿只需将葬地面杂注物清掉坑整平地掠面，就溜可在其脊上制造伟沉井，票如为了该减小沉卵井的下难沉深度怠也可在兴基础位汤置处挖速一浅坑求，在坑焦底制造目沉井下爹沉，坑洗底应高器出地下甚水位0.5～1.淡0m。旱地训上沉风井基眯础的独施工2.制造第齐一节沉鸭井由于沉井自至重较大虑，刃脚催踏面尺组寸较小蔬，应力乐集中，衰场地土秒往往承督受不了穴这样大轻的压力狂。所以臣在整平腐的场地院上应在刃脚抖踏面位士置处对滋称地铺黑满一层肠垫木，沉仰井重锻量在忆垫木趁下产姓生的预压应套力不大于100施kPa。垫下木的着布置粥应考孙虑抽飞除垫呜木方拐便，民在刃温脚位脆置处跪放上除刃脚猾角钢梅，竖您立内莲模，效绑扎咐钢筋锻，立脚外模狐，最印后进艘行第隔一节事沉井露混凝疲土灌邮注。旱地龙上沉任井基皆础的亲施工3.拆模及火抽垫沉井混凝漂土达墙到设轮计强缠度的70颂%时可拆厘除模板葬，强度饱达设计墓强度后仪才能抽银撤垫木石。抽撤逗垫木应胀按一定甲的顺序拖进行，阿以免引准起沉井拦开裂、食移动或劣倾斜。叔其顺序布是：先撤除响内隔知墙下老的垫德木，建再撤牵沉井井壁短边设下的垄垫木息，最蒙后撤钉长边辣下的幸垫木监。拆长边膀下的垫霉木时，们以定位忍垫木(即最后抽斯撤的垫霜木)为中怒心，亮对称卫地由容远到雾近拆返除，贞最后到的拆扶除定槐位垫节木。役注意嫁在抽版垫木毅过程梅中，每抽除一欺根垫木，应立投即采用砂回填并捣实，防吐止沉胡井失劝稳。旱地上圣沉井基岭础的施己工4.挖土下于沉当沉傻井穿倍过的茅土层何较稳帅定，俊不会危因排首水而成产生户大量株流砂树时，松可采碗用排头水下衔沉。啊土的维挖除鸟可采慈用人丙工挖珠土或夫机械母除土畅，排醉水下民沉常巧用人技工挖恩土，残它适食用于社土层揪渗水戴量不墙大且袍排水钉时不阀会产怜生涌港土或级流砂拜的情稳况；谦人工将挖土卷可使盟沉井类均匀渠下沉谈和清女除井卧下障作碍物爱，但垃应采晓取措抓施，溪确实地保证饱施工让安全拢，排活水下唇沉时归，有向时也艳用机锯械除讽土。排水楼下沉一般拖都采辣用机鞭械除搬土，辜挖土权工具淡可以挺是抓捏土斗塘或水截力吸帖泥机平，如霞土质是较硬郑，水没力吸牛泥机剩需配灭以水闪枪射累水将己土冲景松。交由于谱吸泥琴机是耕将水益和土谷一起灵吸出界井外惨，故梦需经评常向庸井内疫加水鞠维持蚊井内灶水位队高出刊井外袋水位1~2披m，以沸免发哀生涌