沉井基础施工-沉井分类与构造（高速铁路桥梁施工）

沉井基础的分类与构造

课程引入思考山区河流中，冲刷大或有较大卵石不便使用桩基础时，又该采用何种基础类型？

答案：沉井基础课程引入什么是沉井？沉井是建造在墩位所在地面上或筑岛面上的井筒状结构物。它从井孔内取土，借自重克服土对井壁的摩擦力而沉入土中，这样逐节接筑、下沉，直至设计位置后，经过封底，井内填充及修筑顶盖，即成为墩台的沉井基础。课程引入沉井基础工程特点？沉井基础刚性大，整体性强，能承受较大的竖直和水平荷载。施工时井壁既挡土又起着防水的作用。施工所需机具设备不多，技术也不复杂，在桥梁工程中广泛应用。（一）沉井组成沉井基础一般由沉井（井壁）、封底混凝土及钢筋混凝土顶盖三部分组成。一、沉井基础的组成及适用条件二、沉井的类型（一）按沉井的材料分类1.钢筋混凝土沉井2.钢沉井二、沉井的类型（二）按沉井的平面形状分类

1.圆形沉井优点:结构本身受力均匀，土、水压力作用下，井壁主要承受轴向压力；河床局部冲刷较小；下沉过程中用机械挖土较方便，且有利于刃脚均匀地支承在土层上，沉井不易倾斜。缺点:与同面积的矩形沉井相比，圆形沉井基底压应力较大。圆形沉井一般适用于墩台身截面为圆形或接近方形的基础，最适合于斜交桥和流向不稳定的河流。二、沉井的类型二、沉井的类型2.矩形沉井优点：外形构造简单，制作较容易；它与截面为圆端形或矩形的墩台配合较好；节省圬工。缺点：在土、水压力作用下，井壁受较大挠曲应力，需布置较多的受力钢筋；矩形阻水系数较大，河床局部冲刷较严重，沉井四个角机械挖土不易控制，下沉方向不易控制，其四角应做成圆角或钝角，以利于受力和清孔。矩形沉井宜在无流水或流速较小河流中采用。二、沉井的类型3.圆端形沉井圆端形沉井引起河床局部冲刷最小，但沉井的制作较麻烦，它的优缺点介于圆形和矩形两种沉井之间，常用于圆端形桥墩的基础。二、沉井的类型（二）按沉井立面形状分类二、沉井的类型（三）按沉井立面形状分类1.柱形沉井摩阻力大，下沉困难。适用于摩阻力较小的松软土层。下沉时易于控制方向，不易偏斜。2.阶梯形沉井下沉时底节以上各节井壁所接触的土层已松动过，减少了井壁摩阻力，有利于沉井下沉，但容易偏斜。适用于摩阻力较大的土层中。3.锥形沉井井壁摩阻力较小，下沉时发生偏斜的可能性较大，一般不常用。二、沉井的类型（四）按沉井的施工方法分类1.就地制作沉井直接在墩台位置的地面上制造沉井，并就地下沉；若在浅水区，可以先用人工筑岛，在岛面上制造沉井，然后下沉。2.浮式沉井在深水地区，无法用人工筑岛时，采用岸边制作井筒，浮运至桥墩设计位置处，然后下沉。三、沉井的构造由井壁、隔墙、刃脚、井孔（取土井）、凹槽、封底混凝土、顶盖、射水管组、探测管等组成，还有井顶围堰和井内填充物等。三、沉井的构造（一）井壁（沉井的外壁）井壁是沉井的主体部分，在下沉过程中起着挡土、防水、压重等作用。当沉井施工完毕后，井壁就成为沉井基础的主要承重部分。三、沉井的构造（二）隔墙隔墙的作用主要是缩短外壁的跨度，减小外壁的挠曲应力，加强沉井的刚度，并可将沉井分成若干个取土井，以便于均衡取土及纠正沉井在下沉中的倾斜和偏移。隔墙底部做成两面倾斜的刃脚，其底面应高于刃脚底面不小于0.5m，以免隔墙下端被土搁住妨碍沉井下沉。三、沉井的构造（二）刃脚位于井壁的最下端，受力最集中。一是作用切土下沉，另一作用是支承，故应具有一定的强度。常用的刃脚形式。三、沉井的构造（四）井孔（取土井）井孔是挖土、排土的工作场所。井孔的平面尺寸应满足挖土机具所需的净空要求，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。三、沉井的构造（五）凹槽凹槽设在井壁和隔墙的下部靠近刃脚处，一般高约lm，深为0.15～0.25m。它的作用：使封底混凝土能嵌入井壁联结成整体。三、沉井的构造（六）探测管和射水管1.探测管在不排水下沉的沉井中，可在井壁内设置φ200～500mm的钢管或预制管道作为探测管。其主要作用是：⑴探测井壁刃脚下和隔墙底面下的泥面标高，以便控制除土部位，并可探测基底标高，作为基底标高检验的依据；⑵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；⑶沉井水下封底后，可作为封底混凝土的质量检查孔。三、沉井的构造（六）探测管和射水管2.射水管当预计沉井自重不足以克服下沉阻力时，可在井壁四周预埋高压射水管。射水管的作用是：利用高压射水冲动沉井周围及刃脚下的土，以减小土对沉井的摩阻力。射水管装设在井壁内，管口开在刃脚下端和井壁外侧，沿井壁均匀布置，并联成四个单独分离的管组，以便于控制射水部位，校正沉井的倾斜。三、沉井的构造（八）顶盖（封顶或井盖）井孔用混凝土或其它圬工材料填充时，顶盖可用不低于C15混凝土灌注。沉井若为空心基础，井内不填充任何材料或仅用砂、石料填充的，则顶部必须设置钢筋混凝土顶盖，以承受墩台身及其以上结构的荷载。顶盖厚一般为1.5～2.0m，钢筋的配置由计算确定。（九）井孔填充物根据受力或稳定的要求，井孔内可保持中空或用砂石料、混凝土、浆砌片石等填充。在严寒地区，低于冰冻线0.25m以上部分，应用混凝土或圬工填实。三、沉井的构造（十）环墙、井顶围堰当沉井顶面位于地面或岛面以下时，在环墙上需接