《沉井下沉》PPT课件.ppt

1、，东南大学远程教育，地下结构工程，讲师：穆宝刚，第08章，第8章，沉井基础，8.1概述8.1.1沉井基础的特点和应用范围沉井基础是沉井法施工的一种地下结构和深基础。首先，在地表形成竖井状结构(沉井)，然后在竖井墙的围护下，沉井在自重的作用下逐渐下沉。在达到预定的设计高度后，进行后盖以构建内部结构。广泛用于桥梁、烟囱和水塔的基础；深井结构，如水泵房、地下油库、池井等。以及盾构或顶管的工作井。技术上，它安全可靠，开挖量少，对邻近建筑物影响小。沉井基础埋深，稳定性好，能承受较大荷载。8.1.2开敞式沉箱的分类，(1)根据下沉环境，可分为陆地开敞式沉箱(包括浅水先造岛的开敞式沉箱)和浮式开敞式沉箱；(

2、2)根据沉井结构，可分为独立沉井和连续沉井；(3)根据沉井的平面形式，可以分为圆形、椭圆形、正方形、矩形和多边形等。也可分为单孔沉井和多孔沉井(见图8-1)；(4)根据沉井的材质，可分为混凝土、钢筋混凝土、钢、砖、石和组合沉井。沉井按平面形式分类，为圆形单孔沉井；方形单孔沉井；矩形单孔沉井；矩形双孔沉井；e椭圆形双孔沉井；f矩形多孔沉井，8.1.3沉井设计原则，结构简单对称，受力合理，施工方便。长边与短边的比值越小越好，以保证下沉时的稳定性。一般沉井应分段制作，每段高度不应超过5m。沉井底部接头的高度应满足拆除支架时沉井纵向抗弯的要求。对于软土中的沉井，底缝高度不得大于0.8b，8.1.4沉井

3、施工步骤，沉井施工步骤示意图，8.2沉井结构，沉井组成：刃脚、井壁、内隔墙、借水井、沟槽、后盖和顶板，1)沉井刃脚：用于降低沉井的下沉阻力，为混凝土刃脚；b .设置角钢的刃脚；c .尖缘脚，2)井壁主要承受井外的水土压力和自重，井壁厚度通常在设计验算承载力前假定；壁厚一般为0.81.5米；a)、(b)垂直；(c)、(d)阶梯式；(e)锥形；(6)图8-5中倒锥形沉井外墙形式，3)内隔墙，加强沉井刚度，减小外墙计算跨度，同时将沉井分成多个取水井，便于掌握开挖位置，控制下沉方向；内隔墙之间的距离一般不超过56m，厚度一般为0.51.0米，一般要求隔墙底部比叶脚底部高0.51.0米。4)取水井位置：

4、取水井平面布置应与中心轴线对称，便于沉井均匀下沉；大小：这取决于取土的方法。用铲斗取土时，铲斗应能自由提升，最小边长不应小于2.5m。处理：用素混凝土、片石混凝土或砖石填充。5)凹槽，用于将后盖混凝土嵌入井壁形成一个整体，使得传递到下沉井壁的力能够更好地传递到后盖混凝土的底面。遇到意外困难时，可在沟槽处浇筑钢筋混凝土盖板，将沉井改为沉箱。尺寸：凹槽深度约为0.150.25米，高度约为1.0米，与刃脚底部的距离一般大于1.5米.6)注水管组、检测管、空气管和注浆管、注水管组：高压水加压使井壁周围的土体松动，重新注浆8)屋面，素混凝土屋面可用于混凝土填充沉井；用其他松散材料填充的空心或敞口沉箱一般

5、需要1.02.0米厚的钢筋混凝土屋面；当下沉沉井的顶面低于地面或水位时，应设置挡土墙连接井壁顶部。8.3沉井结构的设计与计算，8.3.1下沉系数的计算检查沉井自重是否能克服下沉时的土体摩擦，用下沉系数k表示：表8-1沉井井壁与土体之间的摩擦力f(kPa)，摩擦力分布，假设单位摩擦力从地面到5m深度按线性规律从零增加到最大；深度超过5m后，取常数值。8.3.2检查沉井底部。刀片底部的支撑位置不断变化。有三种情况：1)在有水或无水的情况下凿井；2)对于无水沉井，(1)假设沉井的底部只支撑长边的中点；(2)假设沉井的底部支撑短边的两个端点。这个讲座的重点是了解凿井的结构；掌握下沉系数的计算。沉井底部

6、计算，8.3.3沉井井壁计算，沉井井壁纵横向内力计算。1)沉井在垂直下沉的过程中，当沉井被周围的土夹住固定，叶片根部的土被挖空时，应检查井壁接头处的垂直拉应力。接缝：混凝土不承受拉应力，而是由接缝处的钢筋承受，钢筋的抗拉安全系数可为1.25；同时，应检查钢筋的锚固长度。井壁摩擦阻力可假定为沿沉井整个高度呈倒三角形分布，即刃脚底部为零，地面最大。此时最危险的断面在沉井深度的1/2处，沉井外侧直立时井壁张力计算图。根据公路桥涵地基与基础设计规范，此时最大竖向拉力Plmax为沉井总重力G的1/4，即在实际工程中，沉井被卡的情况很常见，也有被卡的情况。表8-2沉井垂直拉力及其最小配筋率的计算，2)水平

7、方向。根据排水或不排水条件，沉井墙的水平挠度应作为水平框架在水压力和土压力等水平荷载作用下进行验算。(1)检查叶片根部上方的一段轴壁，其高度等于该处轴壁的厚度t，并相应地设置该段的水平钢筋。q当计算叶片脚的垂直外力时，叶片脚传递的剪切力等于分布在悬臂梁上的水平力(kN/m)。(2)其他断面的井壁计算可根据井壁断面的变化进行，取各断面控制设计的井壁(单位高度位于各断面的最低端)。根据水平框架上均匀分布的荷载，q=上部井段的W/E。然后，采用相同的计算方法，得到水平框架的最大弯矩m、轴向压力n和剪力q，并据此设计水平配筋。8.3.4沉井刃脚验算，沉井刃脚部分可作为悬臂或水平框架验算其纵横向抗弯强度

8、。1)叶片根部的垂直抗弯强度按悬臂梁计算。此时，刃脚根部可视为嵌入井壁，刃脚高度作为悬臂长度，可根据以下两个不利条件计算：(1)沉井下沉时，刃脚内侧已切入土中约1m；沿井壁水平方向取一个单位宽度，计算作用在叶片根部的土压力e和水压力w。作用在井壁单位宽度上的摩擦力t可以通过取其最小值、土对刃脚单位宽度的垂直反作用力和土反作用力来求得由于铲刀底部的土壤已经被挖空，铲刀底部的垂直反作用力Rv和铲刀底部斜坡处的水平反作用力u等于作用在井壁外侧的零摩擦力。计算叶片根部时，重力g与之前相同，计算叶片根部外侧的钢筋数量(垂直)。2)根据封闭的水平框架计算脚在水平方向的抗弯强度。作用在叶片根部侧面的水平外力

9、将由悬臂梁和框架共同承受。分配系数的公式如下：悬臂作用：框架作用：本讲的要点，掌握：沉井侧壁计算，8.3.5沉井封底计算，封底混凝土被认为是在基础反力作用下支撑在边脚斜面和隔墙上的外围支撑板；支撑条件(简支或嵌固)和计算强度应根据设计中的具体情况确定。1)规定，(1)后盖混凝土应承受基底水和土的向上反作用力，且混凝土的龄期不足，故许用应力应减小；(2)灌注混凝土时，考虑井眼内填料的重力；(3)封底混凝土的厚度一般不小于1.5D；2)干封底及相关计算，(a)其下有足够厚的粘土层；(b)当底板达到足够的强度时，可以停止脱水并干燥底盖。(1)沉井边脚停留在不透水粘土层中；a、沉井底部面积(m2)；土

10、壤有效重量(即漂浮重量)(kn/m3)；刃脚以下不透水粘土层厚度(m)；c .粘土的内聚力(千帕)；u沉井叶片踏板面的内壁周长(m)；(2)只有在沉井内设置吸水筒和良好的过滤层，且水位下降至钢筋混凝土地面足以承受地下水上升后的水土压力时，才能拆除和关闭降水管。在这种情况下，可以使用干燥的后盖。3)水下封底混凝土厚度计算，封底要求如下：(1)最不利情况下的混凝土厚度：沉井封底后，将井内的水排出，钢筋混凝土底板施工前。(2)水下封底混凝土最好不要出现拉应力。配电线路在素混凝土后盖上相交，因此可以认为它不承受拉应力。仰拱可以通过在中央罐子的底部挖深来形成。如果出现拉应力，计算方法是：注意计算跨度；简

11、支圆板承受均布荷载时，可计算其中心的最大弯矩值：简支双向板承受均布荷载时，计算中跨弯矩Mx和My:计算弯矩值后，考虑到后盖混凝土因与孔底土混合而增加的厚度，后盖混凝土的厚度应为0.30.5米；如果通过铺路石或砾石灌浆将基底整平，然后密封，则可能不考虑这一附加值。后盖混凝土剪应力的计算，后盖混凝土的剪切面积应增加。例如，在井壁和隔墙中设置凹槽。8.3.6沉井底板的计算1)底板荷载的计算A:沉井结构最大自重除以沉井外围底部面积的商，不包括井壁的侧摩阻力。假设所有的水压都由钢筋混凝土地板承受。如果土反力和水压力值较大，2)沉井底板内力可按单跨或多跨板计算；边界支撑条件根据具体情况确定；8.3.7沉井抗浮稳定性验算，可能的最高地下水位验算，一般沉井靠自重获得抗浮稳定性。不考虑井壁摩擦，抗浮稳定性验算公式如下：8.3.8沉井下沉对周围环