《土力学与基础工程第2版教学作者代国忠第10章节沉井工程课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学与基础工程第2版教学作者代国忠第10章节沉井工程课件（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、10.1 概述 10.2 沉井的构造 10.3 沉井作为整体深基础的设计与计算 10.4 沉井施工期的结构计算,第10章 沉井工程,10.1 概述,10.1.1 沉井的基本概念,沉井是井筒状结构物，它是以井内挖土，依靠自身重量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。 沉井结构由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、封底及顶板等组成。,沉井下沉示意图 沉井基础,沉井的特点:,埋置深度很大，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，又是挡土和挡水围堰结构物. 缺点：施工期较长；粉细砂土井内抽水易发生流沙现
2、象，造成沉井倾斜；遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大时，施工困难大。,沉井制作与下沉过程,10.1.2 沉井的应用与发展概况,（1）江河上的结构物：桥梁墩台基础、挡水坝； （2）取水构筑物：取水泵房、污水泵站； （3）重型结构物基础：烟囱、重型设备基础； （4）地下工程：地下厂房、仓储（油、气、水、煤）库房； 地下车道、地下车站及矿用竖井； （5）临近建筑物的深基础： （6）地下工作井：盾构或顶管工作井、房屋纠偏工作井等。,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,
3、10.1.3 沉井的分类,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。,1） 按沉井的平面形式分,双孔矩形沉井,柱形竖直式、台阶式（阶梯形）、锥形。,竖直式,多阶梯形,刃脚阶梯形,正锥形,2） 按沉井的竖向剖面形状分,浮运沉井,筑岛现浇沉井,3） 按沉井施工方法分,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。 气压沉箱。,4） 按沉井的建筑材料分,（1）混凝土沉井 （2）钢筋混凝土沉井 （3）竹筋混凝土沉井 （4）钢丝网水泥沉井 （5）钢沉井,钢
4、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。,10.2 沉井的基本构造,10.2.1 井壁,井壁必须具有足够的强度和一定的厚度，以承受在下沉过程中各种最不利荷载组合（水土压力）所产生的内力。 设计时先假定井壁厚度，再进行强度验算，井壁厚度一般为0.41.5m（薄壁沉井不受此限制），混凝土C20以上。,底节沉井井孔下端靠近刃脚处要设置凹槽（或凸榫）。,a）普通凹槽 b）凸榫凹槽 c）沉箱用凹槽 d）不设凹槽,a混凝土刃脚； b设角钢的刃脚； c尖刃脚,10.2.2 刃脚,刃脚底面（踏面）宽度0.10.3m，软土层可适当放宽。 下沉深度大，土质较硬
5、，刃脚底面以型钢(角钢或槽钢)加强。,10.2.3 内隔墙,内隔墙主要作用是加强沉井在下沉过程中的整体刚度，减少井壁受力计算跨度，减少挠曲应力，并分成多个井孔有利于控制沉井下沉方向和纠偏作业。 内隔墙间距56m，厚度0.51.2m，隔墙底面应高出刃脚踏面0.5m以上；可在刃脚与隔墙连结处设置肋埂。 某些沉井，不能设置内隔墙时，可在沉井底部增设底梁，以利于控制沉井的突沉发生，并加强刃脚底部的刚度。,10.2.4 封底和顶盖,沉井沉至设计标高进行清基后，便可浇筑封底混凝土。如井孔中不填料或仅填以砂砾，则须在沉井顶面浇筑钢筋混凝土盖板。 封底混凝土厚度不小于井孔最小边长1.5倍。封底混凝土顶面应高出
6、刃脚根部不小于0.5m，并浇灌到凹槽上端。,沉箱作业室,遇到意外困难，可在凹槽处浇筑钢筋混凝土底板，将沉井改为沉箱。,a)制作第一节沉井；b）抽垫木、挖土下沉；c）沉井接高下沉；d)封底 1-井壁；2-凹槽；3-刃脚；4-承垫木；5-素混凝土封底,沉井施工顺序图,圆形沉井垫木的铺设,沉井刃脚立模,1-内模；2-外模；立柱；4-角钢；5-垫木；6-砂垫层,沉井的封底：,地基经检验及处理合乎要求后，应立即进行封底。 常用封底方法：干封法、水下导管灌注法 、压浆法等三种。,压浆法工艺,施工工艺流程：铺设基底水泥袋；插入注浆管；填碎石料；注浆。,压浆法技术：,泥浆润滑套射口挡板与内管法压浆管,外管法压
7、浆管构造,10.3 沉井作为整体深基础的设计与计算,10.3.1 计算基本假定,地基土作为弹性变形介质，地基系数随深度成正比例增加，即C=mz； 不考虑基础与土之间的粘聚力和摩阻力； 沉井基础的刚度与土的刚度之比可认为是无限大。,10.3.2 非岩石地基上沉井基础计算,（a） （b） 荷载作用情况 水平及竖向荷载作用下的应力分布,A0为基础底面积。离地面或最大冲刷线以下Z 深度处基础截面上的弯矩为：,10.3.3 嵌入基岩内的沉井基础计算,水平力作用下应力分布,基底嵌入基岩内，在水平力和竖直偏心荷载作用下,基底不产生水平位移，则基础的旋转中心 A 与基底中心相吻合。,10.3.4 墩台顶面的水
8、平位移计算,支承在岩石地基上的墩台顶面水平位移为：,或写成：,10.3.5 有关验算,（1）基底应力验算,（2）横向抗力验算,（3）墩台顶面水平位移验算,对于桥梁墩台，需要检验由于地基变形和墩台身的弹性水平变形所产生的墩台顶面的弹性水平位移。,（cm）,沉井下沉时受力分析 沉井外壁的摩阻力分布,1）下沉系数计算,10.4 沉井施工期的结构计算,10.4.1 沉井自重下沉验算,沉井井壁与土体之间的摩阻力 f 分布形式,2）下沉稳定系数计算,3）抗浮安全系数计算,当沉井已沉至设计标高，并已完成封底及抽出井内积水，而内部结构和设备尚未安装，应按可能出现的最高水位验算沉井的抗浮稳定问题。,第一节沉井支
9、承点布置示意,10.4.2 底节沉井的竖向挠曲计算,简支梁法：,刃脚悬臂作用的分配系数：,刃脚框架作用的分配系数：,10.4.3 沉井刃脚受力计算,1）刃脚向外挠曲的内力计算,2） 刃脚向内挠曲的内力计算,最不利情况是沉井已下沉至设计标高，刃脚下的土已挖空而尚未浇筑封底混凝土。将刃脚作为根部固定在井壁的悬臂梁，计算最大的向内弯矩。,单孔矩形框架受力 单孔圆端形框架受力,3）刃脚水平钢筋的计算,双孔矩形沉井计算,a）双孔圆端形框架受力 b）圆形沉井井壁的土压力,10.4.4 井壁受力计算,1）井壁竖向拉应力验算,2）井壁横向受力计算,当沉井沉至设计标高，刃脚下的土已控空而尚未封底，井壁承受最大的土压和水压时，按水平框架分析内力。,（a）下有足够厚粘土层； （b）待底板达到足够强度后方停止降水。 沉井可干封底的情况,10.4.5 封底混凝土计算,水下封底混凝土的厚度计算:,
