foundation ppt14 沉井

1沉井1《基础工程》2007中国地质大学工程技术学院马孝春[e-mail],010.8232.26282007.10.212《基础工程》7-111-17913-7中国建筑工业出版社ISBN7-112-06739-1+p1993目录概述沉井的类型和构造沉井基础的设计与计算沉井的施工问题与对策41概述沉井的含义应用范围沉井的特点发展状况用途与分类设计要点5凹槽刃脚取土孔顶板井壁封底７－过人孔61.1沉井的含义沉井可在水下取土且无需在井内加压。沉井----在地面上制作、通过取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构。施工时作为临时围护结构竣工后合为基础71.2沉井的应用范围地下厂房、地下油库、大型取水泵房、地下水库、地下停车场、特大桥梁的桥墩、缆索桥的锚固墩及高层建筑的地下室当构筑物埋置较深，采用沉井方式较经济时或采用其他施工方式有困难时；附近有建筑物，开挖施工不可能时；江心和岸边的井式构筑物，排水施工有困难时；8沉井用途构筑物类给排水工程中的集水井、水泵房、废水池矿山工程中的竖井等。基础类桥梁工程中的桥墩高层建筑物的地下室基坑支护类如软土地基中的深基础施工顶管工程中的临时工作井、接收井等1.3沉井的结构特点埋置深度大整体性强稳定性好有较大的承载面积能承受较大的垂直和水平荷载可做为补偿性基础，避免过大沉降9101.4沉井施工的特点开挖限制在沉井范围内，土方量和占地面积不大。省去了开挖支护的费用。节省了降水或排水的费用。深度越大，沉井的优点越突出。在下沉深度范围内，沉井刃脚下必须无大块孤石、坚硬的土层或其他障碍物。111.5沉井技术的发展状况由古老的掘井作业发展而来；20世纪50年代借鉴国外的设计理论和经验，我国建造的沉井不下1000座。其体积从直径2m的集水井到巨大的江阴长江大桥的主索平衡墩(体积达60m×58m×50m)；沉井形状包括方形、矩形、多边形、圆形和椭圆形；施工方法有陆地沉井、筑岛沉井和浮运沉井等。我国已有了自己的设计规程和施工验收规范。122沉井的类型和构造材料平面形状场地13按材料分类混凝土沉井适宜圆形，小直径、下沉深度不大的沉井。钢筋混凝土沉井适宜作各种类型各种用途的沉井。钢沉井钢沉井又分为钢板沉井和钢壳沉井。钢板沉井宜做成圆形，小型，临时沉井。自重轻，压重和水冲沉至设计标高。钢壳沉井适用于做浮运沉井。14按平面形状分类1．圆形沉井受力性能好，只产生轴向压力，在江河中使用时阻力系数小，适于下沉较深的沉井。2．矩形沉井使用性能好，易于布置。但在河道中使用水流体型系数大，在侧压力作用下产生的力矩也较大。3．圆端沉井和尖端沉井减少阻水系数，对河床冲刷小。适于桥墩和河中心的取水构筑物。4．多格沉井因使用要求或受力要求分格15按场地分类陆地沉井陆地上制作和下沉筑岛沉井河水较浅，砂石筑岛，岛面标高在水位50cm以上。浮运沉井河水较深，筑岛困难时使用。河岸上选场地制作，浮运至预定位置下沉大型浮运沉井可采用钢壳沉井，小型浮运沉井可采用钢筋混凝土沉井。16沉井的构造结构布置刃脚形式和构造沉井井壁构造底板及底部构造顶管工作井与接收井连续沉井构造一般构造规定井壁、刃脚、内隔墙、横梁、框架、封底、顶盖板井壁17土软，浅土密，深土软，深省料P202壁厚要求能够靠自重下沉，保证强度与刚度，过重时台阶状18井壁配筋沉井井壁的垂直钢筋一般不宜小于φ10，在台阶处钢筋交叉搭接的延伸长度不小于锚固长度。井壁顶和井壁底须配若干粗钢筋加强。刃脚19踏面踏面宽度20刃脚形式和构造θ-刃脚斜面倾角；C-刃脚底宽；1-底板；2-垫层；3-封底混凝土干封底无地下水不适于软土常用适于带水下沉外壁台阶下沉阻力小适于难沉层硬土区角铁护角保护砼刃脚钢板包裹适于爆破法清障沉井21井壁与底板的连接井壁与底板的连接，要求构造上能可靠传力，底板的反力通过连接点传给池壁。连接点处也不允许漏水。通常的办法是在沉井壁上设凹槽或凸缘，凹槽适用于厚壁沉井，凸缘适用于薄壁沉井。22隔墙沉井井体内可设置多道隔墙；隔墙下也可设置刃脚沉井高度大时可分节浇筑；每节高度不宜大于6m，沉井底节一般4~6m23底板封底干封底：无地下水或可降水至封底标高以下50cm时先浇筑素混凝土垫层，再浇筑钢筋混凝土底板。水下封底:带水下沉的沉井水下封底混凝土的强度等级达到设计要求时，方可将井内水抽除。封底前须有潜水员水下抛石和整平。243沉井基础的设计与计算尺寸的确定沉井基础的计算施工过程中的结构计算沉井尺寸的确定沉井高度平面尺寸壁厚25P205沉井基础的计算垂直荷载水平力与偏心力验算26垂直荷载27fjRRGFAfRaj沉井底部地基土反力水平力与偏心荷载28（1）基底为非岩石层，沉井绕某一深度z0处扭转任一深度处的水平应力zzAhFHzx06基底边缘处竖向力AdFAFHv30maxminP208（6-8）（6-9）水平力与偏心荷载29（2）基底为岩石层，沉井绕基底中心处扭转任一深度处的水平应力zzhDhFHzx基底边缘处竖向力DdFAFHv20maxmin（6-10）（6-11）验算P208基底边缘处30hfmax(6-12)压应力水平应力zxzx(6-13)沉井在施工过程中的计算沉井下沉验算底节井筒强度验算刃脚计算沉井井壁计算沉井封底计算沉井抗浮计算31沉井下沉验算重力足以克服摩阻力3225.1~15.1fRGK(6-16)底节井筒强度验算第一节井筒到达下沉深度后，最后支撑在几个垫木上，处于最不利状态矩形井筒，(6-17)-(6-20)剪力，弯矩圆形沉井，表6-2，p21133刃脚计算34刃脚竖向内力刃脚水平内力刃脚向外挠曲刃脚向内挠曲接高完毕，刚下沉时P211,(6-21)~(6-36)根据刃脚F、V、M值配筋下沉至设计标高，刃脚已挖空，未浇砼时，水平力最大。下沉至设计标高，刃脚已挖空，未浇砼时，水平力最大。P211沉井井壁计算35水平内力及配筋垂直受拉及配筋P=E+W+VP→M，N，VP215下沉至设计标高，刃脚已挖空，未浇砼时。下沉至设计标高，刃脚已挖空，上部井壁被卡住时。求最大拉力及位置沉井封底计算36干封底水下封底验算粘性土层厚，避免地下水压刺透底部砼层抗拉计算，求最小砼厚度，按双向板求最大弯矩沉井抗浮验算验算沉井封底后，整个沉井受地下水的浮力作用。验算抗浮系数。p21837384沉井的施工施工准备井墙制作沉井下沉沉井接高沉井封底394.1施工准备场地准备:三通一平文件准备：施工组织设计工程概况；主要工序施工工艺；施工总进度计划；劳动力与主要物资资源的需要量计划；施工总平面图；施工计量；质量安全技术措施；文明标化管理。平整场地旱地：平整、地基处理水中：筑岛浅水：土岛(流速不大)水深流急：围堰海中：浮运下沉枯水期，中砂、粗砂或砂夹砾石，岛面高出浪0.5m以上40草袋围堰筑岛41草袋装砂或土，水深在3.5m以内，流速在1.2m／s，河床为砂、砂夹卵石或硬粘土等不易沉陷基底，心墙也可装砂土，草袋装量1／2～2／3。粘土心墙厚0.5~1.0m，堰顶宽2.0～2.5m。板桩围堰筑岛适用范围：水深流急，河床土质适宜打入板桩：木板桩、混凝土板桩、钢板桩等。板桩围堰的计算：钢板桩或槽钢的断面、最小入土深度、桩间距、拉杆的间距和截面面积以及整体稳定性核算等。施工：打桩船4243石笼围堰筑岛适用于水深流急，且不宜打板桩的岩石、砂夹卵石等的河床上。石笼有木、竹、钢筋笼等数种。木笼只有在特殊情况下才使用，南方因竹材较多，故亦有用竹笼。先用其它材料制作成笼，然后向笼内填装块石或卵石做成围堰后，再向围堰内填砂筑岛。44砂垫层(1)分散压力：使沉井荷重经过砂垫层的扩散作用后，传至下卧层面上的应力小于地基土的承载力特征值。保证沉井第一节混凝土在浇灌过程中的稳定性。(2)整平及抽模方便：当沉井第一节制作高度较大因而重量也较大时，常沿井壁周边刃脚下铺设承垫木，以加大支承面积。当采用有承垫木施工时，为了便于整平、支模及下沉时抽除承垫木，在承垫木下应铺设砂垫层。砂垫层材料：级配较好的中砂、粗砂或砾砂。45混凝土垫层为了扩大沉井刃脚的支承面积，减轻对砂垫层或地基土的压力，省去刃脚下的底模板，便于沉井下沉，在砂垫层或地基上，应先铺筑素混凝土垫层。其厚度一般可采用10～15cm，太薄则容易压碎，太厚则对沉井下沉不利。为了固定沉井刃脚钢(木)模板，可在混凝土垫层内埋入小方木，长度较井壁所用拉杆螺栓稍长。464.2沉井制作模板-钢筋-混凝土模板沉井模板应具有足够的强度、刚度、整体稳定性和缝隙严密不漏浆等。沉井模板表面应平整光滑。分节制作时一次制作高度一般可控制在6～8m，可使模板工作始终位于地面以上，而且高度也不大，操作比较方便和安全。模板的设计、安装及预埋件和预留洞设置偏差，应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2001的有关规定。常用的有木模、钢模及滑模三种。由于沉井自重较大，浇筑时可能产生较大沉降，故不宜从地面用斜撑支撑井墙模板。以免因沉井继续下沉，而造成斜撑折断。474.3沉井下沉1．排水下沉地下水位不高，或弱透水层，涌水量不大时采用，缩短工期。2．不排水下沉粉土、砂土，流砂危险强透水层，补给水量大；附近有已建的建(构)筑物及其他设施3．分次下沉沿高度方向分次浇筑分次下沉。48沉井下沉当沉井制作时采用了承垫木时，下沉前须将沉井下的承垫木抽除．沉井下沉主要是通过从沉井内用机械或人工的办法均匀取土，消除或减小沉井内侧土的摩阻力及刃脚下的正面阻力，有时也同时采取减小井壁外侧土的摩阻力办法，使沉井依靠自身的重量逐渐地从地面沉入地下。沉井下沉的施工方法有：机械抓土人工配合或人工挖土的排水明挖法下沉；用水力机械出土的排水下沉；空气吸泥潜水员配合或机械抓土潜水员配合的不排水下沉等。对于陆上沉井，以排水明挖法下沉为主；而对于水中、人工筑岛上的沉井、浮运沉井或者水边滩地粉砂层上的沉井以水下除土的不排水法下沉为主。排水与不排水下沉，应视具体情况而定。有时由于沉井入土较深，下沉后期沉井外壁摩阻力将会很大，或者由于沉井井壁较薄，自重较轻，沉井的下沉系数偏低。这时，沉井下沉施工应考虑采用井壁外设置泥浆润滑，或者在井壁外侧高压射水、喷射压缩空气等办法降低摩阻力，以及采用井体上加压重、井内降低水位等措施，使沉井能够顺利地下沉至设计标高。49沉井排水及人工挖土下沉地层：当沉井所穿过的土层透水性较差，渗水量不大；或者虽然沉井所穿过的土层透水性较强，渗水量较大，但排水不致产生流砂现象时，应尽可能将沉井内积水排干，采用明挖法下沉。优势：排水明挖法下沉，劳动条件好，视线清晰，下沉比较容易控制，若土层中有障碍物，易于发现和清除，沉井发生倾斜也易于纠正。沉井下沉至设计标高时，能直接观察到地基土层情况，可在无水的情况下进行混凝土封底工作，这样既可减薄封底混凝土的厚度，节约砂、石、水泥等建筑材料，又能加快施工进度。所以沉井下沉时，应尽量采取措施实现排水明挖下沉。排水：沉井排水，分井内排水和井外降水。井内排水即是用各种类型水泵从井内抽水，并将水排到井外。井外降水主要是采用井点系统或深井泵以及其他方法降低沉井附近区域的地下水位，使沉井内锅底无水，达到干施工的目的，在有流砂产生的地区，采用这种方法施工很有效。50(1)沉井在软土中下沉沉井在软土中下沉时，一般在分层挖去井内泥土的过程中。挖土顺序先中间后四周。每层挖土厚度0.4～0.5m，在刃脚处留1.0~1.5m台阶，然后往刃脚方向逐渐全面、对称、均匀地挖土，使沉井将剩余的台阶部分土挤压坍塌，靠自重均匀下沉。如沉井下沉很少时，可继续在中间挖土，然后向四周扩大，使沉井下沉。当沉井有多个井格同时挖土时，应保持高差不超过1.0m。开挖前挖锅底掏锅底自重下沉1234为刷坡顺序51(2)沉井在砂夹卵石或坚硬土层中下沉挖土