6沉井基础zxsppt课件

1、沉井根底沉井根底工程六 沉井根底及地下延续墙 一、概念 沉井是一个井筒状的构造物，常用混凝土或钢筋混凝土在施工地点预制好，然后在井内不断除土，井体借自重抑制外壁与土的摩阻力而不断下沉至设计标高，并经过封底、填心以后，使其成为桥梁墩台或其它构造的根底。 情境6.1： 概述 二、特点 埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能接受较大的垂直荷载和程度荷载； 沉井在下沉过程中，作为坑壁围护构造，起挡土挡水作用；施工中不需求很复杂的机械设备，施工技术也较简单。 沉井施工工期较长；在饱和细砂、粉砂和亚砂土中施工沉井，井内抽水易发生流砂景象，呵斥沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井

2、底沿岩层外表倾斜过大，均会给施工带来一定的困难。 三、适用条件 上部荷载较大、而表层地基土的允许承载力缺乏，作扩展根底开挖任务量大，以及支撑困难，但在一定深度下有较好的持力层。采用沉井根底与其他根底相比，经济上较为合理时； 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采用桩根底施工时； 岩层外表较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩展根底围堰有困难时 。 一、沉井的分类 1.按沉井的平面外形分 2.按运用的资料分 3.按沉井的立面外形分 4.按施工方法情境6.2：沉井的类型和构造 1圆形沉井 当墩身是圆形或河流流向不定以及桥位与河流主流方向斜交较为厉害时，采用圆形沉井可减少阻水、冲

3、刷景象。沉井在下沉过程中井内挖土没有影响机械抓土的死角部位， 易使沉井均匀的下沉，易控制方向，下沉摩阻力较小。 但墩台底面外形多为圆端形或矩形，故圆形沉井的适用性较差。 1.按沉井的平面外形分 2矩形沉井 具有制造简单，根底受力有利的特点,能配合墩台或其他构造物底部平面外形。 在侧压力作用下，井壁受较大的挠曲力矩； 阻水系数较大，冲刷景象严重 ； 下沉中井壁的摩阻力也较大 。 为减小井壁摩阻力和取土清孔的困难，四角普通做成圆角。为保证下沉的稳定性，沉井的长边与短边之比不宜大于3。 3圆端形沉井可以更好的与桥墩平面外形相适用，且控制下沉、受力条件、阻水冲刷均较矩形者有利。故用得较多，但沉井制造复

4、杂。对平面尺寸较大的沉井，可在沉井中间设隔墙，使沉井由单孔变双孔或多孔，以添加井壁刚度。混凝土沉井钢筋混凝土沉井竹筋沉井钢沉井砖石沉井2.按运用资料分 1.竖直式 2.台阶式 3.倾斜式3.按立面外形普通沉井指就地制造下沉的沉井。 浮运沉井岸边浇筑或制造，浮运就位下沉。4.按施工方法分二、沉井根底的构造沉井普通主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底和盖板等组成。当沉井顶面低于施工水位时，还应加设暂时的井顶围堰。沉井通常分节制造，每节高度视沉井全高、地基土质和施工条件而定，应能保证制造时沉井本身的稳定性，并有足够的分量使沉井顺利下沉。每节高度不宜小于3m，也不宜高于5m。二、沉井根底的

5、构造 1井壁 沉井下沉过程中，井壁是挡土、挡水的围堰，应有足够的强度接受周围的土压力和水压力。 井壁需求有足够的分量以抑制井壁外侧土的摩阻力和刃脚踏面底部土的阻力徐徐下沉。 井壁应有足够的厚度，普通为0.82.0m，以便绑扎钢筋和浇筑混凝土。 2刃脚刃脚 起切土下沉的作用；起切土下沉的作用； 刃脚底面踏面的宽度普通为刃脚底面踏面的宽度普通为0.10.2m，对，对软土可适当放宽。当土质巩固时，刃脚踏面用钢软土可适当放宽。当土质巩固时，刃脚踏面用钢板或角钢加以维护。板或角钢加以维护。 刃脚内侧斜面与程度面的夹角应大于刃脚内侧斜面与程度面的夹角应大于45。刃脚。刃脚高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定，

6、普通在高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定，普通在1.0m以上以上 。 3隔墙 减小井壁的跨度，从而减小井壁接受的弯矩和剪力，添加沉井的刚度。 把整个沉井分成假设干个井孔，各井孔分别挖土，便于控制下沉和纠倾处置。 隔墙底面应高出刃脚底面0.5m以上；如为人工挖土，应在隔墙下端设置过人孔，便于任务人员往来。 4井孔 井孔是挖土排土的任务场所和通道。 井孔尺寸应满足施工要求，宽度直径不宜小于3m，井孔布置应对称于沉井中心轴，便于对称挖土使沉井均匀下沉。 5凹槽 添加封底混凝土与井壁的粘结才干，封底混凝土底面的反力更好的传给井壁。如井孔全部填实的实心沉井可不设凹槽，凹槽的深度约为0.150.25m，高约

7、1.0m。 6射水管 当沉井下沉深度大,穿过的土质又较好，估计下沉会产生困难时，可在井壁中预埋射水管组。 7封底 当沉井下沉到设计标高后封底，以防地基土和地下水进入井内。 8盖板 普通采用钢筋混凝土，强度不低于C15，厚度普通为1.52.0m。 情境6.3：沉井的施工 一、旱地上沉井的施工一、旱地上沉井的施工 二、水中下沉沉井二、水中下沉沉井情境6.3：沉井的施工 一、旱地上沉井的施工一、旱地上沉井的施工 1.1.定位放样、平整场地、浇筑底节沉井定位放样、平整场地、浇筑底节沉井 在定位放样以后，应将根底所在地的地面进在定位放样以后，应将根底所在地的地面进展整平和夯实，在地面上铺设厚度不小于展整

8、平和夯实，在地面上铺设厚度不小于0.5m的砂或砂砾垫层。然后铺垫木、立底节的砂或砂砾垫层。然后铺垫木、立底节沉井模板和绑扎钢筋。沉井模板和绑扎钢筋。 然后在垫木上面放出刃脚踏面大样，铺上踏然后在垫木上面放出刃脚踏面大样，铺上踏面底模，安放刃脚的型钢，立刃脚斜面底模、面底模，安放刃脚的型钢，立刃脚斜面底模、隔墙底模和沉井内模，绑扎钢筋，最后立外隔墙底模和沉井内模，绑扎钢筋，最后立外模和模板拉杆。模和模板拉杆。 浇筑混凝土。在浇筑混凝土之前，必需浇筑混凝土。在浇筑混凝土之前，必需检查核对模板各部尺寸和钢筋布置能否检查核对模板各部尺寸和钢筋布置能否符合设计要求，支撑及各种紧固联络能符合设计要求，支撑

9、及各种紧固联络能否平安可靠。浇筑混凝土要随时检查有否平安可靠。浇筑混凝土要随时检查有无漏浆和支撑能否良好。混凝土浇好后无漏浆和支撑能否良好。混凝土浇好后要留意养护，夏季防暴晒，冬季防冻结。要留意养护，夏季防暴晒，冬季防冻结。 2.2.拆模和抽除垫木拆模和抽除垫木 抽撤垫木应按一定的顺序进展，以免引起沉井开抽撤垫木应按一定的顺序进展，以免引起沉井开裂，挪动或倾斜。裂，挪动或倾斜。 先撤除内隔墙下的垫木，再撤除沉井短边下的垫先撤除内隔墙下的垫木，再撤除沉井短边下的垫木，最后撤长边下的垫木。撤长边下的垫木时，木，最后撤长边下的垫木。撤长边下的垫木时，以定位垫木最后抽撤的垫木为中心，对称地以定位垫木最

10、后抽撤的垫木为中心，对称地由远到近撤除，最后撤除定位垫木。由远到近撤除，最后撤除定位垫木。 在抽垫木过程中，抽除一根垫木应立刻用砂回填在抽垫木过程中，抽除一根垫木应立刻用砂回填并捣实并捣实 。 3.3.挖土下沉沉井挖土下沉沉井 排水挖土下沉排水挖土下沉 不排水挖土下沉不排水挖土下沉 排水挖土下沉排水挖土下沉 当沉井穿过稳定的土层，不会因排水产生流当沉井穿过稳定的土层，不会因排水产生流砂时，可采用排水挖土下沉，土的挖除可采砂时，可采用排水挖土下沉，土的挖除可采用人工挖土或机械除土用人工挖土或机械除土 。 通常是先挖井孔中心，再挖隔墙下的土，后通常是先挖井孔中心，再挖隔墙下的土，后挖刃脚下的土。挖

11、刃脚下的土。图1图2图3图4各种土质开挖方法各种土质开挖方法1松软土质松软土质在分层挖除回填土时，沉井逐渐下沉，当刃脚与井中在分层挖除回填土时，沉井逐渐下沉，当刃脚与井中部土面齐平常，即可在中部先向下挖深约部土面齐平常，即可在中部先向下挖深约40cm50cm，并逐渐向周围均匀扩挖，到距刃脚约，并逐渐向周围均匀扩挖，到距刃脚约1m时时(间隔应视土的松软程度而定开场分层挖除刃脚间隔应视土的松软程度而定开场分层挖除刃脚内侧的土台，使沉井挤土下沉。内侧的土台，使沉井挤土下沉。2比较巩固的土质比较巩固的土质如刃脚内侧土挖平后，沉井下沉很少或不下沉时，可如刃脚内侧土挖平后，沉井下沉很少或不下沉时，可从沉井

12、中部再向下挖深约从沉井中部再向下挖深约50cm，并继续按图，并继续按图1所示所示向周围均匀扩挖，使沉井平稳下沉。向周围均匀扩挖，使沉井平稳下沉。 3巩固土层巩固土层 可依抽垫顺序，分段掏空刃脚，每段掏空后随即回填砂砾，如可依抽垫顺序，分段掏空刃脚，每段掏空后随即回填砂砾，如图图2所示。待最后几段所示。待最后几段(即定位垫木处即定位垫木处)掏空并回填终了，再按图掏空并回填终了，再按图1所示逐次挖除回填砂砾，使沉井下沉。所示逐次挖除回填砂砾，使沉井下沉。 4岩层岩层 沉井下沉至岩层时，可按图沉井下沉至岩层时，可按图3所示，分所示，分1、2两部依次开挖。风两部依次开挖。风化或软质岩层可用风镐等根除，

13、较硬的可打眼放炮。中间部分化或软质岩层可用风镐等根除，较硬的可打眼放炮。中间部分“3如石质不好的，可在最后挖除；如石质良好，可以不动。如石质不好的，可在最后挖除；如石质良好，可以不动。 开挖开挖“2时可采用图时可采用图4所示的跳槽法。即沿刃脚周长等分成假所示的跳槽法。即沿刃脚周长等分成假设干段设干段(每段长约每段长约1m)，先隔一段挖一段，留下定位支撑处，将，先隔一段挖一段，留下定位支撑处，将其他各段挖除，去除残渣，回填小粒砂石料，在挖除定位支撑其他各段挖除，去除残渣，回填小粒砂石料，在挖除定位支撑垫处岩石，然后挖除回填砂石料，使沉井均匀下沉。垫处岩石，然后挖除回填砂石料，使沉井均匀下沉。不排

14、水下沉普通采用抓土斗或水力吸泥机。运用吸泥机时要不断向井内补水，使井内水位高出井外水位12m以免发生流砂或涌土景象。 根本要求尽量加大刃脚对土体的压力井内除土深度最深不低于刃脚下2m；普通情况，各井孔内土面高差不超越50cm;；坚持井内水位高出井外12m，防止流沙；井内摩阻力较大时，可采用多种措施助沉。下沉辅助措施 高压射水 炮震下沉 抽水下沉 压重下沉平均综合下沉进度 砂土中：砂土中：0.30.5m/d 卵石中：卵石中：0.150.25m/d 砂粘土及粘砂土互层中：砂粘土及粘砂土互层中：0.20.3m/d 粘土中：粘土中：0.10.2m/d各工序耗用时间 下沉总延续时间：100 接筑沉井及养

15、生时间：3045 安装防水围堰时间：1015 下沉作业时间：5060 4. 接高沉井接高沉井 当沉井顶面离地面当沉井顶面离地面12m时，如还要下沉，应停时，如还要下沉，应停顿挖土，接筑上一节沉井。每节沉井高度以顿挖土，接筑上一节沉井。每节沉井高度以46m为宜。接高的沉井中轴应与底节沉井中轴重为宜。接高的沉井中轴应与底节沉井中轴重合。合。 混凝土施工接缝应按设计要求混凝土施工接缝应按设计要求,布置好接缝钢筋，布置好接缝钢筋，去除浮浆并凿毛，然后立模浇筑混凝土去除浮浆并凿毛，然后立模浇筑混凝土 5. 5. 地基检验及处置地基检验及处置 沉井下沉至设计标高后，必需检验基底的地质情沉井下沉至设计标高后

16、，必需检验基底的地质情况能否与设计资料相符，地基能否平整况能否与设计资料相符，地基能否平整 能抽干水的可直接检验，否那么要由潜水员下水能抽干水的可直接检验，否那么要由潜水员下水检验，必要时用钻机取样鉴定检验，必要时用钻机取样鉴定 基底应尽量整平，去除污泥，并使基底没有脆弱基底应尽量整平，去除污泥，并使基底没有脆弱夹层夹层 6.6.封底、填充井孔及浇筑盖板封底、填充井孔及浇筑盖板 地基经检验、处置合格后，应立刻封底，宜在排地基经检验、处置合格后，应立刻封底，宜在排水情况下进展水情况下进展 抽干水有困难时用水下浇筑混凝土的方法，抽干水有困难时用水下浇筑混凝土的方法， 待封底混凝土到达设计强度后方可

17、抽水，然后填待封底混凝土到达设计强度后方可抽水，然后填井孔井孔 对填砂砾或空孔的沉井，必需在井顶浇筑钢筋对填砂砾或空孔的沉井，必需在井顶浇筑钢筋混凝土盖板。混凝土盖板。 盖板到达设计强度后，方可砌筑墩台盖板到达设计强度后，方可砌筑墩台 二、水中下沉沉井的措施 1. 筑岛法 在河流的浅滩或施工最高水位在不超越4m时，可用筑岛法，即先修筑人工岛，再在岛上进展沉井的制造和挖土下沉。 砂岛分无围堰和有围堰两种。 砂岛面的宽度应比沉井周围宽出2.0m以上，岛面高度应高出施工最高水位0.5m以上。 水上筑岛下沉沉井 2. 2.浮运法浮运法水深如超越水深如超越10m10m时当用筑岛法有困难或不时当用筑岛法有

18、困难或不经济时。可采用浮运沉井的方法进展施经济时。可采用浮运沉井的方法进展施工。工。 三、沉井下沉过程中常遇到问题及处置方法 1. 忽然下沉 突沉的缘由是井壁外的摩阻力很小，当刃脚附近土体挖除后,沉井失去支承而猛烈下沉。这样，容易使沉井产生较大的倾斜或超沉，应予防止。采用均匀挖土、增大踏面宽度或加设底梁等措施可以处理沉井忽然下沉。 2. 纠正偏斜的措施 开场下沉阶段，应控制挖土的程序和深度，留意均匀挖土。要经常检查沉井的平面位置 在中间阶段，能够会出现下沉困难的景象，但接高沉井后，下沉又变得顺利，但易出现偏移。如沉井中心位置发生偏移，可先使沉井倾斜。均匀挖土让沉井斜着下沉，直到井底中心位于设计

19、中心线上，再将沉井扶正。 3. 抑制沉井下沉困难的措施 添加沉井自重 减小沉井外壁的摩阻力 可以将沉井设计成台阶形、倾斜形，或在施工中尽量使外壁光滑。也可在井壁内埋设高压射水管组，利用高压水流冲松井壁附近的土，水沿井壁上升光滑井壁，减小井壁摩阻力，协助沉井下沉。 对下沉较深的沉井，为减小井壁摩阻力常用泥浆光滑套或空气幕下沉沉井的方法。 泥浆光滑套是把按一定比例配置好的泥浆灌注在沉井井壁泥浆光滑套是把按一定比例配置好的泥浆灌注在沉井井壁周围构成一个具有光滑作用的泥浆套，可大大减小沉井下周围构成一个具有光滑作用的泥浆套，可大大减小沉井下沉时的井壁摩阻力，使沉井顺利下沉。沉时的井壁摩阻力，使沉井顺利

20、下沉。 壁后压气沉井法 经过对沿井壁内周围预埋的气管中放射高压气流，气流沿喷气孔射出再沿沉井外壁上升，构成一圈压气层又称空气幕，使井壁周围土松动，减少井壁摩阻力，促使沉井顺利下沉。 施工时压气管分层分布设置，每层程度环管可按四角分为四个区，以便分别压气调整沉井倾斜。压气沉井所需的气压可取静水压力的2.5倍。 与泥浆光滑套相比，壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，下沉量易于控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经济效果好。 情境6.4：沉井的设计与计算一、沉井主要尺寸的拟定一、沉井主要尺寸的拟定沉井的高度 根据上部构造、水文地质条件及各土层的承载力确定，沉井顶面普通置于最低水位以下

21、，如地面高于最低水位且不受冲刷时，低于地面至少0.2m，顶面与底面两标高之差即为沉井高度。一、沉井主要尺寸的拟定一、沉井主要尺寸的拟定 沉井的平面外形 取决于墩台底部的外形。对矩形或圆端形墩，可采用相应外形的沉井，采用矩形沉井时沉井的长边与短边之比不宜大于3。当墩的长宽较为接近时，可采用方形或圆形沉井。 沉井顶面尺寸 为墩台底部尺寸加襟边宽度。襟边宽不宜小于0.2m，也不宜小于沉井全高的1/50，浮运沉井不小于0.4m。如沉井顶面需设置围堰，其襟边宽度根据围堰构造还需加大。墩台身边缘应尽能够支撑于井壁上或盖板支撑面上，对井孔内未用混凝土填实的空心沉井不允许墩台身边缘全部置于井孔位置上。 沉井作

22、为整体深根底时的根本假定条件沉井作为整体深根底时的根本假定条件1. 1. 地基土作为弹性变形介质，程度向地基土作为弹性变形介质，程度向地基系数随深度成正比例添加地基系数随深度成正比例添加2. 2. 不思索根底与土之间的粘着力和摩不思索根底与土之间的粘着力和摩阻力阻力二、沉井作为整体深根底的设计与计算二、沉井作为整体深根底的设计与计算沉井作为整体深根底时的根本假定条件沉井作为整体深根底时的根本假定条件3. 3. 沉井根底的刚度与土的刚度之比可沉井根底的刚度与土的刚度之比可以为是无限大。以为是无限大。4. 4. 沉井根底在横向外力作用下发生转沉井根底在横向外力作用下发生转动和位移而无挠曲变形，因此

23、，可按刚动和位移而无挠曲变形，因此，可按刚性桩柱计算内力和土抗力。性桩柱计算内力和土抗力。一非岩石地基上沉井根底的计算一非岩石地基上沉井根底的计算荷载转变为中心荷载与程度力共荷载转变为中心荷载与程度力共同作用，程度力作用高度为：同作用，程度力作用高度为：HMHHlNetgZZx)(0tgZZCCzzxzx)(0mZCztgZZmZzx)(0tgdCCd20102hhzxdZZZZmtgbHdzbH000110)(hdzxWZdZbHh02110由根底转动引起的基底边缘处的竖直位移为由根底转动引起的基底边缘处的竖直位移为 = tan 根底转动引起的基底边缘处的竖直应力为根底转动引起的基底边缘处的竖直应力为 2d由由x=0得得由由M=0得得)3(26)4(1210hhbdWhhbZ)18()32(12tan311WdhbmhhhHAmhH6tan00CmhCCh联立上式解得联立上式解得 简化为：简化为：AHdAN30maxminZzxzdZZZbZhHM0111)()()2(2)(031ZAhAZHbZhH有竖向荷载有竖向荷载N及程度力及程度力H同时作用时，基底边同时作用时，基底边缘处的压力应为缘处的压力应为 二基底嵌入基岩内的