沉井基础一级建造师讲义PPT

沉井基础础内蒙古科科技大学学建筑与土土木工程程学院岩岩土工程程教研组组沉井平面面长69米，宽51米，下沉沉深度为为58米，体积积20.4万立方米米,列世界最最大沉井井。(列世界第第２的美美国费雷泽诺诺桥的沉井体体积为15万立方米米)§9.1概述一、认识识沉井江阴长江江公路大大桥北锚锚沉井1.工程应应用大型钢壳壳沉井

过黄浦江江倒虹管管沉井宝山钢铁铁厂取水水泵房工工程

应用范围围桥墩、锚锚碇、矿矿用竖井井、地下下泵房、、水池、、油库、、地下设设备基础础、盾构构隧道、、顶管的的工作井井和接收收井等。。依靠自身身重力克克服井壁壁摩阻力力后下沉沉到设计计标高，，然后经经过混凝凝土封底底并填塞塞孔，最最后成为为结构物物基础的的井筒状状结构。。2.沉井的定定义3.沉井基础础的特点点(1)埋置深度度大，整整体性强强、稳定定性好，，承载面面积大，，承载力力高(垂直与水平)；(2)既可作基基础，又又可作施施工时的的挡土和和挡水围围堰结构构物；(3)施工时对对邻近建建筑物影影响较小小；(4)内部空间间可进一一步利用用。4.沉井的缺缺点(1)施工工期期较长；；(2)施工技术术要求高高；(3)施工中易易发生流流砂造成成沉井倾倾斜或下下沉困难难等。二、沉井井的构造造1.沉井的截截面形式式平面形形状状有：圆圆形、矩矩形、圆圆端形等等井孔的布布置方式式有：单单孔、双双孔、多多孔。①井壁厚度0.4～1.2m；承受水土土压力。。②刃脚宽度10～20cm，高度约1.5m（湿封底底）或0.6m（干封底底），内内侧倾角角45～60；冲切硬硬土，减减小端部部阻力。。③内隔墙厚度约0.5m，底面高高出井壁壁刃脚踏踏面0.5～1m，增加沉井井刚度、、改善井井壁受力力条件、、挖土均均衡，便便于纠偏偏。④井孔宽度（直直径）不不宜小于于3m，挖土、排排土场所所和通道道。⑤井壁凹凹槽槽高约1.0m，深度0.15~0.25m，增加封底底混凝土土、底版版与井壁壁连接。。⑥预埋射水水管下沉困难难时减阻阻。⑦封底（底底板）沉井下沉沉到设计计标高，，经检验验和坑底底清理后后浇注的的混凝土土底版。。分为干干封和湿湿封（水水下浇灌灌混凝土土）两种种。2.沉井的构构造3.设计计算算的主要要构件a）直壁式式b）台级式式刃脚井壁底梁和框框架当不能设设置内隔隔墙而沉沉井又较较大时，，常常在在沉井底部增增设底梁梁或因沉沉井过高高，常常常在沉井井不同高度处设设置纵横横梁构成成框架结构构。§9.2沉井的施施工分旱地施施工沉井井与水上施工工沉井两种情况况旱地沉井井工序：：就地制造造→挖土下沉沉→孔底清清查→封底→充填井孔孔以及浇浇注顶板板。水上沉井井工序：：水深3m~4m以内且流流速不大大时水上筑岛岛→岛上上制造→挖土下沉沉→孔底清清查→封底→充填井孔孔以及浇浇注顶板板。水较深或或流速较较大时岸边制造造→牵引引滑移或或起吊就就位→挖挖土下沉沉→孔底底清查→→封底→→充填填井孔以以及浇注注顶板。。旱地沉井井施工过过程图

大型沉井井下沉施施工中水上沉井井施工过过程图深圳水库库钢壳沉沉井施工工

沉井基础础一、组成及作作用沉井基础础是一种竖竖直的筒筒形结构构，常用用混凝土土、钢筋筋混凝土土或砖石石等制成成。通过在井井内挖土土，使筒筒体在自自重作用用下克服服井壁摩摩阻力下下沉至设设计高程程，经混混凝土封封底填塞塞井孔后后，使整整个筒体体成为一一个支墩。沉井基础础二、特点(1)埋深大；；(2)整体性好好；(3)承载力高高；(4)对邻近建建筑物影影响小；；(5)充分利用用地下空空间等特特点；(6)施工时具具有挡水水或挡土土等作用用；但施工工期期较长，沉沉井下沉沉遇障或或遇流砂砂等都会会给施工工带来困困难。沉井基础础三、应用工程中，，遇到下列情况况时考虑采用用沉井基基础：（1）荷载较大大，表层层地基土土的承载载力小，，在一定定深度有有较好持持力层；；（2）在河流中中，虽土土质较好好，但冲冲刷大或或有较大大卵石，，不便桩桩基施工工；（3）岩层表面面较平坦坦且覆盖盖层较薄薄但河水水深，采采用扩大大基础施施工围堰堰有困难难。（4）在已有的的浅基础础邻近修修建深埋埋的设备备基础时时，为避避免基坑坑开挖对对已有的的基础产产生影响响等情况况。沉井基础础四、沉井的分分类1.按沉井的的形状按沉井的的平面形形状，常常用的沉沉井形状状有：圆圆形、圆端形、、矩形及及单孔、、多孔沉沉井；按按沉井的的剖面形形状可分为：：（1）外壁垂垂直无阶阶式；（2）有阶式式和外壁壁倾斜式式沉井基础础2.按沉井的的建筑材材料，沉沉井可分分为：（1）混凝土土沉井；；（2）钢筋混混凝土沉沉井；（3）钢沉井井；（4）砖沉井井等。沉井基础础3.按沉井的的施工方方法，沉沉井可分分为：(1)一般沉井井是指就就地制造造并下沉沉的沉井井;(2)浮运沉井井是在深深水地区区筑岛有有困难或或有碍通航时，，可在岸岸边制作作沉井，，再浮运运就位后下沉的的沉井。。沉井基础础五、沉井基础础的基本本构造沉井的轮轮廓尺寸寸其上部部的墩（（台）底底部的形形状尺寸决决定，其其长、短短边之比比应不大大于3。沉井顶面面的尺寸寸通常为为墩（台台）底部部再加0.2m～0.4m的襟边宽宽度；沉井高度度则由上上部结构构、水文文地质和和土层承承载力等决决定，高高的沉井井要分节节制作下下沉，底底节沉井的高高度不宜宜过高。。沉井基础础沉井基础础盖板井壁凹槽刃脚封底隔墙沉井基础础六、沉井下沉沉过程中中可能遇遇到的问问题及处处理方法法沉井在下沉过程程中可能出现现的问题题主要有有两类:(1)下沉不均均匀发生生倾斜和和位置偏偏移；(2)下沉困难难。发生偏斜的原因大大致有这这几种：：(1)土质软硬硬不均匀匀;(2)挖土不对对称;(3)刃脚处有有障碍物物未予清清除;(4)一侧出现现流砂而而未得到到控制等等。沉井基础础沉井基础础纠偏的方方法是：：(1)在沉井下下沉多的的一侧回回填砂石石，以阻阻止继续续下沉，在高高的一侧侧集中挖挖土;(2)在高的一一侧配加加重物，，以加速速该侧下下沉；如如有必要，还还可在沉沉井顶部部施加水水平力来来帮助纠纠偏。(3)如遇中心心位置偏偏移，则则应先人人为造成成沉井倾倾斜，再均均匀取土土，使之之倾斜下下沉，直直到沉井井中心线线到达设计计位置后后，再行行纠偏扶扶正。。沉井基础础克服下沉沉困难主主要可以以从两方方面着手手：(1)增加沉井井重量：提前浇浇筑上一一节沉井井；在沉沉井顶部加压；；在保证证不发生生流砂的的前提下下，抽取取井内的的水，以减减小浮力力。（2)减小井壁壁的摩阻阻力：尽力将将井壁外外侧制作作光滑平平整；将井井壁设计计成台阶阶式；设设置管道道，利用用高压空空气或水的喷喷射能量量来减小小摩擦；；从管道道中喷出出触变泥泥浆，形成成泥浆套套。井壁是沉沉井基础础的主体体部分，，它需挡挡水、挡挡土，并承承受多种种荷载的的作用，，而且还还需要有有一定的重重量以便便下沉。。常用的厚厚度为0.5～1.5m；混凝土土的强度度等级不低于C15。井壁壁沉井基础础刃脚的作作用是沉沉井在自重的的作用下下易于切土下沉沉。其底面（（踏面））宽度一般为为0.1～0.2m,刃脚处采采用钢筋筋混凝土制作，，混凝土土强度等级宜在在C20及上。刃脚脚沉井基础础凹槽设置置于沉井井下部接接近刃脚脚处，其其作用是使封封底混凝凝土嵌入入井壁而而形成一一个整体，以便便封底混混凝土底底面的反反力能更更好的传给井壁壁。凹槽槽深深约0.15～0.2m，高约1.0m。凹槽沉井基础础隔墙是为为减小井井壁的跨跨距，加加强沉井井的刚度，同时时便于掌掌握挖土土、控制制沉井下下沉和纠纠偏设置的。。隔墙厚度度一般小小于井壁壁，且高高于刃脚脚0.5m，以免防碍碍沉井下下沉，有有时还在在隔墙下下端设置置人孔，以便便工作人人员在井井孔中活活动。隔墙沉井基础础井孔中不不填料或或仅填以以砂砾，，须在沉沉井的顶面浇筑筑钢筋混混凝土顶顶盖板，，以支承承墩（台台）及上部结结构的全全部荷载载。封底是在在沉井下下沉达到到设计高高程并经经清理后以混凝凝土浇筑筑的，其其强度等等级一般般不低于于C15，（岩石石地基可可用C15,一般地基基用C20），厚度应从从刃脚下下0.5m处到凹槽槽的上端端。板的构造造要求及及计算按按承受均均布的双向板来考虑。。封底和顶顶盖板沉井基础础§9.3沉井的设设计与计计算沉井是深深基础的的一种类类型，沉沉井在施施工完毕毕后，由由于它本身身就是结结构物的的基础，，就应按按基础的的要求进进行各项项验算；；但在施施工过程程中，沉井是挡挡土、挡挡水的结结构物，因而还还要对沉沉井本身身进行结构设计计和计算算。沉井作为为整体深深基础设设计主要要是根据据上部结结构特点点、荷载载大小以以及水文文、地质质情况，，结合沉沉井的构构造要求求及施工工方法，，拟定出出沉井的的平面尺尺寸，埋埋置深度度，然后后进行沉沉井基础础的计算算。沉井基础础的计算算，根据据它的埋埋置深度度可用两两种不同同的计算算方法。。一、沉井作为为整体深基础础的设计与计计算★当沉井埋置深深度在最大冲冲刷线以下较较浅仅数米时时，这时可以不考虑虑基础侧面土土的横向抗力力影响，而按按浅基础设计计算规定，，分别验算地基强度、沉沉井基础的稳稳定性和沉降，，使它符合容许许值的要求；；★当沉井基础埋埋置深度较大大时，由于埋埋置在土体内内较深，不可忽略略沉井周围土土体对沉井的的约束作用，，因此在验算地基应力、、变形及稳定定性时，需要要考虑基础侧面土体体弹性抗力的影影响。假定沉井基础础在横向外力力作用下只能能发生转动而而无挠曲变形。因此此，可按刚性性桩计算内力力和土抗力，，即相当于“m”法中h2.5的情况。下面具体讨论论这种计算方方法。（一）非岩石石地基上沉井井基础的计算算沉井基础受到到水平力H及偏心竖向力力N作用。将水平平力H及偏心竖向力力N引起的力矩等等效转换成水水平力H距离基底的作用：先讨论沉井在在水平力H作用下的情况况，水平力的的作用下，沉沉井将围绕位位于地面下z0深度处的A点转动一角，地面下深深度z处沉井基础产产生的水平位位移x和土的横向抗抗力zx分别为：x=(z0－z)tgzx=xCz=mz(z0－z)tg式中z0——转动中心A离地面的距离离；土的横向抗力力沿深度为二二次抛物线变变化。基础底面处的的压应力，考考虑到该水平平面上的竖向向地基系数C0不变，故压应应力图形与基基础竖向位移移图相似。式中:C0不得小于10m0，d为基底宽度或或直径。ΣX＝0ΣM＝0在上述三个公公式中，有两两个未知数z0和，要求解其值值，可建立两两个平衡方程程式，即式中：W为基底的截面面模量。求得z0、ω（tanω），进而求得得当有竖向荷载载N及水平力H同时作用时，，则基底边缘缘处的压应力力为：式中:A0——基础底面积。。离地面或最大大冲刷线以下下z深度处基础截截面上的弯矩矩可以认为基底底不产生水平平位移，则基基础的旋转中中心A与基底中心相相吻合，即z0＝h。地面下z深度处产生的的水平位移Δx和土的横向抗抗力zx分别为Δx=(h－z)tgzx＝mzΔx＝mz(h－z)tg基底边缘处的的竖向应力为为：（二）基底嵌嵌入基岩内的的沉井上述公式中只只有一个未知知数，故只需建立立一个弯矩平平衡方程便可可解出值。由弯矩平衡方方程ΣMA＝0便可解出值，进一步求得得：式中：基底边缘处的的应力为：再根据ΣX＝0，可求出嵌入入处未知的水水平阻力P（三）验算基底计算最大大压应力不应应超过沉井底底面处地基土土的设计承载载力[]h。即:max[]h1.基底应力验算算横向计算zx值应小于沉井井周围土的极极限抗力值。。极限抗力值计计算方法：当基础在外力力作用下产生生位移时，在在深度z处基础一侧产产生主动土压压力强度pa，而被挤压一一侧土就受到到被动土压力力强度pP，故其极限抗抗力，以土压压力表达为zxpp-pa2.横向抗力验算算由朗金土压力力理论可知式中:为土的容重，，和c分别为内摩擦擦角和粘聚力力。桥梁结构中，，根据试验知知道出现最大大的横向抗力力大致在z=h/3和z=h处，即式中:———相应于z=h/3深度处的土横横向抗力；——相应于z=h深度处的土横横向抗力；h——基础的埋置深深度；基础在水平力力和力矩作用用下，墩台顶顶面会产生水平位移。由地面处的水水平位移z0tg，地面到墩台台顶范围h2内的水平位移移h2tg，在h2范围内墩台身身弹性挠曲变变形引起的墩墩台顶水平位位移0，三部分组成成。=(z0+h2)tg+01—取决于上部结结构形式的系系数，一般1=1，对于拱桥1=0.7；2—考虑恒载对基基础底面重心心所产生的弯弯矩Mg在总弯矩M中所占百分比比的系数，即即3.墩台顶面水平平位移验算现行桥梁规范范中规定：墩墩台顶面的水水平位移应符合下列要要求：式中：L—相邻跨中最小小跨的跨度(m)，当跨度L<25m时，L按25m计算。考虑到转角一一般均很小，，可令tg=。如果沉井基基底嵌入基岩内内，z0＝h。在确定沉井主主体尺寸后，，即可算出沉沉井自重，验验算在沉井施施工下沉时，，保证在自重重作用下克服服井壁摩阻力力Rf而顺利下沉，，亦即下沉系系数K1应为：式中:G——沉井在各种施施工阶段时的的总自重，kN；B——下沉过程中地地下水的总浮浮力，kN；Rf——井壁总摩阻力力，kN；沉井是一种预预制构件，在在施工过程中中受到各种外外力的作用，沉井结结构强度必须须满足各阶段段最不利受力情况的要求求，沉井结构构在施工过程程中应主要进行下列验算算。二、沉井的结结构设计（一）下沉系系数K1、下沉稳定系系数K1’和抗浮安全系系数K2在下沉过程中中，构成K1的分子和分母母不断变化，，因此不仅要要确定最终状状态下，而且且应跟踪整个个下沉过程中中K1值的变化规律律。如：沉井井在软弱土层层中接高时有有突沉可能，，应根据施工工情况进行下下沉稳定验算算：式中：——下沉稳定系数数，一般取0.8～0.9。R1——刃脚踏面及斜斜面下土的支支承力，kN；R2——隔墙和底梁下下土的支承力力，kN。K1—下沉系数，一一般为1.05～1.25。对位于淤泥泥质土层中沉井宜取小小值；位于其其它土层的沉沉井可取较大大值。当沉井沉到设设计标高，在在进行封底并并抽除井内积积水后，而内部结构及及设备尚未安安装，井外按按各个时期出出现的最高地下水水位验算沉井井的抗浮稳定定：式中：K2——抗浮安全系数数，一般取1.05～1.1。在不计井壁摩摩阻力时，可可取1.05。B’——封底后沉井所所受的总浮力力，kN；（二）刃脚计计算沉井刃脚相当当于是三面固定，一一面自由的双双向板。简化计算：1.可看作固着在在刃脚根部处处的悬臂梁，，梁长等于井井壁刃脚斜面部分的的高度；2.刃脚又可看作作为一个封闭闭的水平框架架。因此：作用在在刃脚侧面上上的水平外力力将由悬臂梁梁和框架来共同承承担，也即部部分水平外力力是垂直向传传至刃脚根部，余下部部分由框架承承担。（三）井壁计计算1.竖向挠曲计算算（沉井抽承承垫木时计算算）2.沉井均布竖向向拉力计算（（井壁竖直钢钢筋验算）3.沉井井壁水平平应力计算（（井壁水平钢钢筋计算）（四）封底混混凝土的厚度度计算沉井底板可按按均布荷载作作用下的铰支支承板设计，，在计算该均均布荷载时，，不计沉井均均布摩阻力。。市政施工视频频备考13年一二级建造造师市政必必备参考资资料/item.htm?id=23374352295十一月主讲首先讲一下我我的整个讲解解过程方式：：总体而言从现现在开始复习习就算是从零零开始，时间间上面来说还还是够的，市市政一门课应应该保证