沉井基础讲义PPT（共151）

第五章：：沉井基基础（OpenCaissonFoundation）1.沉井的基基本概念念、作用用及适用用条件2.沉井的类类型和构构造3.沉井作为为整体深深基础的的设计和和计算4.沉井施工工过程中中的结构构计算5.沉井施工工简介6.地下连续续墙简介介1．沉井的基基本概念念、作用用及适用用条件沉井的基基本形态态沉井是一一个柱体体井筒状状结构物物，井壁壁为刚度度比较大大的钢筋筋混凝土土，在井井内挖土土并靠自自身重量量克服井井壁与土土的摩擦擦下沉至至设计标标高，封封底填塞塞后形成成基础。。沉井施工工动画演演示沉井的特特点优点：埋置深度度大（大大型沉井井可以下下沉几十十米）；；整体性强强、稳定定性好、、有较大大的承载载面积，，可以承承受较大大的竖向向和水平平荷载；；施工技术术简单，，施工时时不需要要板桩围围护，本本身具有有挡土与与挡水的的功能；；适用用范范围围广广，，尤尤其其是是存存在在较较大大卵卵石石不不便便于于桩桩基基施施工工的的地地基基；；可以以作作为为施施工工中中事事故故处处理理、、组组合合基基础础的的一一部部分分来来应应用用。。缺点点：：施工工期期较较长长（（不不能能连连续续施施工工））；；遇有有难难于于清清除除的的障障碍碍物物（（流流砂砂、、树树干干、、大大块块孤孤石石、、旧旧桥桥基基等等））时时下下沉沉困困难难；；河床床覆覆盖盖层层下下存存在在倾倾斜斜度度较较大大岩岩层层，，沉沉井井不不易易稳稳定定。。沉井井的的适适用用条条件件上部部荷荷载载较较大大、、稳稳定定性性要要求求较较高高、、良良好好持持力力层层埋埋深深较较大大，，可可与与其其他他深深基基础础进进行行比比较较；；深水水大大河河，，冲冲刷刷大大，，或或有有较较大大卵卵石石不不便便于于桩桩基基施施工工；；岩石石表表面面平平坦坦、、埋埋置置浅浅、、河河水水较较深深，，不不适适宜宜用用扩扩大大基基础础的的情情况况。。2．沉井井的的类类型型和和构构造造沉井井基基础础的的类类型型按沉沉井井的的施施工工方方法法分分类类现浇浇沉沉井井———在基基础础设设计计位位置置就就地地浇浇筑筑预预制制沉沉井井，，达达到到强强度度后后挖挖土土沉沉井井下下沉沉，，对对于于水水中中基基础础，，则则先先筑筑岛岛再再在在岛岛上上筑筑井井下下沉沉。。浮运运沉沉井井———在深深水水区区域域筑筑岛岛困困难难或或不不经经济济，，当当河河流流流流速速不不大大时时可可采采用用岸岸边边浇浇筑筑浮浮运运就就位位下下沉沉。。按沉沉井井的的形形状状分分类类按沉沉井井的的平平面面形形状状分分类类圆形形———下沉沉过过程程中中易易于于控控制制方方向向，，受受力力合合理理。。圆端端形形———平面面布布置置较较合合理理，，受受力力条条件件较较好好，，但但制制作作较较复复杂杂；；矩形形———制作作简简单单，，基基础础受受力力有有利利，，与与上上部部结结构构较较易易配配合合，，但但结结构构易易受受挠挠曲曲力力矩矩作作用用。。按沉沉井井的的立立面面形形状状分分类类竖直直式式———下沉沉中中不不易易倾倾斜斜，，但但井井壁壁摩摩阻阻力力较较大大，，一一般般适适于于入入土土不不深深或或软软土土中中使使用用；；倾斜斜式式———井壁壁摩摩阻阻力力小小，，但但施施工工复复杂杂，，下下沉沉中中易易倾倾斜斜，，适适于于深深度度大大、、土土质质较较密密实实地地基基；；台阶阶式式———同上上。。按沉沉井井的的建建筑筑材材料料分分类类无筋筋或或少少筋筋混混凝凝土土沉沉井井———主要要用用于于小小尺尺寸寸沉沉井井，，井井壁壁较较厚厚，，适适于于覆覆盖盖层层较较松松软软，，下下沉沉深深度度不不大大的的基基础础（（4~7m）。。钢筋筋混混凝凝土土沉沉井井———下沉沉深深度度大大，，适适用用性性强强，，可可做做成成薄薄壁壁结结构构，，可可根根据据具具体体情情况况做做成成各各种种合合理理的的结结构构形形式式和和厚厚度度。。钢沉沉井井———强度度高高、、质质量量轻轻、、易易于于施施工工，，宜宜于于做做浮浮运运沉沉井井，，尽尽量量重重复复使使用用。。沉井井基基础础的的构构造造沉井井的的轮轮廓廓尺尺寸寸沉井井的的平平面面形形状状选选择择———沉井井的的平平面面形形状状取取决决于于墩墩台台底底部部的的形形状状。。矩形形沉沉井井的的长长宽宽比比不不宜宜大大于于3；当墩墩台台的的长长宽宽比比较较接接近近时时，，可可采采用用方方形形或或圆圆形形沉沉井井；；沉井井的的轮轮廓廓尺尺寸寸沉井井顶顶面面尺尺寸寸为为墩墩台台底底部部尺尺寸寸加加襟襟边边宽宽度度；；襟边边宽宽度度不不宜宜小小于于0.2m，也也不不宜宜小小于于沉沉井井高高度度的的1/50，浮浮运运沉沉井井不不小小于于0.4m；墩台台身身的的边边缘缘应应尽尽可可能能支支承承于于井井壁壁上上或或盖盖板板支支承承面面上上；；沉井井高高度度与与上上部部结结构构、、水水文文地地质质条条件件、、地地基基土土层层的的承承载载力力等等因因素素有有关关，，根根据据墩墩底底标标高高及及沉沉井井埋埋深深确确定定沉沉井井高高度度；；高度较大大的沉井井采用分分节制造造和下沉沉，每节节高度不不宜大于于5m，底节沉沉井若支支承于松松软土层层中，高高度不大大于沉井井宽度的的0.8倍；沉井的一一般构造造沉井一般般由井壁壁、刃脚脚、隔墙墙、井孔孔、凹槽槽、封底底混凝土土、顶盖盖板等构构成。井壁井壁的功功能构成沉井井的主体体部分及及外形尺尺寸；施工过程程中挡土土、挡水水、获得得下沉重重力；施工结束束后成为为基础的的一部分分，起传传递荷载载的作用用；井壁的厚厚度与构构造要求求——与结构强强度、下下沉需要要的自重重、便于于取土清清基等因因素有关关。一般井壁壁厚度取取800~1500mm；钢筋混凝凝土薄壁壁沉井及及钢制薄薄壁浮运运沉井的的壁厚不不受上述述限制；；井壁混凝凝土强度度≥C15；沉井底节节混凝土土的含钢钢量，对对于钢筋筋混凝土土≥0.1%，对于少少筋混凝凝土≥0.05%。刃脚——井壁下端端的斜形形尖利部部分，用用以切土土下沉。。刃脚根据据地质情情况，可可采用尖尖刃脚或或带踏面面刃脚；；刃脚踏面面宽度一一般100~200mm，软土可可适当放放宽；刃脚斜面面与水平平面间的的夹角≥≥45º；井内隔墙墙底面比比刃脚底底面至少少高出500mm；刃脚高度度一般≥≥1.0m；刃脚底面面以型钢钢加强；；刃脚混凝凝土强度度等级≥≥C20。隔墙——当沉井平平面尺寸寸较大，，可设置置隔墙（（内壁））将沉井井分为几几个井孔孔。隔墙的功功能缩短井壁壁的跨度度，减小小井壁的的挠曲应应力；增强沉井井的整体体刚度，，便于掌掌握井孔孔挖土位位置和速速度，控控制下沉沉方向。。隔墙的尺尺寸与构构造要求求隔墙间距距≤5~6m；厚度可比比井壁小小200~400mm；隔墙底面面高出刃刃脚底面面0.5m以上（既既要支承承刃脚，，又要避避免阻碍碍沉井的的下沉））；排水下沉沉的沉井井，宜在在隔墙下下部设置置过人孔孔，便于于施工。。井孔（取取土井））井孔的功功能——沉井下沉沉取土的的通道。。井孔的尺尺寸与构构造要求求。井孔尺寸寸应满足足施工要要求；井孔布置置应对称称于沉井井中心轴轴；井孔的最最小边长长≥3.0m（采用抓抓泥斗挖挖土）。。凹槽凹槽的功功能增强封底底混凝土土与井壁壁的联结结强度；；将封底混混凝土承承受的地地基反力力传递给给井壁。。凹槽的尺尺寸与构构造要求求在沉井外外壁内侧侧离刃脚脚踏面约约2m处设置水水平槽状状结构；；凹槽深度度约150~250mm，高度约约1000mm；当井孔采采用混凝凝土或圬圬工填实实时，也也可不设设凹槽。。射水管射水管的的功能——通过在井井壁预埋埋射水管管，帮助助沉井穿穿透较好好土层，，达到比比较深的的深度。。射水管的的尺寸与与构造要要求射水管在在井壁内内均匀布布置，以以利于通通过控制制水压和和水量来来调整下下沉方向向；射水管一一般水压压≥600kPa。封底和盖盖板封底的功功能——沉井下沉沉到设计计标高后后，为使使沉井形形成一个个整体受受力结构构，将井井底的地地基反力力传至井井壁。封底的构构造要求求封底混凝凝土顶面面高出凹凹槽的高高度≥500mm；封底混凝凝土厚度度≥井孔孔最小边边长的1.5倍（经验验值）；；封底混凝凝土一般般在水下下浇筑，，混凝土土强度等等级≥C20，岩石地地基可用用C15；盖板的功功能井孔内是是否填实实，采用用什么材材料填实实，主要要依据沉沉井受力力及稳定定性要求求而定；；在满足稳稳定性等等要求的的条件下下，为节节省材料料、减轻轻自重，，可采用用空心沉沉井基础础或仅填填砂砾，，此时为为承受上上部构造造，需要要在沉井井顶部设设置钢筋筋混凝土土盖板。。盖板的构构造要求求盖板厚度度一般取取1.5~2.0m；钢筋由计计算决定定。浮运沉井井的构造造不带气筒筒的浮运运沉井带气筒的的浮运沉沉井不带气筒筒的浮运运沉井适用性水深不大大；流速不大大；河床平缓缓；冲刷较小小。施工工艺艺岸边制造造；通过滑道道下水；；浮运到位位；接高下沉沉。使用材料料——钢材、木木材、钢钢筋混凝凝土、钢钢丝网及及水泥等等。构造形式式双壁浮运运沉井（（钢丝网网薄壁、、钢薄壁壁：用于于平面尺尺寸较大大沉井））带临时性性井底的的浮运沉沉井钢丝网水水泥薄壁壁沉井由由内、外外壁组成成的空心心井壁沉沉井，入入水后自自浮于水水中，浮浮运到位位后向井井壁腔内内灌水下下沉落于于河床，，再逐格格对称灌灌注水下下混凝土土，使薄薄壁空腔腔沉井成成为普通通的重力力式沉井井。（特特点——制造简单单、施工工方便、、节省钢钢材）；；在底节井井孔下端端的刃脚脚处设置置可拆除除的临时时性井底底，使沉沉井成为为一个浮浮体，浮浮运到位位后，向向井孔内内灌水，，沉井下下沉，落落床稳定定后灌注注井壁混混凝土，，即可拆拆除支撑撑打开临临时性井井底，按按一般沉沉井施工工。带钢气筒筒的浮运运沉井适用性河水较深深；水流较急急；沉井较大大；分孔较多多。施工工艺艺在井孔位位置装置置钢气筒筒；向气筒内内打气增增大浮力力（钢气气筒是沉沉井内的的防水结结构，利利用压缩缩空气排排出气筒筒内的水水）；构造形式式双壁自浮浮底节；；单壁钢壳壳；钢气筒。。组合式沉沉井——下部桩基基础+上部沉井井。适用性采用低承承台桩基基础，围围水开挖挖基坑浇浇筑承台台存在困困难；沉井刃脚脚遇倾斜斜度较大大的岩层层；沉井范围围内地基基土软硬硬不匀而而水深较较大。施工工艺艺按尺寸制制作沉井井，下沉沉到预定定标高；；浇筑封底底混凝土土和桩承承台，并并预留孔孔位；在预留孔孔位钻孔孔灌注成成桩。3．沉井的施施工旱地上沉沉井的施施工在旱地上上进行沉沉井施工工，一般般比较容容易，其其主要工工序如图图示：铺砂垫层层、垫木木制作底节节沉井拆除垫木木、开始始下沉沉井接高高下沉沉井下沉沉至设计计标高沉井封底底、填充充井孔平整场地地清理杂物物、平整整地面；；如地下水水位较低低，为减减小沉井井下沉深深度，可可开挖基基坑，坑坑底高出出地下水水面0.5~1.0m；如土质松松软，在在平整场场地夯实实后，再再铺垫0.3~0.5m厚的砂砾砾层。制作底节节沉井刃脚踏面面处铺设设垫木——使底节沉沉井重量量在垫木木下产生生的压应应力≤100kPa；布设刃脚脚角钢、、竖立内内模、绑绑扎钢筋筋、立外外模，浇浇筑混凝凝土；拆模和抽抽垫木沉井混凝凝土强度度达到70%的设计值值后可拆拆模；沉井强度度达到设设计值后后可抽出出垫木；；抽出垫木木应按分分区、依依次、对对称、同同步的原原则进行行，以避避免沉井井开裂、、移动、、倾斜；；抽垫木时时要随抽抽随时用用砂土回回填捣实实，注意意防止沉沉井的倾倾斜。挖土下沉沉——排水下沉沉、不排排水下沉沉排水下挖挖土层比较较稳定；；渗水量较较小；排水时不不会产生生涌土或或流砂的的现象；；人工挖土必必须采用排排水下沉（（排水下沉沉也可用机机械挖土））；人工挖土下下沉可使沉沉井均匀下下沉；人工可清楚楚井下障碍碍物。不排水下挖挖一般采用机机械挖土；；采用吸泥机机挖土时，，要不断向向井内灌水水，使井内内水位高出出井外1~2m。沉井接高——底节沉井顶顶面沉至离离地面一定定高度时，，停止挖土土，接筑第第2节沉井。接筑前应使使第一节沉沉井位置正正直或尽量量纠正倾斜斜；凿毛顶面；；立模浇筑混混凝土；待混凝土强强度达到设设计值后再再拆模继续续挖土下沉沉。筑井顶围堰堰——当沉井顶面面低于地面面或水面，，可在沉井井上接筑围围堰，其尺尺寸略小于于沉井，下下端与沉井井顶部预埋埋锚杆相连连，墩台身身出水后可可拆除。地基检验与与处理——沉井沉至设设计标高后后，要进行行基底检验验（不排水水下沉的沉沉井可用潜潜水员下水水检验）。。检验的主要要内容：地质情况与与地基承载载力是否符符合设计要要求；基底平整度度；处理的主要要内容：清楚基底浮浮泥软土，，防止封底底混凝土和和基底间掺掺有有害夹夹层；基底为岩层层时，清除除岩面残留留物（风化化岩碎石、、卵石、砂砂石等）；；岩石基底倾倾斜时，将将岩面凿成成台阶或榫榫槽；基底为砂土土或粘性土土时，可在在基底铺设设一层砾石石或碎石至至刃脚底面面以上200mm。沉井封底、、井孔填充充、浇筑顶顶盖板沉井封底基底检验合合格后即行行封底；对于排水下下沉的沉井井，在清基基时若渗水水量较小，，按普通混混凝土浇筑筑方式进行行封底；对于渗水量量大和不排排水下沉的的沉井，可可采用刚性性导管法浇浇注水下混混凝土或水水下压浆混混凝土封底底。井孔是否填填充，按设设计要求而而定；不排排水封底的的沉井，应应在封底混混凝土强度度满足抽水水后的应力力要求时方方可抽水。。沉井为空心心或井孔仅仅填砂砾时时，沉井顶顶面应浇筑筑钢筋混凝凝土顶盖板板，以支持持墩身。水中沉井的的施工筑岛法适用条件——流速不大、沉沉井位于浅水水或可能被水水淹没的岸滩滩（施工期最最大水深不超超过3~4m）人工筑岛要求求岛面标高应比比施工期最高高水位高出0.5~0.7m，有流冰时可可适当提高；；筑岛平面尺寸寸应满足沉井井制作及抽垫垫木等施工要要求：无围堰筑岛，，在沉井周围围设置≥2m宽的护道；有围堰筑岛时时，护道宽度度b按下式确定：：H——筑岛高度；——筑岛土饱和时时的内摩擦角角。护道宽度在任任何情况下不不应小于1.5m，当实际的护护道宽度小于于计算值时，，应考虑沉井井重力对围堰堰产生的侧压压力影响；筑岛压缩水面面较大时，可可采用板桩围围堰筑岛，并并考虑岛体稳稳定性。筑岛材料用透透水性好，易易于压实的砂砂土或碎石土土，岛面地基基土承载力应应满足底节沉沉井混凝土产产生的最大压压应力要求。。无围堰筑岛临临水面坡度，，一般可采用用1：1.75~1：3。有围堰筑岛要要防止围堰漏漏土，以避免免沉井制造或或下沉过程中中，产生岛面面沉降变形或或失稳。浮运沉井施工工沉井制作与下下水岸边制作；利用滑道下水水；牵引到设计墩墩位。浮运方式（详详细介绍见沉沉井构造部分分）双壁浮运沉井井；带临时性井底底的浮运沉井井；带钢浮筒的浮浮运沉井。钢丝网水泥薄薄壁沉井带临时性井底底的浮运沉井井沉井下沉过程程中遇到的问问题及处理沉井发生倾斜斜与纠偏沉井发生偏移移的原因土岛的水下部部分由于水流流冲刷或板桩桩漏土，造成成岛面一侧土土体松软；井下平面土质质软硬不匀；；未按规定程序序对称抽出垫垫木或未及时时填砂夯实；；下沉除土不匀匀匀，井内底底面高差过大大；排水下沉沉井井内除土时发发生流砂；刃脚下存在软软土夹层，掏掏空过多，沉沉井突然下沉沉；刃脚一侧或一一角遇障碍物物，未及时发发现与处理；；井内弃土堆积积在沉井外一一侧，或河床床高差过大，，侧压力使沉沉井发生水平平位移。沉井纠偏扶正正纠正倾斜偏侧除土偏压重顶部加水平力力高压射水偏侧压气（空空气幕沉井））纠正位移偏侧除土沉井底面中心心向墩位设计计中心倾斜均匀除土沉井底面中心心线下沉至设设计中心线在另一侧除土土扶正纠正扭转在一对角线两两角偏出除土土，在另两角角偏填土，利利用刃脚下不不相等的土压压形成扭矩，，使沉井在下下沉过程中逐逐步纠正扭转转角度。清除障碍物人工排除；少量炸药爆破破；切割。沉井下沉的助助沉措施沉井下沉困难难的原因井壁摩阻力；；障碍物。助沉措施（主主要针对井壁壁阻力）临时助沉措施施压重与排水——增大自重或压压重；对于不不排水下沉的的沉井，强制制排水增大自自重；井壁外饱水降降低摩阻力——井壁外是粘土土层时，沿井井壁射水降低低摩阻力；炮振法助沉——刃脚下已挖空空时，在井底底少量装药爆爆破，使沉井井下沉。助沉设计构造法——沉井外壁设计计成台阶式、、斜坡式（钟钟形）等；预埋管法——预先在井壁预预埋管组助沉沉。泥浆润滑套下下沉法空气幕下沉法法（壁后压气气法）泥浆润滑套下下沉法

基本原理理——在井壁外围与与土层之间压压入泥浆隔离离层形成泥浆浆润滑套，减减小摩阻力。。

基本构成压浆管；储浆台阶；泥浆射口挡板板；泥浆地表围圈圈。

施工工艺艺在井壁内预埋埋压浆管（管管径φ38~50mm）；压浆管间距3~4m；射口方向与井井壁成45°角；储浆台设在距距刃脚底面2~3米处；储浆台阶的宽宽度即泥浆套套厚度（100~200mm）；为防止泥浆直直接喷射到土土壁上，射口口设置挡板；；在地面沉井外外围设置泥浆浆地表围圈；；泥浆由粘土、、水、添加剂剂（碳酸钠））等组成。

泥浆地地表围圈的作作用确保泥浆套厚厚度；防止表层土的的塌落；储存泥浆；调整压浆管出出浆的不平衡衡。

后处理——沉井下沉至设设计标高后，，应排除泥浆浆、或用水泥泥砂浆强制置置换泥浆。空气幕下沉法法（壁后压气气法）

基本原理理——通过预埋的管管道从井壁出出气口（气龛龛）喷出压缩缩空气，在井井壁周围形成成空气幕，使使周围土质松松动或液化，，减小摩阻力力。

基本构成成出气口（气龛龛）；井壁内预埋管管；风压机；风包；地面风管。

施工工艺艺出气孔（φ1mm）设置在气龛龛内（150mm×50mm）；平均1.0~1.6m2设置一个气龛龛；刃脚以上3米范围内不设设气龛；风压应大于最最深喷气孔的的水压力+管路损耗，一一般按最深孔理论水压的的1.4~1.6倍取；停气时自下而而上进行，缓缓慢降压。

适用条件件——地下水位较高高的细、粉砂砂类土及粘土土层。

优点（主主跨1385m悬索结构的江江阴长江大桥桥主塔北锚碇碇特大基础采采用空气幕沉沉井）设备简单；沉井下沉控制制容易；可在水下施工工；下沉到位后，，摩阻力较易易恢复。4．沉井作为整体体深基础的设设计和计算沉井的设计计计算内容使用期作为基基础的设计计计算施工期沉井的的结构计算沉井基础的尺尺寸拟定根据墩台尺寸寸拟定沉井的的平面尺寸类似于刚性扩扩大基础的平平面尺寸拟定定方法。襟边≥沉井全全高的1/50，且≥200mm；浮式沉井另加加200mm；沉井顶部设置置围堰，襟边边宽度满足安安装墩台身模模板要求。根据地基容许许承载力确定定沉井平面尺尺寸（根据地地基容许承载载力确定基底底平面尺寸））。墩台身尽可能能支承在井壁壁或顶盖板的的支承面上；；矩形沉井的长长宽比≤3。沉井高度沉井顶面标高高确定与扩大大基础顶面标标高确定要求求相同；沉井底面标高高按地基持力力层确定。细部尺寸沉井细部尺寸寸按构造要求求初拟尺寸，，并经验算调调整。沉井作为整体体深基础的设设计与计算计算方法刚性扩大基础础计算方法适用条件——基础埋深较浅浅，一般埋深深小于地面线线或最大冲刷刷线以下5.0m。计算假定——不考虑基础侧侧面土的横向向抗力的影响响。验算内容——验算地基承载载力；沉井基基础的稳定性性与沉降。刚性深基础计计算方法适用条件——基础埋深较大大，一般埋深深大于地面线线或最大冲刷刷线以下5.0m，αh≤2.5（？）。计算假定土的水平向弹弹性抗力按““m”法考虑（水平平向地基系数数随深度成比比例增大）；；不考虑基础侧侧面的粘着力力和摩阻力（（只考虑基础础侧面土的水水平抗力）；；基础刚度无穷穷大，基础本本身无挠曲变变形，只有转转动。计算内容水平力作用位位置计算水平力作用下下地基应力的的计算应力验算墩台顶水平位位移计算非岩石地基上上刚性深基础础的计算计算基本原理理——叠加原理、等等效作用原理理。将比较复杂的的受力状态转转化为两种比比较简单的受受力状态的叠叠加作用（利利用刚体假定定）；水平力和弯矩矩的作用等效效为一个水平平力的作用（（为等效弯矩矩作用，改变变水平力作用用位置）；简化后作用在在沉井上的荷荷载为：中心作用荷载载N；等效水平荷载载H。等效水平力作作用位置计算算等效水平力距距基底的作用用高度：∑Mi——地面线或局部部冲刷线以上上所有水平力力、弯矩、偏偏心竖向力对对基础底面形心心的总弯矩。（仅有竖向力力与水平力时时：；；仅有中中心竖向力时时：））等效水平力作作用下地基应应力的计算在水平力H的作用下，沉沉井绕位于地地面（或局部部冲刷线）以以下深度z0处的A点转动ω角度，地面下下任意深度Z处基础产生的的水平位移Δx、土的水平抗抗力pzx、基础底面竖竖向土抗力pd/2分别用下式表表示：（二次抛物线线分布）（水平面上的的竖向地基系系数C0不变，C0不得小于10m0）以上计算式中中有2个未知量，即：z0、ω建立静力平衡衡方程，解出出未知量z0、ω：bl——基础计算宽度度（可以参照照第4章“m”法计算确定））；W——基础底面截面面模量。联立求解后得得到：对O点取力矩上式中，β——深度h处沉井侧面土土的水平向地地基系数Ch与沉井底面土土的竖向地基基系数的比值值：将求出的参数数Z0、ω相应表达式中中，可求得地地基应力计算算式：应力验算基底应力验算算基底应力验算算条件：[fa]h——沉井底面处土土的容许压应应力（按浅基基础P.32式（2-10）确定；考虑水平力H与竖向力N共同作用时的的压应力计算算：基础侧面水平平压应力验算算机理及计算假假定——因刚性基础的的破坏就是周周围土体的破破坏，假定达达到破坏时基基础侧面土体体达到极限平平衡状态，基基础一侧处于于主动土压力力，另一侧处处于被动土压压力，则任意意深度处基础础对土产生的的水平压力（（或称土对基基础作用的水水平土抗力）），应小于相相应深度处地地基土对基础础产生的净土土压力σZX（被动土压力力pp和主动土压力力pa之差即是基础础侧面水平抗抗力极限值））。基础侧面水平平压应力验算算pzx——任意深度z处基础对土产产生的水平压压力，可按p.194式5-7）计算；pp-pa——基础侧面地基基土的水平抗抗力极限值。。考虑上部结构构类型不同及及荷载作用情情况不同的影影响，引入系系数η1、η2：η1：考虑上部结结构形式的系系数，静定结结构η1=1.0，超静定结构构η1=0.7；η2：考虑结构重重力在总荷载载中所占百分分比的系数：：Mg：结构重力对对基础底面重重心产生的弯弯矩；M：全部荷载对基基础底面重心心产生的总弯弯矩。根据朗肯土压压力理论，主主动及被动土土压力：代入前式，可可以得到基础础侧面水平压压应力验算的的一般式：事实上，上式式两侧都是与与深度有关的的变量。根据测试，最最大水平应力力位置大致在在z/3和z=h处，则可以根根据P.194式（5-7）计算出该深深度处的基础础对土产生的的水平压力，，同时利利用上式确定定该深度处的的基础侧面水水平抗力极限限值，则可以以对该深度处处的基础侧面面水平压应力力进行验算：：基础截面弯矩矩计算因需要验算沉沉井截面强度度并配筋，要要算出地面或或最大冲刷线线以下深度Z处截面上的弯弯矩：墩台顶水平位位移计算与校校核墩台顶的水平平位移：h0——地面至墩台顶顶的高度；δ0——在h0范围墩台身弹弹性挠曲变形形引起在墩台台顶的水平位位移。一般转角ω很小，用ω代替tanω影响不大。同同时，基础实实际刚度并非非无穷大，考考虑基础实际际刚度对地面面处水平位移移及对地面处处转角的影响响，用系数K1、K2表示（见p.170表5-1）：L——相邻跨中最小小跨的跨度，，L＜25m时，按25m计算。基底嵌入岩基基内的刚性深深基础的计算算计算要点基底嵌入岩基基，基底无水水平位移，基基础转动中心心与基底中心心重合：z0=h；基础转动时，，基底嵌入岩岩基处基底岩岩基对基础作作用有水平力力P，由于力臂很很小（嵌入深深度不大），，其对基础底底面的弯矩可可忽略，但要要验算在P作用下嵌固处处基础的抗剪剪强度。水平力H作用下的地基基应力计算因只有一个未未知量ω，只要建立一一个静力平衡衡方程：解得：其中，由此可得：应力验算基底应力验算算基底边缘处的的应力：基础侧面水平平压应力验算算出现最大水平平压应力的位位置在h/2处，根据前述述同样概念，，基础侧面水水平压应力验验算式：基础截面弯矩矩计算地面以下Z深度处基础截截面上的弯矩矩：嵌固处水平力力P的计算根据静力平衡衡条件ΣX=0的条件，可求求得基底嵌固固处水平阻力力P：墩台顶面水平平位移4．沉井施工过程程中的结构计计算沉井在施工过过程中，会受受到不同荷载载并处于不同同的工作状态态，沉井的结结构强度应满满足不同施工工阶段的最不不利荷载下的的受力要求。。沉井自重下沉沉验算校核方法一般情况下，，为使沉井顺顺利下沉，沉沉井自重下沉沉的重量＞土土对井壁的摩摩阻力：Q＞TQ——沉井自重（kN），如不排水水下沉，扣除除水的浮力；；T——土对井壁的总总摩阻力，T=Σfihiui，土对井壁产产生的单位面面积摩阻力，，如无实测资资料，可按下下表确定。土的名称摩阻力标准值（kPa）土的名称摩阻力标准值（kPa）可塑~软塑粘性土10~20砂卵石18~30硬塑粘性土25~50砂砾石15~20砂类土12~25软土12~18泥浆套3~5井壁与土体间间的摩阻力标标准值fi助沉措施增大壁厚或调调整取土井尺尺寸；改用排水下沉沉；增加附加荷载载；射水助沉；泥浆润滑或壁壁后压气等。。底节沉井的竖竖向挠曲验算算底节沉井在抽抽出垫木下沉沉过程中，可可按承受自重重作用的梁计计算井壁内产产生的竖向挠挠曲应力并进进行强度校核核。抽出垫木设置置支承点时，，可按底节沉沉井受力最有有利的位置设设置，使底节节沉井在支承承点处产生的的负弯矩与跨跨中产生的正正弯矩基本相相等。沉井下下沉过程中支支承点的设置置与排水与不不排水条件有有关。排水下沉排水下沉挖土土可人为控制制，沉井支承承点始终可以以控制在最有有利的位置，，布置原则如如下：沉井长宽比＞＞1.5，支承点设在在长边，支承承点间距0.7L，验算井壁顶顶部与下部弯弯曲抗拉强度度；圆形沉井支承承在相互垂直直直径的4个支点上。不排水下沉水下挖土无法法控制，可按按最不利布置置确定支承点点并进行验算算：产生最大正弯弯矩——支承在矩形的的短边角点（（按简支梁计计算跨中内力力及抗裂）；；产生最大负弯弯矩——支承在矩形的的长边中点（（按悬臂梁计计算支点内力力及抗裂）；；产生最大负弯弯矩——圆形沉井支承承在直径上两两个支点上（（按圆环梁计计算内力及抗抗裂）。沉井刃脚受力力计算沉井刃脚在沉沉井下沉过程程中，有时切切入土中，有有时悬空，是是沉井受力最最大、最复杂杂的部分。简化方法将刃脚承担的的荷载分解为为分别由竖直直的悬臂梁承承担和由刃脚脚构成的水平平框架承担两两个部分。计计算时，首先先进行水平力力的分配，再再分别按悬臂臂梁及水平框框架模式进行行内力及配筋筋计算。刃脚计算中的的水平力分配配作用在刃脚外外侧水平力，，由刃脚的悬悬臂作用和水水平框架作用用共同承担，，外侧水平力力要进行分配配。竖直方向刃脚竖直方向向视为悬臂梁梁，悬臂长度度等于刃脚斜斜面部分高度度。当隔墙的的底面距刃脚脚底面为500mm，或大于500mm而有垂直埂肋肋时，作用于于悬臂部分的的水平荷载应应乘以悬臂作作用折减系数数α（刃脚悬臂作作用的分配系系数）：L1——支承在隔墙间间的井壁最大大计算跨度；；hk——刃脚斜面部分分高度。水平方向刃脚在水平方方向视为闭合合框架，当满满足上述同样样要求，隔墙墙参与闭合框框架作用，作作用于闭合框框架部分的水水平荷载应乘乘以框架作用用折减系数β（闭合框架作作用的分配系系数）：L2——支承在隔墙间间的井壁最小小计算跨度。。分配条件当隔墙底面与与刃脚底面的的距离不满足足上述要求时时，则不考虑虑分配，全部部外侧水平力力由固定于井井壁下部的悬悬臂梁承担，，即α=1.0。刃脚不再起起水平框架作作用，但仍按按构造要求布布置水平配筋筋，使其能承承受一定的正正、负弯矩。。经过分配后，，可以将刃脚脚受力情况按按竖向、横向向两个方向进进行计算。刃脚竖向内力力计算一般取单宽悬悬臂梁进行受受力分析，悬悬臂固定于井井壁下部，梁梁的跨度即是是刃脚高度。。刃脚向外挠曲曲计算最不利状态——沉井下沉、刃刃脚内侧切入入土中约1.0m，在地面已接接高一节沉井井，刃脚受井井孔内土体的的侧向土压力力作用，在根根部产生向外外的最大弯矩矩。θa1hk刃脚所受各力力刃脚外侧的主主动土压力及及水压力；土对刃脚外侧侧摩阻力；刃脚下土的抵抵抗力；刃脚自重。各力的计算刃脚外侧单位位宽度上的土土压力及水压压力计算土压力：水压力：刃脚外侧土压压力及水压力力的合力：作用位置：为不使计算的的土压力与水水压力过大（（偏于不安全全），《公桥基规》规定：作用于于井壁外侧的的计算土压力力与水压力的的合力不大于于静水压力的的70%，否则按静水水压力的70%计算。刃脚外侧单位位宽度上的摩摩阻力计算按以下2式计算，按最最不利原则取取其较大者：：（？）hk——刃脚斜面部分分高度；τ——土与井壁间单单位面积上的的摩阻力；E——刃脚外侧单位位宽度总主动动土压力，刃脚下土的抵抵抗力计算刃脚下单位宽宽度承受的竖竖向反力：q——单位宽度井壁壁自重，不排排水施工时扣扣除浮力；T’——沉井入土部分分单位宽度上上的总摩阻力力，可以下2式计算并取较较小者：（？）E’——沉井入土部分分单位宽度上上总主动土压压力。为计算确定刃刃脚底反力作作用在斜面上上的水平分力力H及作用位置，，令：R=v1+v2（R为已知）v1——作用在刃脚踏踏面上的竖向向反力，按均均匀分布考虑虑，v2——作用在刃脚斜斜面上的竖向向分力（水平平分力H），按三角形形分布考虑，，b2——刃脚切入土中中1.0m时刃脚斜面的的水平投影长长度，根据上述关系系：联立上述2式，可以求得得v1、v2的计算表达式式：根据竖向分力力v2与水平分力H的关系：δ2——土与刃脚斜面面间的外摩擦擦角，通常可可以取：（土土的内摩擦角角）水平分力同样样按三角形分分布考虑，H的作用点位于于地面与刃脚脚底面间离刃刃脚底面1/3处。刃脚自重计算算根据几何关系系：刃脚自重g的作用点距刃刃脚根部中心心轴的距离：：刃脚根部中心心轴处的内力力计算注意点：作用在刃脚部部分的各水平平力均应按分分配系数α进行折减；注意各力的正正负方向，并并在相应的计计算公式里体体现；对刃脚根部进进行相应的强强度验算与配配筋计算；一般刃脚的钢钢筋配筋率≥≥0.1%；悬臂部分刃脚脚的竖直钢筋筋应伸入根部部以上0.5L1（L1：支承于隔墙墙间的井壁最最大计算跨度度）。刃脚向内挠曲曲计算最不利状态——沉井下沉至设设计标高，刃刃脚踏面下的的土已挖空而而尚未浇筑封封底混凝土，，此时刃脚外外侧作用最大大土压力和水水压力，产生生向内弯曲的的最大弯矩。。作用荷载刃脚外侧主动动土压力、水水压力；土对刃脚外侧侧的摩阻力；；刃脚自重。T1荷载计算刃脚外侧单位位宽度井壁上上的主动土压压力及水压力力、刃脚自重重的计算方法法与前面相同同；水压力计算：：不排水下沉——井壁外侧水压压力值按100%计算，内侧水水压力值按50%计算，或按施施工中可能出出现的水位差差计算。排水下沉——在不透水土中中，按静水压压力的70%计算；在透水性土中中，按静水压压力的100%计算。计算所得的水水平力均按分分配系数α进行折减；作用在刃脚外外侧单位宽度度的摩阻力，，仍按以下2式计算，但取取其较小者：：刃脚根部中心心轴处的内力力计算——按上述相同方方法求出刃脚脚根部的内力力，并进行强强度验算与配配筋计算，同同样需要满足足刃脚的最小小配筋率0.1%，悬臂部分刃刃脚的竖直钢钢筋应伸入根根部以上0.5L1的条件。刃脚水平内力力计算最不利状态——沉井下沉至设设计标高，刃刃脚踏面下的的土已挖空，，尚未浇筑封封底混凝土。。工作状态——封闭的水平框框架，承受最最大的水平均均布荷载。荷载分配——在将刃脚作为为单位宽度的的悬臂梁计算算时，已考虑虑了水平力悬悬臂折减系数数α，则作用于水水平框架上的的水平力应乘乘以折减系数数β，以此作为水水平框架上的的外力，求出出框架的弯矩矩及轴向内力力，并计算框框架的水平钢钢筋用量。水平框架计算图内力计算——关于框架的内内力计算，可可以利用各种种计算手册进进行计算，沉沉井常见的框框架形式有单单孔矩形框架架、单孔圆端端形框架、双双孔矩形框架架、双孔圆端端形框架、圆圆形沉井的内内力计算公式式。计算出内内力M、N、Q后，可根据内内力计算刃脚脚的水平钢筋筋。当框架跨跨度很小，水水平钢筋可不不必按正负弯弯矩进行弯起起，而按正负负弯矩的需要要布置成内外外两圈钢筋。。井壁受力计算算竖向验算；水平向验算。。井壁竖向拉力力验算沉井井下下沉沉过过程程中中，，刃刃脚脚下下已已挖挖空空，，而而上上层层土土摩摩阻阻力力较较大大，，沉沉井井处处于于悬悬吊吊状状态态，，在在下下部部沉沉井井自自重重作作用用下下井井壁壁处处于于受受拉拉状状态态。。此此时时，，需需要要验验算算的的内内容容包包括括：：井壁壁的的竖竖向向拉拉力力，，并并据据此此配配置置井井壁壁受受拉拉钢钢筋筋；；沉井井分分节节之之间间的的锚锚固固钢钢筋筋。。上层层土土比比较较坚坚硬硬，，摩摩阻阻力力较较大大。。沉沉井井最最大大拉拉力力Smax发生生在在硬硬土土层层与与软软土土层层的的界界面面处处：：Q’’max———硬土土与与软软土土交交界界面面处处以以下下部部分分沉沉井井的的最最大大重重力力；；T’’———土层层界界面面处处以以下下井井壁壁与与土土之之间间的的摩摩阻阻力力。。根据据地地质质条条件件可可以以明明确确判判断断软软硬硬土土层层的的位位置置沉井井周周围围土土质质比比较较均均匀匀不能能明明确确判判断断产产生生最最大大摩摩阻阻力力的的土土层层位位置置，，可可近近似似假假定定井井壁壁上上的的摩摩阻阻力力沿沿井井壁壁为为倒倒三三角角形形分分布布。。地地面面处处摩摩阻阻力力最最大大，，刃刃脚脚底底面面处处为为0。按图图示示计计算算模模式式：：距刃刃脚脚底底面面x处井井壁壁的的拉拉力力：：由，，得得到到：：代入入前前式式可可求求得得：：强度度验验算算与与配配筋筋计计算算根据据求求得得的的Smax可以以验验算算井井壁壁是是否否需需要要设设竖竖向向受受拉拉钢钢筋筋；；对于于不不排排水水下下沉沉，，由由于于浮浮力力的的存存在在，，井井壁壁受受到到的的竖竖向向拉拉力力很很小小，，可可不不进进行行此此项项验验算算；；沉井井分分节节处处拉拉力力全全由由钢钢筋筋承承担担，，钢钢筋筋抗抗拉拉安安全全系系数数1.25，同同时时验验算算钢钢筋筋的的锚锚固固长长度度。。井壁壁水水平平内内力力计计算算最不不利利状状态态———沉井井沉沉至至设设计计标标高高，，刃刃脚脚下下土土已已挖挖空空尚尚未未封封底底。。计算算图图式式———与刃刃脚脚水水平平方方向向内内力力计计算算相相同同，，按按平平面面封封闭闭框框架架计计算算内内力力，，但但井井壁壁上上的的土土压压力力与与水水压压力力计计算算，，不不考考虑虑折折减减系系数数。。计算算荷荷载载土压压力力；；水压压力力；；刃脚脚作作为为悬悬臂臂作作用用（（向向内内挠挠曲曲）），，通通过过刃刃脚脚固固端端传传来来的的水平平剪剪力力。。计算算方方法法———选取取刃刃脚脚根根部部以以上上、、厚厚度度为为λ的水水平平框框架架，，计计算算在在周周围围均均布布荷荷载载作作用用下下框框架架内内力力与与配配筋筋。。注意意点点：：分节节浇浇筑筑，，且且各各节节井井壁壁厚厚度度不不同同，，在在各各变变截截面面处处（（井井壁壁厚厚度度变变化化最最下下端端处处））取取单单位位高高度度1.0m的水水平平框框架架计计算算，，控控制制该该厚厚度度井井壁壁受受力力，，各各水水平平力力不不乘乘以以折折减减系系数数（（分分配配系系数数））；；采用用泥泥浆浆润润滑滑套套下下沉沉的的沉沉井井，，泥泥浆浆压压力力要要大大于于土土压压力力和和水水压压力力，，井井壁壁压压力力按按泥泥浆浆压压力力计计算算（（泥泥浆浆容容重重乘乘以以泥泥浆浆高高度度））；；采用用空空气气幕幕下下沉沉的的沉沉井井，，井井壁壁压压力力与与普普通通沉沉井井的的计计算算相相同同。。内隔隔墙墙的的计计算算———主要要验验算算底底节节沉沉井井的的内内隔隔墙墙，，依依据据内内隔隔墙墙与与井井壁壁的的相相对对刚刚度度确确定定内内隔隔墙墙与与井井壁壁的的连连接接。。最不不利利状状态态———隔墙墙下下土土已已挖挖空空。。作用用荷荷载载隔墙墙自自重重；；浇筑筑第第2节沉沉井井时时内内隔隔墙墙混混凝凝土土的的重重力力作作用用；；刃脚脚悬悬臂臂作作用用（（向向外外挠挠曲曲））对对隔隔墙墙产产生生的的附附加加弯弯矩矩（（排排水水下下沉沉的的沉沉井井一一般般隔隔墙墙开开有有过过人人孔孔，，减减弱弱了了隔隔墙墙的的截截面面的的抗抗弯弯能能力力）），，引引起起隔隔墙墙下下缘缘拉拉力力而而使使隔隔墙墙下下缘缘开开裂裂。。计算算模模式式两端端铰铰支支梁梁计计算算模模式式———隔墙墙厚厚度度t2＜＜＜井井壁壁厚厚度度t1，两两者者刚刚度度（（t23/l2∶t13/l1）相相差差很很大大，，将将隔隔墙墙视视为为两两端端铰铰支支于于井井壁壁上上的的梁梁；；两端端固固接接梁梁计计算算模模式式———隔墙墙厚厚度度t2与井井壁壁厚厚度度t1比较较接接近近，，两两者者刚刚度度相相差差不不大大，，将将隔隔墙墙视视为为两两端端固固接接于于井井壁壁上上的的梁梁。。隔墙计算图式混凝凝土土封封底底及及顶顶盖盖的的计计算算封底底混混凝凝土土计计算算计算算原原则则———根据据基基底底反反力力条条件件验验算算封封底底混混凝凝土土的的厚厚度度。。作用用荷荷载载施工工阶阶段段———沉井井自自重重作作用用产产生生的的基基底底反反力力、、浮浮托托力力（（不不排排水水施施工工时时可可以以不不考考虑虑））；；使用用阶阶段段———井孔孔内内不不填填塞塞时时，，按按使使用用阶阶段段基基础础承承受受的的最最大大设设计计反反力力验验算算封封底底层层厚厚度度（（有有其其他他填填塞塞物物，，如如水水、、砂砂石石时时，，可可计计入入其其对对封封底底混混凝凝土土的的压压重重作作用用））。。计算算图图式式支承承在在凹凹槽槽或或隔隔墙墙底底面面刃刃脚脚斜斜面面上上的的周周边边支支承承双双向向板板，，承承受受均均布布荷荷载载作作用用；；沿井孔孔刃脚脚斜面面高度度截面面上的的抗剪剪强度度。验算方方法按双向向板（（矩形形或圆圆端形形）或或圆板板（圆圆形））进行行厚度度验算算——周边支支承双双向板板承受受均布布荷载载时的的最大大弯矩矩按下下表计计算，，底板板与井井壁的的连接接一般般按简简支考考虑，，当底底板与与井壁壁有可可靠连连接时时（如如预埋埋连接接钢筋筋）也也可按按弹性性固定定考虑虑：最终，，封底底混凝凝土底底板的的厚度度应按按上述述两种种方法法计算算并取取其控控制情情况确确定底底板厚厚度。。上表中中弯矩矩系数数是按按泊桑桑比μ=0的理想想材料料计算算得到到，而而实际际混凝凝土和和钢筋筋混凝凝土的的泊桑桑比μ=1/6，则实实际的的弯矩矩计算算式：：周边支支承的的圆形形板在在均布布荷载载作用用下，，板中中心点点的弯弯矩：：d——圆板计计算直直径（（取刃刃脚斜斜面一一半计计）。。求出弯弯矩后后，封封底混混凝土土厚度度的验验算：：γsi——荷载安安全系系数，，γsi=1.1；γm——材料安安全系系数，，γm=2.31；b——计算宽宽度，，b=1.0m；Rwj——混凝土土弯曲曲抗拉拉极限限强度度。为简化化计算算，也也可采采用板板桩封封底验验算公公式（（2-29）进行行初步步估算算。沿井孔孔刃脚脚斜面面高度度截面面上的的抗剪剪强度度考虑在在井孔孔范围围内封封底混混凝土土沿刃刃脚斜斜面高高度截截面上上的剪剪力验验算，，如剪剪应力力不满满足底底板的的抗剪剪强度度，应应增大大底板板厚度度。沉井顶顶盖板板计算算计算图图式——支承在在井壁壁与隔隔墙上上的双双向板板或圆圆板。。计算情情况墩身底底面较较大，，部分分支承承在井井壁上上，顶顶盖板板只承承受浇浇注墩墩身混混凝土土的均均布荷荷载来来计算算板的的内力力，但但不需需要进进行盖盖板的的剪力力验算算。对对于墩墩身则则应验验算承承受全全部最最不利利荷载载作用用下支支承墩墩身的的井壁壁和隔隔墙的的抗压压强度度。墩身全全部位位于井井孔范范围以以内，，除按按上面面的情情况计计算外外，尚尚应按按最不不利荷荷载作作用验验算墩墩身边边缘处处的抗抗剪强强度。。浮运沉沉井的的计算算要点点簿壁浮浮运沉沉井作作为浮浮体，，在浮浮运过过程中中的稳稳定性性，是是沉井井安全全施工工的必必要条条件。。浮运沉沉井稳稳定性性验算算浮运沉沉井在在浮运运阶段段及就就位接接高下