第3章 沉井基礎(chǔ)及其他深基礎(chǔ)

1、Chapter 3 Open caisson foundation and other deep foundation第第3章章 沉井基礎(chǔ)及其他深基礎(chǔ)沉井基礎(chǔ)及其他深基礎(chǔ)東北林業(yè)大學(xué)東北林業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院土木工程學(xué)院 School of Civil Engineering, NEFUu基本要求：基本要求：1.要求掌握沉井作為整體深基礎(chǔ)的設(shè)計計算和作為施工要求掌握沉井作為整體深基礎(chǔ)的設(shè)計計算和作為施工過程中結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算，熟悉沉井基礎(chǔ)設(shè)計的各項內(nèi)過程中結(jié)構(gòu)的設(shè)計和計算，熟悉沉井基礎(chǔ)設(shè)計的各項內(nèi)容和方法容和方法2.了解沉井基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻的施工與工藝方了解沉井基礎(chǔ)、墩基礎(chǔ)和地下連續(xù)墻

2、的施工與工藝方法。法。 一、沉井的作用及適用條件一、沉井的作用及適用條件1. 沉井沉井：是是在井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計標(biāo)高，在井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計標(biāo)高，然后經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，最后成為結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的井筒狀結(jié)構(gòu)。然后經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，最后成為結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的井筒狀結(jié)構(gòu)。應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍橋墩、錨碇、礦用豎井、地下泵房、水池、油庫、地下設(shè)備基礎(chǔ)、盾構(gòu)隧道、頂管的工作井和接收井等。沉井平面長69米，寬51米，下沉深度為58米，體積20.4萬立方米,列世界最大沉井世界最大沉井。 (列世界第的美國費雷澤諾橋的沉井體積為15萬立方米)江陰長江公路大

3、橋北錨沉井江陰長江公路大橋北錨沉井工程工程 應(yīng)用應(yīng)用 3 3. . 沉井的缺點沉井的缺點 (1)施工工期較長； (2)施工技術(shù)要求高； (3)施工中易發(fā)生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等。2 2. . 沉井基礎(chǔ)的特點沉井基礎(chǔ)的特點 (1)埋置深度大，整體性強、穩(wěn)定性好，承載面積大，承載力高(垂直與水平)； (2)既可作基礎(chǔ)，又可作施工時的擋土和擋水圍堰結(jié)構(gòu)物； (3)施工時對鄰近建筑物影響較小； (4)內(nèi)部空間可進一步利用（礦井的豎井、地下油庫等）。4. 4.在橋梁基礎(chǔ)工程中，沉井基礎(chǔ)的適用范圍在橋梁基礎(chǔ)工程中，沉井基礎(chǔ)的適用范圍 （1）上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，做擴大基礎(chǔ)開挖工

4、作量大，以及支撐困難，但在一定深度下有好的持力層，采用沉井基礎(chǔ)與其他深基礎(chǔ)相比較，經(jīng)濟上較為合理時；（2）在山區(qū)河流中因沖刷大，或河流中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工時；（3）巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但水位較深，采用擴大基礎(chǔ)施工圍堰有困難時。二、二、 沉井的類型和構(gòu)造沉井的類型和構(gòu)造（1）一般沉井一般沉井 指就地制造下沉的沉井，這種沉井是在基礎(chǔ)設(shè)計的位置上制造，然后控土，靠沉井自重下沉。如基礎(chǔ)位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。（2）浮運沉井浮運沉井 在深水區(qū)筑島有困難或不經(jīng)濟，或有礙通航，當(dāng)河流流速不大時，可采用岸邊澆筑浮運就位下沉的方法。這類沉井稱為浮運沉井或浮式沉井。1.沉井的分類

5、沉井的分類1)沉井按施工方法分類沉井按施工方法分類2) 沉井按形狀分類沉井按形狀分類平面形狀有：圓形、矩形、圓端形等 井孔的布置方式有：單孔、雙孔、多孔。 （1）按沉井的平面形狀 （2）按沉井的立面形狀 主要豎直式、傾斜式及臺階式3）沉井按建筑材料分類）沉井按建筑材料分類 混凝土沉井 鋼筋混凝土沉井 竹筋混凝土 鋼沉井等。 井壁 厚度0.41.2m；承受水土壓力。 刃腳 寬度1020cm ，高度約1.5m（濕封底）或0.6m（干封底），內(nèi)側(cè)傾角4560 ；沖切硬土，減小端部阻力。 內(nèi)隔墻 厚度約0.5m，底面高出井壁刃腳踏面0.51m，增加沉井剛度、改善井壁受力條件、挖土均衡，便于糾偏。 井孔

6、 寬度（直徑）不宜小于3m，挖土、排土場所和通道。 井壁凹槽 槽高約1.0m，深度0.150.25m，增加封底混凝土、底版與井壁連接。 預(yù)埋射水管 下沉困難時減阻。 封底及頂蓋 沉井下沉到設(shè)計標(biāo)高，經(jīng)檢驗和坑底清理后澆注的混凝土底版。分為干封和濕封（水下澆灌混凝土）兩種。蓋板厚度一般為1.52.0m。2.沉井的構(gòu)造沉井的構(gòu)造2)沉井的一般構(gòu)造沉井的一般構(gòu)造1)沉井的輪廓尺寸沉井的輪廓尺寸 設(shè)計計算的主要構(gòu)件設(shè)計計算的主要構(gòu)件 a）直壁式 b）臺級式當(dāng)不能設(shè)置內(nèi)隔墻而沉井又較大時，常常在沉井底部增設(shè)底梁底梁或因沉井過高，常常在沉井不同高度處設(shè)置縱橫梁縱橫梁構(gòu)成框架結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)。 底梁和框架底梁和

7、框架 3）浮運式沉井的構(gòu)造浮運式沉井的構(gòu)造浮運式沉井有不帶氣筒的浮運沉井不帶氣筒的浮運沉井和帶氣筒的浮運沉井帶氣筒的浮運沉井兩種。適應(yīng)于水不太深、流速不大、河床較平、沖刷較小的自然條件。由鋼、木、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)及水泥等材料組合。鋼絲網(wǎng)薄壁沉井是由內(nèi)、外壁組成的空心井壁沉井。沉井的內(nèi)外壁及橫隔板都是由鋼筋鋼絲網(wǎng)水泥制成。做法是將若干層鋼絲網(wǎng)均勻地鋪設(shè)在鋼筋網(wǎng)的兩側(cè)，外面涂抹不低于40號的水泥砂漿，使它充滿鋼筋網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)之間的空隙并形成1-3mm的保護層。帶臨時底板的浮運沉井。（1） 不帶氣筒的浮運沉井不帶氣筒的浮運沉井適用于水深流急的巨型沉井適用于水深流急的巨型沉井。主要由雙壁的沉井底節(jié)、單

8、壁鋼主要由雙壁的沉井底節(jié)、單壁鋼殼、鋼氣筒等組成。殼、鋼氣筒等組成。雙壁鋼沉井底節(jié)是一個可以自浮于水中的殼體結(jié)構(gòu)；底節(jié)以上的井壁采用單壁鋼殼，它一般由6mm厚的鋼板及若干豎向肋骨角鋼構(gòu)成，并以水平圓環(huán)作承受壁外水壓時的支撐，鋼殼沿高度可分為幾節(jié)，在接高時拼焊，單壁鋼殼既是防水結(jié)構(gòu)，又是接高時灌注沉井外圈混凝土的模板一部分；鋼氣筒是沉井內(nèi)部的防水結(jié)構(gòu)，它依據(jù)壓縮空氣排開氣筒內(nèi)的水提供浮式沉井在接高過程中所需的浮力，同時在懸浮下沉中可以通過給氣筒充氣或放氣及不同氣筒內(nèi)的氣壓調(diào)節(jié)使沉井可以上浮、下浮及調(diào)正偏斜，落入河床后如果偏移過大，還可將氣筒全部充氣，使沉井重新浮起，重新定位下沉。（2）帶氣筒的浮

9、運沉井）帶氣筒的浮運沉井4）組合式沉井）組合式沉井當(dāng)采用低樁承臺而圍水挖基坑澆筑承臺有困難時，當(dāng)沉井刃腳遇到傾斜較大的巖層或在沉井范圍內(nèi)地基土軟硬不均而水深較大時，可采用上面是沉井上面是沉井，下面是樁基的混合式基礎(chǔ)下面是樁基的混合式基礎(chǔ)，或稱組合式沉井組合式沉井。施工時按設(shè)計尺寸做成沉井，下沉到預(yù)定標(biāo)高后，進行澆筑封底混凝土和承臺，在其內(nèi)預(yù)留孔位鉆孔灌注成樁。這種混合式沉井既有圍水擋土作用，又作為鉆孔樁的護筒，還可作為樁基的承臺。分旱地施工沉井與水上施工沉井兩種情況分旱地施工沉井與水上施工沉井兩種情況清整場地制造第一節(jié)沉井拆模及抽墊挖土下沉 接高沉井設(shè)置井頂防水圍堰基底檢查和處理沉井封底井孔填

10、充和頂板澆筑a)制造第一節(jié)沉井；b)抽墊木、挖土下沉；c)沉井接高下沉；d)封底 1-井壁；2-凹槽；3-刃腳；4-承墊木；5-素混凝土封底 1.旱地沉井工序：旱地沉井工序： 大型沉井下沉施工中大型沉井下沉施工中2.水上沉井施工工序：水上沉井施工工序：1) 筑島法筑島法水深34m以內(nèi)且流速不大時水上筑島島上制造挖土下沉孔底清查封底 充填井孔以及澆注頂板。 2)浮運沉井施工浮運沉井施工水較深或流速較大時(如大于10米)岸邊制造牽引滑移或起吊就位挖土下沉孔底清查封底 充填井孔以及澆注頂板。3. 沉井下沉過程中遇到的問題及處理沉井下沉過程中遇到的問題及處理1）沉井發(fā)生傾斜和偏移）沉井發(fā)生傾斜和偏移沉

11、井如發(fā)生傾斜，可采用沉井高一側(cè)集中挖土，低的一側(cè)回填砂石；或沉井如發(fā)生傾斜，可采用沉井高一側(cè)集中挖土，低的一側(cè)回填砂石；或在沉井高的一側(cè)加重物或用高壓水槍沖松土層。在沉井高的一側(cè)加重物或用高壓水槍沖松土層。糾正沉井中心位置發(fā)生偏移的方法是先使沉井傾斜，然后均勻除土，使糾正沉井中心位置發(fā)生偏移的方法是先使沉井傾斜，然后均勻除土，使沉井底面中心線下沉至設(shè)計中心線后，再進行糾偏。沉井底面中心線下沉至設(shè)計中心線后，再進行糾偏。刃腳遇到障礙物時，一般采用人工排除。刃腳遇到障礙物時，一般采用人工排除。2）沉井下沉困難）沉井下沉困難主要是沉井自重克服不了井壁的摩阻力，或刃腳下遇到大的障礙物所致。主要是沉井自

12、重克服不了井壁的摩阻力，或刃腳下遇到大的障礙物所致。解決摩阻力過大致使下沉困難的辦法有增加沉井自重和減小井壁摩阻力兩解決摩阻力過大致使下沉困難的辦法有增加沉井自重和減小井壁摩阻力兩種方法。種方法。（1）增加沉井自重）增加沉井自重 （2）減小沉井外壁的摩阻力）減小沉井外壁的摩阻力 4）流砂）流砂 3）突沉）突沉1）泥漿潤滑套）泥漿潤滑套4.泥漿潤滑套與壁后壓氣施工法泥漿潤滑套與壁后壓氣施工法把配置好的泥漿灌注在沉井井壁周圍，形成井壁與泥漿接觸。泥漿與井壁的摩阻力可降至3-5kPa（一般粘性土為10-50kPa，砂土為12-25kPa），大大降低了井壁的摩阻力。泥漿潤滑套地表圍圈 泥漿潤滑套射口擋

13、板與內(nèi)管法壓漿管 2）壁后壓氣沉井法）壁后壓氣沉井法壁后壓氣沉井法是通過沿井壁四周預(yù)埋的氣管中噴射出的高壓氣流，氣流沿噴氣孔噴出，再沿沉井外壁上升，形成一圈壓氣層（空氣帷幕），使井壁周圍土松動，減小井壁摩阻力，促使沉井順利下沉。沉井是深基礎(chǔ)的一種類型，沉井在施工完畢后，由于它本身就是結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)基礎(chǔ)，就應(yīng)按基礎(chǔ)的要求進行各項驗算各項驗算；但在施工過程中，沉井是擋土、擋水的結(jié)構(gòu)物擋土、擋水的結(jié)構(gòu)物，因而還要對沉井沉井本身進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算本身進行結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算。根據(jù)埋置深度可用兩種不同的計算方法： 當(dāng)沉井埋置深度在最大沖刷線以下較淺僅數(shù)米時當(dāng)沉井埋置深度在最大沖刷線以下較淺僅數(shù)米時，這時可以不考

14、慮基礎(chǔ)側(cè)面土的橫向抗力影響，而按淺基礎(chǔ)設(shè)計計算按淺基礎(chǔ)設(shè)計計算規(guī)定，分別驗算地基強度、沉井基礎(chǔ)的穩(wěn)定性和沉降，使它符合容許值的要求；當(dāng)沉井基礎(chǔ)埋置深度較大時當(dāng)沉井基礎(chǔ)埋置深度較大時，由于埋置在土體內(nèi)較深，不可忽略沉井周圍土體對沉井的約束作用，因此在驗算地基應(yīng)力、變形及穩(wěn)定性時，需要考慮基礎(chǔ)側(cè)面土體彈性抗力的影響。假定沉井基礎(chǔ)在橫向外力作用下只能發(fā)生轉(zhuǎn)動而無撓曲變形。因此，可按剛性樁計算內(nèi)力和土抗力剛性樁計算內(nèi)力和土抗力，即相當(dāng)于“m”法中h2.5的情況。1. 沉井作為整體深基礎(chǔ)的設(shè)計與計算沉井作為整體深基礎(chǔ)的設(shè)計與計算1）非巖石地基上沉井基礎(chǔ)的計算）非巖石地基上沉井基礎(chǔ)的計算荷載作用情況 水平

15、及豎向荷載作用下的應(yīng)力分布 NeHlMHH沉井基礎(chǔ)受到水平力H及偏心豎向力N作用。將水平力H及偏心豎向力N引起的力矩等效轉(zhuǎn)換成水平力H距離基底的作用：先討論沉井在水平力H作用下的情況，地面下深度z處沉井基礎(chǔ)產(chǎn)生的水平位移x和土的橫向抗力p zx分別為：0()tanxzz 0()tanzxzpxCmz zz 基底中心處壓應(yīng)力2010tan2ddpCC在上述三個公式中，有兩個未知數(shù)z0和 ，要求解其值，可建立兩個平衡方程式，即11000tan()0hhzxHbdzHbmZ ZZ dZ21100dhzxHhbZdzW-X0M0 可得00hCmhCC2101(4)62(3)bhhdWzbhh13112

16、(23 )tan(18)HhhmhbhWd進而可得06()zxHpz zzAh23ddHpAmaxmin03NHdpAA1110310()() ()(2)2zZzxMHhzp b zz dzHbZHhzzzhA當(dāng)有豎向荷載N及水平力H同時作用時，則基底邊緣處的壓應(yīng)力為離地面或最大沖刷線以下z深度處基礎(chǔ)截面上的彎矩 2）基底嵌入基巖內(nèi)的沉井）基底嵌入基巖內(nèi)的沉井2022ddmhdpCtgtg基底邊緣處的豎向應(yīng)力為 可以認為基底不產(chǎn)生水平位移，則基礎(chǔ)的旋轉(zhuǎn)中心A與基底中心相吻合，即z0h，地面下z深度處產(chǎn)生的水平位移x和土的橫向抗力pzx分別為 x=(hz)tg pzxmzx mz(hz)tg由M

17、A01102()()0hzxdH hhp b hz dzp W得 tanHmhD31612bhWdD進而可得()zxHphz zDh22dHdpDmaxmin02NHdpAD根據(jù)X0，可求出嵌入處未知的水平阻力P 211016hzxbhPb p dZHHD地面以下z深度處基礎(chǔ)截面上的彎矩為 31()(2)12Zb HzMHhzhzDh3）墩臺頂面的水平位移的計算方法）墩臺頂面的水平位移的計算方法考慮到轉(zhuǎn)角一般均很小，令tan = ；由于基礎(chǔ)的實際剛度并非無窮大，而剛度對墩臺頂?shù)乃轿灰剖怯杏绊懙模市杩紤]實際剛度對地面處水平位移的影響及對地面轉(zhuǎn)角的影響，用系數(shù)k1、k2表示，二者是h和/h的函

18、數(shù)。020tanzh 01220z KhK 1220hK hK 對支承在巖石地基上的墩臺頂面水平位移為4）驗算）驗算（1） 基底應(yīng)力驗算基底應(yīng)力驗算pmax fa （2） 橫向抗力驗算橫向抗力驗算 pzx pp-pa4(tan)coszxpzc橋梁結(jié)構(gòu)中，最大的橫向抗力大致在 z=h/3和z=h處，即1234tancos3hxhpc124tancoshxphc （3） 墩臺頂面水平位移驗算墩臺頂面水平位移驗算墩臺頂水平位移是否滿足上部結(jié)構(gòu)設(shè)計要求 1） 沉井自重下沉驗算沉井自重下沉驗算2.沉井施工過程中的結(jié)構(gòu)強度計算沉井施工過程中的結(jié)構(gòu)強度計算1QKTK下沉系數(shù)，一般為1.151.25 2）第

19、一節(jié)（底節(jié)）沉井的豎向撓曲驗算）第一節(jié)（底節(jié)）沉井的豎向撓曲驗算1. 排水挖土下沉排水挖土下沉 2. 不排水挖土下沉不排水挖土下沉 a） 排水挖土下沉排水挖土下沉 ；b）c）不排水挖土下沉不排水挖土下沉 長邊跨中附近最長邊跨中附近最小截面上下緣進小截面上下緣進行驗算行驗算 3）沉井刃腳受力計算）沉井刃腳受力計算沉井在下沉過程中，刃腳受力較為復(fù)雜，刃腳切入土中時受到向外彎曲應(yīng)力，挖空刃腳下的土?xí)r，刃腳又受到外部土、水壓力作用而向內(nèi)彎曲。從結(jié)構(gòu)上來分析，可認為刃腳把一部分力通過本身作為懸壁梁的作用傳到刃腳根部，另一部分由本身作為一個水平的閉合框架作用所負擔(dān)，因此，可以把刃腳看成在平面上是一個水平閉

20、合框架，在豎豎向是一個固定在井壁上的懸臀梁向是一個固定在井壁上的懸臀梁。水平外力的分配系數(shù)，可根據(jù)懸臂及水平框架兩者的變位關(guān)系及其他一些假定得到：414410.1 10.05klhl（）刃腳懸臂作用的分配系數(shù)為4442 0.05Kkhhl水平外力按上面兩個分配系數(shù)分配，只適用于內(nèi)隔墻底面高出刃腳底面不超過0.5m，或大于0.5m而有垂直埂肋的情況。否則，全部水平力應(yīng)由懸臂作用承擔(dān)，即=1.0。刃腳不再起水平框架作用，但仍應(yīng)按構(gòu)造要求布置水平鋼筋，使能承受一定的正、負彎矩。刃腳框架作用框架作用的分配系數(shù)為 （1） 刃腳豎向受力分析刃腳豎向受力分析刃腳向外撓曲的內(nèi)力計算刃腳向外撓曲的內(nèi)力計算刃角向

21、外撓曲受力情況 刃腳外側(cè)土壓力及水壓力的合力為：223312e wewewkppph作用點（離刃腳根部的距離）為 3322332223kewewewewhpptpp為了避免計算所得的土、水壓力值偏大而使驗算方法偏于不安全，一般設(shè)計規(guī)范規(guī)定了算得的刃腳外側(cè)土、水壓力合力不得大于靜水壓力的70%，否則按靜水壓力的70%計算 1kkTq h10.5TE作用在刃腳外側(cè)單位寬度上的摩阻力T1可按下列二式計算，取其較小者或刃腳下抵抗力的計算RqT12RvvR的作用點距井壁外側(cè)的距離為 12121123abxvvaR11112121222aRvaaRbaba22122bvRab22tanHv刃腳（單位寬度）

22、自重刃腳（單位寬度）自重g為為 12kkagh作用點至刃腳根部的中心軸中心軸的距離為 22111126aaxa各力對刃腳根部中心軸的彎矩總和M0，豎向力N0及剪力Q 0RHe wTgMMMMMM01NRTgewQpH作用在刃腳部分的各水平力均應(yīng)按規(guī)定考慮分配系數(shù)作用在刃腳部分的各水平力均應(yīng)按規(guī)定考慮分配系數(shù)一般刃腳鋼筋截面積不宜少于刃腳根部截面積的一般刃腳鋼筋截面積不宜少于刃腳根部截面積的0.1。刃。刃腳的豎直鋼筋應(yīng)深入根部以上腳的豎直鋼筋應(yīng)深入根部以上0.5l1 (l1為支承于隔墻間的井為支承于隔墻間的井壁最大計算跨度壁最大計算跨度)。 刃腳向內(nèi)撓曲的內(nèi)力計算刃腳向內(nèi)撓曲的內(nèi)力計算刃角向內(nèi)撓

23、曲受力情況 計算水壓力應(yīng)注意根據(jù)施工實際情況，現(xiàn)行的設(shè)計規(guī)范考慮到一般的情況及從安全出發(fā)要求不排水下沉沉井不排水下沉沉井，井壁外側(cè)水壓力值以100%計算；井內(nèi)水壓力值以50%計算，或按施工可能出現(xiàn)的水頭差計算。若為排水下沉沉井排水下沉沉井，對不透水土，可按靜水壓力的70%計算，在透水性土中，可按靜水壓力的100%計算。計算所得各水平外力均應(yīng)按規(guī)計算所得各水平外力均應(yīng)按規(guī)定考慮分配系數(shù)定考慮分配系數(shù)。 （2）刃腳水平鋼筋的計算）刃腳水平鋼筋的計算刃腳水平向受力最不利的情況是沉井已下沉到設(shè)計標(biāo)高，刃腳下的土已挖空，尚未澆筑封底混凝土的時候，由于刃腳有懸臂作用及水平閉合框架的作用，故當(dāng)刃腳作為懸臂梁

24、考慮時，刃腳所受水平力乘以，而作用于框架的水平力應(yīng)乘以分配系數(shù)后，其值作為水平框架上的外力，由此求出框架的彎矩及軸向力值。再計算框架所需的水平鋼筋用量。 4）井壁受力計算）井壁受力計算（1）井壁豎向拉應(yīng)力驗算）井壁豎向拉應(yīng)力驗算井壁摩阻力分布 12kGq hU2kGqhU22kxqGxqxhh U離刃腳底x處井壁的拉力拉力為Sx 222xxqGxGxGxSxUhhh上式取關(guān)于x的一次導(dǎo)數(shù)，令其為0，即x=h/2時，可最大拉應(yīng)力2max21224G hGhSGhh對每節(jié)井壁接縫處的豎直拉力驗算，鋼筋的應(yīng)力應(yīng)小于對每節(jié)井壁接縫處的豎直拉力驗算，鋼筋的應(yīng)力應(yīng)小于0.75倍鋼筋標(biāo)準(zhǔn)抗拉倍鋼筋標(biāo)準(zhǔn)抗拉強

25、度，并須驗算鋼筋錨固長度強度，并須驗算鋼筋錨固長度。 沉井下沉過程中，井壁始終受到水平向的土壓力及水壓力作用，因而應(yīng)驗算井壁材料的強度。驗算時是將井壁水平向截取一段作為水平框水平框架架來考慮，然后計算該框架的受力情況(計算方法與刃腳框架計算同)。（2）井壁橫向受力計算）井壁橫向受力計算井壁框架承受的外力 5) 5)混凝土封底及頂蓋的計算混凝土封底及頂蓋的計算（1）封底混凝土計算）封底混凝土計算封底混凝土厚度，可按下列兩種方法計算并取其控制者： 彎拉驗算 剪切驗算 （2） 鋼筋混凝土蓋板的計算鋼筋混凝土蓋板的計算 對于空心沉井或井孔填以礫砂石的沉井，必須在井頂對于空心沉井或井孔填以礫砂石的沉井，

26、必須在井頂筑鋼筋混凝上蓋板筑鋼筋混凝上蓋板，用以支承墩臺的全部荷載。 如墩身全部位于井孔內(nèi)，還應(yīng)驗算蓋板的剪應(yīng)力和井如墩身全部位于井孔內(nèi)，還應(yīng)驗算蓋板的剪應(yīng)力和井壁支承壓力。如墩身較大，部分支承在井壁上則不需壁支承壓力。如墩身較大，部分支承在井壁上則不需進行蓋板的剪力驗算，只進行井壁壓應(yīng)力的驗算。進行蓋板的剪力驗算，只進行井壁壓應(yīng)力的驗算。 3. 浮運沉井的計算要點浮運沉井的計算要點1)浮運沉井穩(wěn)定性驗算浮運沉井穩(wěn)定性驗算 （1）計算浮心位置）計算浮心位置浮運沉井吃水深h0（從底板算起） 000VhA浮心的位置，以刃腳底面起算為h3+Y1113MYhV計算浮心位置示意圖 （2）重心位置的計算）

27、重心位置的計算2IIMYV設(shè)重心的位置O2離刃腳底面的距離為Y2，則231()YYhY令重心與浮心的高差為Y，則（3）定傾半徑的計算）定傾半徑的計算定傾半徑為定傾中心到浮心的距離0XXIV（4） 浮運沉井穩(wěn)定的必要條件浮運沉井穩(wěn)定的必要條件0Y浮運沉井的穩(wěn)定性應(yīng)滿足重心到浮心的距離小于定傾中心到浮心的距離沉井在浮運過程中受到牽引力、風(fēng)力等作用，不免使沉井產(chǎn)生一定的傾斜，這就要求沉井傾斜后頂面露出水面0.51.0m作為安全高度或沉井露出水面的最小高度，以保證沉井在托運中的安全。 牽引力及風(fēng)力等對浮心產(chǎn)生彎矩M，因而使沉井旋轉(zhuǎn)（傾斜）角度，其值為 arctan6wMVY 2）浮運沉井露出水面最小高

28、度的驗算）浮運沉井露出水面最小高度的驗算 沉井浮運時露出水面的最小高度h按下式計算 01tanhHhhdf一、墩基礎(chǔ)一、墩基礎(chǔ) 墩基礎(chǔ)是一種利用機械或人工在地基中開挖成孔后灌注混凝土形成的長徑比墩基礎(chǔ)是一種利用機械或人工在地基中開挖成孔后灌注混凝土形成的長徑比較小的大直徑樁基礎(chǔ)，由于其直徑粗大如墩（一般直徑較小的大直徑樁基礎(chǔ)，由于其直徑粗大如墩（一般直徑d1800 mm），常以單），常以單個樁墩代替群樁及承臺，故稱為墩基礎(chǔ)。個樁墩代替群樁及承臺，故稱為墩基礎(chǔ)。 二、二、 地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻地下連續(xù)墻開挖技術(shù)起源于歐洲。它是根據(jù)打井和石油鉆井使用泥漿和水下澆注混凝土的方法而發(fā)展起來的，1950

29、年在意大利米蘭首先采用了護壁泥漿地下連續(xù)墻施工，20世紀(jì)5060年代該項技術(shù)在西方發(fā)達國家及前蘇聯(lián)得到推廣，成為地下工程和深基礎(chǔ)施工中有效的技術(shù)。地下連續(xù)墻是用專門的專門的挖槽機械，在地面上沿著深基或地下建筑物周邊分段挖槽，并就地吊放鋼筋網(wǎng)(籠)澆灌混凝土，形成一個單元的墻段。然后又連續(xù)開挖撓灌混凝土，從而形成地下連續(xù)墻。它既可以承擔(dān)側(cè)壁的土壓力和承擔(dān)側(cè)壁的土壓力和水壓力水壓力，在開挖時起防滲、擋土和對鄰近建筑物的支護作用，同時又可將上部結(jié)構(gòu)的荷載傳到地基持力層，作為地下建筑和基礎(chǔ)的一個組成部分作為地下建筑和基礎(chǔ)的一個組成部分。優(yōu)點：優(yōu)點：1. 施工時振動小，噪音低，非常適于在城市施工；2.

30、墻體剛度大，用于基坑開挖時，可承受很大的土壓力，極少發(fā)生地基沉降或塌方事故，已經(jīng)成為深基坑支護工程中必不可少的擋土結(jié)構(gòu)；3. 防滲性能好，由于墻體接頭形式和施工方法的改進，使地下連續(xù)墻幾乎不透水；4. 可以貼近施工?？梢跃o貼原有建筑物建造地下連續(xù)墻；5. 可用于逆做法施工。地下連續(xù)墻剛度大，易于設(shè)置埋設(shè)件，很適合于逆做法施工；6. 適用于多種地基條件。地下連續(xù)墻對地基的適用范圍很廣，從軟弱的沖積地層到中硬的地層、密實的砂礫層，各種軟巖和硬巖等所有的地基都可以建造地下連續(xù)墻；7. 可用作剛性基礎(chǔ)。目前地下連續(xù)墻不再單純作為防滲防水、深基坑維護墻，而且越來越多地用地下連續(xù)墻代替樁基礎(chǔ)、沉井或沉箱基

31、礎(chǔ)，承受更大荷載；8. 用地下連續(xù)墻作為土壩、尾礦壩和水閘等水工建筑物的垂直防滲結(jié)構(gòu)，是非常安全和經(jīng)濟的；9. 占地少，可以充分利用建筑紅線以內(nèi)有限的地面和空間，充分發(fā)揮投資效益；10. 工效高、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟效益高。缺點：缺點：1. 在一些特殊的地質(zhì)條件下（如很軟的淤泥質(zhì)土，含漂石的沖積層和超硬巖石等），施工難度很大。2. 如果施工方法不當(dāng)或施工地質(zhì)條件特殊，可能出現(xiàn)相鄰墻段不能對齊和漏水的問題。3. 地下連續(xù)墻如果用作臨時的擋土結(jié)構(gòu)，比其它方法所用的費用要高些。4. 在城市施工時，廢泥漿的處理比較麻煩。 主要用處：主要用處：1. 水利水電、露天礦山和尾礦壩（池）和環(huán)保工程的防滲墻；

32、2. 建筑物地下室（基坑）；3. 地下構(gòu)筑物（如地下鐵道、地下道路、地下停車場和地下街道、商店以及地下變電站等）；4. 市政管溝和涵洞；5. 盾構(gòu)等工程的豎井；6. 泵站、水池；7. 碼頭、護案和干船塢；8. 地下油庫和倉庫；9. 各種深基礎(chǔ)和樁基 。分類：分類：（1）按成墻方式成墻方式可分為：樁排式；槽板式；組合式。 （2）按墻的用途墻的用途可分為：防滲墻；臨時擋土墻；永久擋土（承重）墻；作為基礎(chǔ)用的地下連續(xù)墻。 （3）按強體材料強體材料可分為：鋼筋混凝土墻；塑性混凝土墻；固化灰漿墻；自硬泥漿墻；預(yù)制墻；泥漿槽墻（回填礫石、粘土和水泥三合土）；后張預(yù)應(yīng)力地下連續(xù)墻；鋼制地下連續(xù)墻。 （4）按開挖情況開挖情況可分為：地下連續(xù)墻（開挖）；地下防滲墻（不開挖）。發(fā)展?fàn)顩r發(fā)展?fàn)顩r經(jīng)過幾十年的發(fā)展，地下連續(xù)墻技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，其中以日本在此技術(shù)上最為發(fā)達，已經(jīng)累計建成了1500萬平方米以上，目前地下連續(xù)墻的最大開挖深度為140m，最薄的地下連續(xù)墻厚度為20cm。195