基礎(chǔ)工程學(xué)沉井工程簡(jiǎn)介及構(gòu)造要求

課程團(tuán)隊(duì)：徐長(zhǎng)節(jié)、胡文韜、耿大新、可文海、陳丹華基礎(chǔ)工程學(xué)華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院4深基礎(chǔ)——4.7沉井工程簡(jiǎn)介及構(gòu)造要求主講人——耿大新一、沉井的基本概念、作用及適用條件沉井的概念:是井筒狀的結(jié)構(gòu)物(圖1)。它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)過(guò)混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(tái)或其它結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)(圖2)。

圖1沉井下沉示意圖圖2沉井基礎(chǔ)沉井的優(yōu)缺點(diǎn)沉井的優(yōu)點(diǎn)：埋置深度可以很大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載；沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)的擋土和擋土圍堰結(jié)構(gòu)物，施工工藝并不復(fù)雜，因此在橋梁工程中得到較廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，沉井施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物尤其是軟土中地下建筑物的基礎(chǔ)，也常用作為礦用豎井、地下油庫(kù)等。沉井的缺點(diǎn)：施工期較長(zhǎng)；對(duì)粉細(xì)砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過(guò)程中遇到的大孤石、樹(shù)干或井底巖層表面傾斜過(guò)大，均會(huì)給施工帶來(lái)一定困難。沉井的適用條件根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理、施工上可能的原則，一般在下列情況，可以采用沉井基礎(chǔ)：

1.上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，做擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖工作量大，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(jì)上較為合理的。

2.在山區(qū)河流中，雖然土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工時(shí)。

3.巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深；采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰有困難時(shí)。二、沉井的類型和構(gòu)造沉井的分類按沉井的施工方法分類一般沉井：指就地制造下沉的沉井，這種沉井是在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基礎(chǔ)位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。浮運(yùn)沉井：在深水地區(qū)筑島有困難或不經(jīng)濟(jì)，或有礙通航當(dāng)河流流速不大時(shí)，可采用岸邊澆筑浮運(yùn)就位下沉的方法，這類沉井稱為浮運(yùn)沉井或浮式沉井。沉井的分類按沉井的形狀分類按沉井的平面形狀

常用的有圓形、圓端形和矩形等。

沉井平面形式a)單孔沉井；b)雙孔沉井；c)多孔沉井根據(jù)井孔的布置方式，又有單孔、雙孔及多孔的分別。沉井的分類圓形沉井：沉井在下沉過(guò)程中易控制方向；使用抓泥斗挖土，要比其他類型的沉井，更能保證其刃腳均勻地支承在土層上；在側(cè)壓力作用下，井壁只受軸向力(側(cè)壓力均布時(shí))，或稍受撓曲(側(cè)壓力非均布時(shí))；承受水平土壓力和水壓力性能良好。沉井的分類矩形沉井：具有制造簡(jiǎn)單，基礎(chǔ)受力有利的優(yōu)點(diǎn)，常能配合墩臺(tái)(或其他結(jié)構(gòu)物)底部平面形狀。四角一般做成圓角，可有效改善轉(zhuǎn)角處的受力條件，減緩應(yīng)力集中現(xiàn)象，以降低井壁摩阻力和避免取土清孔的困難。矩形沉井在側(cè)壓力作用下，井壁受較大的撓曲力矩；在流水中阻水系數(shù)較大，沖刷較嚴(yán)重。沉井的分類圓端形沉井：控制下沉、受力條件、阻水沖刷均較矩形者有利，但沉井制造較復(fù)雜。對(duì)平面尺寸較大的沉井，可在沉井中設(shè)置隔墻，使沉井由單孔變成雙孔或多孔。沉井的分類按沉井的形狀分類按沉井的立面形狀

主要有豎直式、傾斜式及臺(tái)階式等。采用形式應(yīng)視沉井需要通過(guò)的土層性質(zhì)和下沉深度而定。沉井的分類上述各類沉井的適用條件：

外壁豎直形式的沉井，它在下沉過(guò)程中不易傾斜，井壁接長(zhǎng)較簡(jiǎn)單，模板可重復(fù)使用。故當(dāng)土質(zhì)較松軟，沉井下沉深度不大，可以采用這種形式。沉井的分類上述各類沉井的適用條件：傾斜式及臺(tái)階式井壁可以減少土與井壁的摩阻力，其缺點(diǎn)是施工較復(fù)雜，消耗模板多，同時(shí)沉井下沉過(guò)程中容易發(fā)生傾斜。故在土質(zhì)較密實(shí)，沉井下沉深度大，要求在不太增加沉井本身重量的情況下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，可采用這類沉井。沉井的分類上述各類沉井的適用條件：臺(tái)階式井壁的臺(tái)階寬度約為100～200mm。傾斜式的沉井井壁坡度一般為1/20～1/50，外壁傾斜式沉井同樣可以減少下沉?xí)r井壁外側(cè)土的阻力，但這類沉井具有下沉不穩(wěn)定，制造困難等缺點(diǎn)，故較少使用。一般沉井的構(gòu)造一般沉井構(gòu)造上主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、射水管、封底和蓋板等組成。一般沉井的構(gòu)造

井壁是沉井的主要部分。它在沉井下沉過(guò)程中起擋土、擋水及利用本身重量克服土與井壁之間的摩阻力的作用。當(dāng)沉井施工完畢后，它就成為基礎(chǔ)或基礎(chǔ)的一部分而將上部荷載傳遞給地基。因此，井壁必須具有足夠的強(qiáng)度和一定的厚度。根據(jù)井壁在施工中的受力情況，可以在井壁內(nèi)配置豎向及水平向鋼筋，以增加井壁強(qiáng)度。井壁厚度按下沉需要的自重，本身強(qiáng)度以及便于取土和清基等因素而定，一般為0.80～1.50m，為便于綁扎鋼筋及澆筑混凝土，其厚度不宜小于0.4m。鋼筋混凝土薄壁沉井可不受此限制。井壁的混凝土強(qiáng)度等級(jí)不低于C15。井壁一般書(shū)沉井令的構(gòu)胖造井壁下端會(huì)形如灣楔狀裕的部際分稱零為刃商腳。妄其作用屠是在賊沉井詢自重嶺作用紛下易詠于切滋土下境沉。刃腳恢底面(踏面)寬度一吉般為0.攔1～0.2煙m，對(duì)軟乒土可適速當(dāng)放寬寇。下沉符深度大近，且土嘴質(zhì)較硬閱，刃腳余底面應(yīng)宅以型鋼(角鋼或涂槽鋼)加強(qiáng)(圖5-距7)，以敵防刃稿腳損辣壞。淘刃腳飽內(nèi)側(cè)仗斜面控與水街平面享的夾顆角一常般為45高°～60°。刃暢腳高急度視吸井壁掘厚度乖、便夠于抽犬除墊奮木而帳定，景一般奸當(dāng)沉氧井濕答封底燈時(shí)，子取1.5搶m左右雁；干爺封底保時(shí)，餡取0.6營(yíng)m左右。呼由于刃畢腳在沉熄井下沉千過(guò)程中概受力較闊集中，確故刃腳踐宜采用C20以上的逆鋼筋混雪凝土制飯成。刃腳一般沉座井的構(gòu)蟲(chóng)造沉井平面妖尺寸扭較大傘，也亭即井惱壁跨咐徑較盤大時(shí)油，應(yīng)逗在沉蝦井內(nèi)起設(shè)置公隔墻岔，以加強(qiáng)書(shū)沉井針的剛深度，苗使井曬壁的例撓曲考應(yīng)力賊減小暴，其厚度盯一般小絲式于井壁必。隔墻除底面應(yīng)郊高出刃戚腳底面0.面5m以上哲，避最免隔由墻下雁的土窗頂住裙沉井春而妨顧礙下嗎沉。戰(zhàn)也可膽在刃扯腳與選隔墻儲(chǔ)聯(lián)結(jié)船處設(shè)殿置埂噴肋加繡強(qiáng)刃密腳與尾隔墻棋的連洽結(jié)。爛如為勵(lì)人工緞挖土籮，在細(xì)隔墻男下端滔應(yīng)設(shè)他置過(guò)桐人孔汗，便陶于工丹作人衡員井晌孔間借往來(lái)季。隔墻一般餃沉井儲(chǔ)的構(gòu)穗造井孔井孔是挖土排玩土的工眨作場(chǎng)所發(fā)和通道。井孔背尺寸應(yīng)肢滿足施泥工要求難，寬度(直徑)不宜小斥于3m。井獎(jiǎng)孔布稈置應(yīng)大對(duì)稱噴于沉擁井中林心軸悠，便架于對(duì)團(tuán)稱挖凍土使韻沉井禮均勻盲下沉以。一般靠沉井環(huán)的構(gòu)艙造凹槽設(shè)在井疤孔下端隱近刃腳語(yǔ)處，其紡作用是使封鉤底混持凝土淘與井潛壁有妥交好輔的接泳合，聽(tīng)封底級(jí)混凝留土底傲面的呈反力炒更好岔的傳腳給井秩壁(如井規(guī)孔全亞部填腳實(shí)的丙實(shí)心腎沉井往也可腐不設(shè)僑凹槽)。凹暗槽深杏度約0.1滅5～0.丈25體m，高約1.虛0m。凹槽一般沉嘴井的構(gòu)倘造射水室管當(dāng)沉中井下她沉深帆度大令，穿原過(guò)的伶土質(zhì)右又較沒(méi)好，悲估計(jì)膠下沉脫會(huì)產(chǎn)機(jī)生困以難時(shí)司，可掠在井惡壁中若預(yù)埋騾射水伸管組燥。射水管銳應(yīng)均勻雄布置，勿以利于爹控制水予壓和水梨量來(lái)調(diào)胡整下沉滑方向。只一般水圓壓不小蒼于600跨kPa。如隆使用泥漿潤(rùn)反滑套施厘工方法援時(shí)，應(yīng)哀有預(yù)埋言的壓射斥泥漿管誕路。一般專沉井黑的構(gòu)迎造沉井沉望至設(shè)計(jì)杯標(biāo)高進(jìn)鋼行清基擋后，便釋澆筑封修底混凝恐土?；炖K凝土達(dá)駝到設(shè)計(jì)不強(qiáng)度后酒，可從而井孔中蘋(píng)抽干水連井填滿盤混凝土徐或其它鉤圬工材件料。如讓井孔中戲不填料道或僅填棗以砂礫換則須在巖沉井頂搞面筑鋼粘筋混凝詠土蓋板養(yǎng)。封底些混凝土關(guān)底面承夜受地基束土和水呆的反力棵，這就濟(jì)要求封理底混凝墨土有一梯定的厚糕度(可由應(yīng)致力驗(yàn)算夾決定)，其厚窄度根據(jù)塞經(jīng)驗(yàn)也皮可取不金小于井茅孔最小察邊長(zhǎng)的1.5倍。封圾底混凝尊土頂面球應(yīng)高出辛刃腳根嚷部不小夏于0.5礙m，并澆河灌到凹碼槽上端蛛。封底灣混凝土叨標(biāo)號(hào)對(duì)宏巖石地沉基用C1貌5；一奸般地剪基用C20。蓋蓄板厚主度一茅般為1.5～2.神0m。井交孔中快充填苦的混當(dāng)凝土猾，其治強(qiáng)度古等級(jí)旁不應(yīng)雜低于C10。封底遼和蓋押板沉井蜓基礎(chǔ)忽的施欲工旱地施宿工：平整乳場(chǎng)地忙，制管造第腫一節(jié)步沉井純、拆竿模及隸抽墊里、挖兆土下停沉、類接高目沉井瓜、井栗頂圍百堰、疾地基煎檢驗(yàn)波和處刃理、掃封底皮、充皆填井餐孔、鄰澆筑孩頂蓋率。沉井違基礎(chǔ)辱施工沫分類水中仰筑島參施工教：水流速族不打，集水深≤3~4沿m時(shí)采零用，旅沙島往應(yīng)高流出施籌工最動(dòng)高水吼位0.村5m以上，郊在島上書(shū)澆筑沉密井。浮運(yùn)沉斥井施工閱：水深筑胳島困難顛時(shí)采用法，岸邊鍵制作，纏滑入水已中，井閉壁為空燦體可漂刊浮于水畢面，就停位后灌字注混凝毛土下沉逐至河床棗。旱地上乎沉井基條礎(chǔ)的施純工1.整平場(chǎng)套地橋梁墩臺(tái)宅位于煤旱地待時(shí)，冒沉井?？删涂镜刂浦茉?、蓄挖土節(jié)下沉候、封杏底、沃充填并井孔疊以及阻澆筑頂板。如天然地汁面土質(zhì)網(wǎng)較好，勿只需將葬地面雜注物清掉坑整平地掠面，就溜可在其脊上制造偉沉井，票如為了該減小沉卵井的下難沉深度怠也可在興基礎(chǔ)位湯置處挖速一淺坑求，在坑焦底制造目沉井下爹沉，坑洗底應(yīng)高器出地下甚水位0.5～1.淡0m。旱地訓(xùn)上沉風(fēng)井基瞇礎(chǔ)的獨(dú)施工2.制造第齊一節(jié)沉鴨井由于沉井自至重較大慮，刃腳催踏面尺組寸較小蔬，應(yīng)力樂(lè)集中，衰場(chǎng)地土秒往往承督受不了穴這樣大輕的壓力狂。所以臣在整平腐的場(chǎng)地院上應(yīng)在刃腳抖踏面位士置處對(duì)滋稱地鋪黑滿一層腸墊木，沉仰井重鍛量在憶墊木趁下產(chǎn)姓生的預(yù)壓應(yīng)套力不大于100施kPa。墊下木的著布置粥應(yīng)考孫慮抽飛除墊嗚木方拐便，民在刃溫腳位脆置處跪放上除刃腳猾角鋼梅，豎您立內(nèi)蓮模，效綁扎咐鋼筋鍛，立腳外模狐，最印后進(jìn)艘行第隔一節(jié)事沉井露混凝疲土灌郵注。旱地龍上沉任井基皆礎(chǔ)的親施工3.拆模及火抽墊沉井混凝漂土達(dá)墻到設(shè)輪計(jì)強(qiáng)纏度的70頌%時(shí)可拆厘除模板葬，強(qiáng)度飽達(dá)設(shè)計(jì)墓強(qiáng)度后儀才能抽銀撤墊木石。抽撤逗墊木應(yīng)脹按一定甲的順序拖進(jìn)行，阿以免引準(zhǔn)起沉井?dāng)r開(kāi)裂、食移動(dòng)或劣傾斜。叔其順序布是：先撤除響內(nèi)隔知墻下老的墊德木，建再撤牽沉井井壁短邊設(shè)下的壟墊木息，最蒙后撤釘長(zhǎng)邊辣下的幸墊木監(jiān)。拆長(zhǎng)邊膀下的墊霉木時(shí)，們以定位忍墊木(即最后抽斯撤的墊霜木)為中怒心，亮對(duì)稱衛(wèi)地由容遠(yuǎn)到霧近拆返除，貞最后到的拆扶除定槐位墊節(jié)木。役注意嫁在抽版墊木毅過(guò)程梅中，每抽除一欺根墊木，應(yīng)立投即采用砂回填并搗實(shí)，防吐止沉胡井失勸穩(wěn)。旱地上圣沉井基嶺礎(chǔ)的施己工4.挖土下于沉當(dāng)沉傻井穿倍過(guò)的茅土層何較穩(wěn)帥定，俊不會(huì)危因排首水而成產(chǎn)生戶大量株流砂樹(shù)時(shí)，松可采碗用排頭水下銜沉。啊土的維挖除鳥(niǎo)可采慈用人丙工挖珠土或夫機(jī)械母除土?xí)?，排醉水下民沉常巧用人技工挖恩土，殘它適食用于社土層揪滲水戴量不墻大且袍排水釘時(shí)不閥會(huì)產(chǎn)憐生涌港土或級(jí)流砂拜的情穩(wěn)況；謙人工將挖土卷可使盟沉井類均勻渠下沉談和清女除井臥下障作礙物愛(ài)，但垃應(yīng)采曉取措抓施，溪確實(shí)地保證飽施工讓安全攏，排活水下唇沉?xí)r歸，有向時(shí)也艷用機(jī)鋸械除諷土。排水樓下沉一般拖都采辣用機(jī)鞭械除搬土，辜挖土權(quán)工具淡可以挺是抓捏土斗塘或水截力吸帖泥機(jī)平，如霞土質(zhì)是較硬鄭，水沒(méi)力吸牛泥機(jī)剩需配滅以水閃槍射累水將己土沖景松。交由于譜吸泥琴機(jī)是耕將水益和土谷一起靈吸出界井外慘，故夢(mèng)需經(jīng)評(píng)常向庸井內(nèi)疫加水鞠維持蚊井內(nèi)灶水位隊(duì)高出刊井外袋水位1~2披m，以沸免發(fā)哀生涌