沉井與沉箱結構

地下結構工程第4章沉井基礎4.1概述4.1.1沉井基礎的特點及其應用范圍是以沉井法施工的地下結構物和深基礎的一種型式。先在地表制作成一個井筒狀的結構物（沉井），然后在井壁的圍護下通過從井內不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達到預定設計標高后，再進行封底，構筑內部結構。廣泛應用于橋梁、煙囪、水塔的基礎；水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構筑物和盾構或頂管的工作井。技術上比較穩(wěn)妥可靠，挖土量少，對鄰近建筑物的影響比較小，沉井基礎埋置較深，穩(wěn)定性好，能支承較大的荷載。4.1.2沉井的分類（1）按下沉環(huán)境可分為陸地沉井（包括在淺水中先筑島制作的沉井）和浮運沉井；（2）按沉井構造形式可分為獨立沉井和連續(xù)沉井；（3）按沉井平面形式可分為圓形、橢圓形、正方形、矩形和多邊形等；也可分為單孔和多孔沉井（見圖8-1）；（4）按沉井制作材料可分為混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、石以及組合式沉井等。

沉井按平面形式分類a—圓形單孔沉井；b—正方形單孔沉井；c—矩形單孔沉井；d—矩形雙孔沉井；e—橢圓形雙孔沉井；f—矩形多孔沉井4.1.3沉井的設計原則結構簡單對稱，受力合理，施工方便。沉井的長短邊之比越小越好，以保證下沉時的穩(wěn)定性。一般沉井應分節(jié)制作，每節(jié)高度不宜大于5m。沉井底節(jié)高度應滿足拆除支承時沉井縱向抗彎要求之外，在松軟土層中下沉的沉井，底節(jié)高度不宜大于0.8b

。4.1.4沉井的施工步驟

沉井施工步驟示意圖4.2沉井構造沉井組成：刃腳、井壁、內隔墻、取土井、凹槽、封底、頂板1）沉井刃腳：作用在于減少沉井下沉阻力

a—混凝土刃腳；b—設角鋼的刃腳；c—尖刃腳2）井壁主要承擔井外水土壓力和自重的部分

設計時通常先假定井壁厚度再進行承載力驗算；井壁厚度一般為0.8~1.5m；

a）、（b）豎直的；（c）、（d）臺階形的；（e）錐形的；（f）倒錐形的圖8-5沉井外壁的形式3）內隔墻加強沉井剛度、縮小外壁計算跨度，同時又將沉井分成多個取土井，便于掌握挖土位置以控制下沉的方向；內隔墻的間距一般不大于5~6m，厚度一般為0.5~1.0m。一般要求隔墻底高出刃腳底面0.5~1.0m。4）取土井位置：取土井的平面布置應與中軸線對稱，以利于沉井均勻下沉；大小：由取土方法而定，采用挖土斗取土時，應能使挖土斗自由升降，最小邊長不宜小于2.5m。處理：以素混凝土、片石混凝土或砌片填充。5）凹爬槽為了封底蔽混凝艘土嵌紛入井養(yǎng)壁，怒形成互整體，使摟傳至攝沉井豪壁上賀的力萄能更達好地道傳遞異給封右底混獻凝土總底面圖。遇到愁意外困難蟻，還取可在炭凹槽爺處澆現(xiàn)筑鋼各筋混唯凝土戚蓋板塌，將釘沉井炊改為闊沉箱蜘。尺寸塞：凹慨槽深交約0.況15痕~0窄.2朽5m，高辮約1.覽0m左右灶，其瀉距刃農(nóng)腳底膜面一炕般在1.環(huán)5m以上釋。6）射告水管除組、判探測演管、齡氣管跪和壓堵漿管射水擁管組：壓烤入高梨壓水辮把井璃壁四爆周的劇土沖瓦松，船以減差少摩撒擦力抹和端愁部阻堵力。高壓居水水晴壓一袖般不滅小于0.好6M省Pa，每墓一水尸管的把排水喬量不丙小于20觀0L襯/m噴in；探測涉管：探測規(guī)刃腳母和隔著墻底烤面下俗的泥礙面標煩高，役清基命射水橋或破睛壞沉他井正沈面土氧層以組利下財沉；氣管榮：空氣糕幕下基沉沉晚井；壓漿紐奉管：埋設胞壓漿碼管7）封歷底滲水醉率小于6m從m/隔mi挪n時，列排干活水后左用C1弊5或C2芹0普通劃混凝繁土澆患筑；當井鍛中的腹?jié)B水孩率大慌于6m煎m/缸mi呈n時，淡宜采啞用導垮管法哀澆注C2幫0級水潑下混瓜凝土戲封底昌。厚度恭按其譜承載絕力條春件計晉算確化定，父一般蜜其頂劉面應何高出臨凹槽0.上5m。8）頂凡板以混禽凝土填心的沉孟井可寸用素喚混凝糾土頂誼板；空心或以絲式其他崖松散鉛料填鬼心的鐘沉井溉需用喊鋼筋暫混凝機土頂樸板，展厚度哄一般港為1.麥0~耀2.遵0m；排水紋下沉距的沉潤井，其諸頂面幻玉在地數(shù)面或殘水位趴以下樓時，紙應設思擋土袖防水幣墻連磚接在起井壁能的頂吵部。4.訂3沉井嫂結構邪設計凝計算4.奪3.印1下沉銜系數(shù)計算驗算瓜沉井著自重散是否儲能克款服下悄沉時妨土的端摩阻禾力刑，用臺下沉焰系數(shù)k表示惕：表8-壤1沉井格井壁暫與土淺體之膊間的灘摩阻友力f（kP造a）土的種類粘性土砂性土砂卵石砂礫石軟土泥漿套f(kPa)25~5012~2518~3015~2010~123~5摩擦唐力分語布假定遣從地巴表到5m深度術范圍車內，改單位董摩阻丸力按渡直線凈規(guī)律條由零喉增加伍至最脫大值攤；超過述深度5m以后斤取常謠數(shù)值4.圓3.拉2沉井探底節(jié)遣驗算刃腳窩下的仔支承弊位置投不架斷在爆變，每三種貍情況側：1）在排止水或惠無水唯情況下下舌沉沉熔井2）對里于不排趣水下惠沉的沉李井（1）假燃定底明節(jié)沉才井僅用支承羞于長灰邊的圣中點割（2）假爛定底叫節(jié)沉倚井支汪承于漢短邊踢的兩悟端點4.主3.幼3沉井井壁計算沉井情井壁親應進度行豎直慢和水敢平兩駁個方粒向的內哄力計杏算。1）豎直務方向在沉裕井的驗下沉墊過程桃中，朗當沉斑井被悅四周鴿土體善箝固須著而獨刃腳反下的介土已飽被掏融空時鑒，應巨驗算匯井壁矛接縫偉處的豎向爸拉應據(jù)力。接縫茂處：混凝強土不縫承受敬拉應既力而木由接武縫處攔的鋼趴筋承線受，此時駛鋼筋蝕的抗薦拉安燈全系若數(shù)可銜采用1.洲25；同蒜時并沸須驗虎算鋼輛筋的抗錨固膠長度笨。井壁森摩阻陷力可假婚定沿猾沉井坡全高酷按倒例三角愚形分呈布，公即在捉刃腳播底面閉處為鎖零，酸在地蚊面處街為最擾大，宮此時絮最危蟲險的間截面單在沉斷井入總土深秋度的1/稅2處沉井厲外側沿直立殃時的戰(zhàn)井壁后受搖拉計幣算圖按《公路淘橋涵怪地基肅與基賴礎設專計規(guī)宏范》，最俯大豎掛向拉嗎力Plma自x為此悶時沉趴井全縣部重媽力G的1/掩4，即實際鳥工程銅中，沉井瓦被卡旅住較為繪常見攏，也感出現(xiàn)蜻過被碗拉裂路的沉堅井值。驗算愈建議輩值表4-亭2沉井飽豎向寶拉力隊計算隔及其放最小泳配筋海率沉井施工狀態(tài)沉井結構或受其影響建筑物的安全等級與拉力計算取值縱向鋼筋最小構造配筋率一級二級三級鋼筋混凝土最小配筋率不宜于少0.1%；少筋混凝土不宜少于0.05%排水下沉0.50G0.30G0.25G不排水下沉0.40G0.25G0.20G泥漿套中下沉0.30G0.25G0.20G2）水健平方素向根據(jù)交排水腿或不礙排水命的情跑況，滔沉井析井壁棋在水棋壓力帝和土鉆壓力敲等水彈平荷外載作宮用下勇，應大作為舅水平禽框架脊驗算勝其水兵平方籠向的爐撓曲戰(zhàn)。（1）驗檔算刃腳衫根部展以上封，其棋高度哄等于敞該處年井壁次厚度t的一秤段井套壁，依劍此設廳置該壓段的怎水平適鋼筋搬。計算從簡圖Q——由刃慚腳傳猶來的溜剪力批，其釣值等裂于求算刃旨腳豎很直外子力時沸分配惠于懸類臂梁濟上的竭水平循力（kN從/m）。（2）其余舍各段攪井壁的計姥算，序可按弊井壁閘斷面調的變符化,取每叢一段滲中控拆制設荒計的幅井壁歸（位慕于每一瓣段最耗下端私的單扎位高窩度）進興行計各算。上部丘井段熔按照作用悉在水雖平框薯架上蜜的均如布荷贈載q=憲W+E。然某后用眠同樣男的計劈燕算方容法，鼻求得眾水平霞框架相的最新大彎勾矩M、軸余向壓池力N、剪旱力Q，并嫌據(jù)此秀設計題水平堂鋼筋奶。4.訓3.罵4沉井濾刃腳屆驗算沉井甩刃腳迎部分盟可分珍別作為撲懸臂硬或水丘平框艘架驗算擊其豎拴向及扇水平憤向的剖彎曲吳強度呈。1）按支懸臂零梁計不算刃完腳豎耗直方催向的傘撓曲消強度此時踏，刃腳劉根部糞可以并認為亮與井傍壁嵌下固，刃腳物高度傅作為珠懸臂社長度，并著可根逮據(jù)以伙下兩地種不輩利情該況分草別計鉗算：（1）當招沉井牢下沉喝途中撤，刃腳端內側嬸已切練入土債中深植約1m;①沿井累壁的磨水平問方向纏取一薦個單蠟位寬電度，思計算腐作用電在刃買腳上今的土彼壓力E和水繞壓力W。②作曬用在減井壁也單位飾寬度浴上的雪摩阻趁力T，取其醫(yī)最小堅值③刃腳咸下單鉤位寬角度上故土的稅垂直味反力刃腳宿斜面連上的本土反懼力聯(lián)立姐方程閉式即澡可求客得V1和V2。④作用迅在刃涉腳斜電面上衡的水蕉平反爆力U可按泊下式蹲計算墓：U的作鍵用點滔在距手刃腳僻底面1/途3高處類。⑤刃腳踏重力g按下慎式計揚算：⑥求得纖作用劣在刃腳次上的濫所有樂外力宿的大魯小、葛方向濱和作鵝用點脊之后捧，即可飲求算農(nóng)刃腳狼根部后處截瓣面上奧每單迎位周樓長內池（井食壁）握的軸吼向壓耀力N、水猶平剪拳力Q及對第截面塔重心榆軸的采彎矩M。并汽據(jù)此幫計算轟在刃括腳內側礎的鋼勇筋（廢豎直纖）數(shù)陵量。（2）當沉擇井已煤沉到繞設計洋標高利，刃擱腳下受的土續(xù)已被蹦掏空稠，這掏時刃浩腳處嗎于向叨內撓部曲的兼不利螞情況仁，①計算續(xù)刃腳爺外側撥的土奪壓力休和水遣壓力刊。②由獅于刃見腳下繪的土監(jiān)已被捆掏空椅，故案刃腳命下的垂直搖反力Rv和刃看腳斜豪面水覆平反合力U等于受零③作機用在挽井壁填外側魄的摩墾阻力T④刃腳嗓計算低時重鄙力g與前輔面相沒同⑤計滾算在柏刃腳姥外側愧的鋼僅筋（旬豎直背）數(shù)珍量2）按克封閉拘的水天平框卡架計鋼算刃不腳水寄平方故向的承撓曲索強度作用膜在刃散腳側與面上虛的水蚊平外眠力將倆由懸賭臂梁穿和框療架來御共同的承擔符。分配智系數(shù)奔公式請如:懸臂殃作用:框架駕作用:4.文3.用5沉井生封底左計算封底擇混凝禮土在雹基底訊反力腿作用攔下，背將其傾當作拆支承虧于刃巡壽腳斜晨面及產(chǎn)隔墻忌上的周邊宮支承搭板考慮斑；支承遵情況（簡倉支或臭嵌固登）和計算慈強度在設從計中毀應視要具體豎情況阿而定鑼。1）規(guī)克定（1）封浮底混雖凝土侄應承漸受基底海水和委土的向燃上反糞力，彩此時源混凝湊土的述齡期猜不足姐，應降盾低容照許應命力；（2）混甲凝土索填實帖時，泊計入盲井孔朱內填嚇充物扒的重繞力；（3）封慢底混通凝土魯?shù)暮駳W度，閃一般錘不宜馬小于1.忌5D；2）干其封底趴及有滑關計沒算（a）下諒有足坡夠厚障粘土背層；（b）待敵底板編達到膏足夠竹強度翅后方峰停止候降水沉井謎可干意封底甜的情繼況（1）沉躺井刃緞腳停夸留在賀不透墳水粘鉤土層寬中；不透撤水粘腫土層肚的厚忽度改：A——沉井典底部積面積容（m2）；——土的猛有效臭重度替（即海浮重丹度）拴（kN俱/m護3）；——刃腳軍下面構不透撐水粘京土層酒厚度鴉（m）；c——粘土扁的粘喝聚力家（kP揀a）；U——沉井礦刃腳料踏面趟內壁魄周長越（m）；（2）在沉純井內歌設吸炒水鼓并有竿良好輕濾層楚的情迷況下樣降水蠶，一究直降枝到鋼筋醬混凝邪土底憲板足夠聚承擔寄地下加水回唉升后漂的水辜土壓康力，沒方可寧拆除霉并封榨閉降物水管聯(lián)，在是這種蕩情況岸下，可采遭用干媽封底。3）水樸下封臂底混愛凝土千的厚符度計元算封底告要求國是：（1）按最不謹利情欺況混凝脊土厚每度胳：即孝在沉詳井封鬧底后牛，將拉井內塞水排洋干，溪在鋼神筋混錄凝土聞底板桶尚未懇施工桶前魯。（2）水按下封標底混穿凝土家最好不讓其脫中出現(xiàn)聲拉應勝力。分租配線削相交辜于素懶混凝晃土封孟底上充，可接以認補為不尼承受蠅拉應種力。中央梯鍋底騙挖深陸可形素成倒拱。若出啟現(xiàn)拉辨應力塑，計墳算方受法：注意投計算倍跨度宗；①周夕邊簡躺支支竭承的爐圓板湯在承蹄受均兇勻荷撫載時期，可隆計算鉤板中反心的謎最大豪彎矩底值：②周擴邊簡支沾支承的雙崇向板紙在承存受均鳥布荷午載時擁，計膛算跨奔中彎精矩Mx和My：簡支腿支承哥雙向料板計茅算簡網(wǎng)圖③求出饞彎矩優(yōu)值后田，封刪底混引凝土悄的厚蜜度——考慮飽封底慢混凝逃土因警與井魂底泥罵土摻烏混需刮要增加者的厚丈度，宜語取0.靜3~攀0.下5m；若醬基底逼采取盜鋪塊遼石或器碎石添灌漿看抹平石處理精后再納封底政，可不綁考慮翠此增陡加值餃。④封底庸混凝組土剪束應力缸計算應加滋大封角底混計凝土卻的抗剪牧面積。如在素井壁揚和隔肉墻內葵設置喉凹槽率等。4.絮3.壓6沉井觸底板脹計算1）底桐板荷屆載計摔算A：沉井夸結構何的最報大自文重除撓以沉飽井外屋圍底面胖積的膠商，煩不計么井壁詞側面剃摩阻物力。B：假竊定水籠壓力隸全部雅由鋼金筋混釘凝土骨底板道承受赴。土反頑力和搭水壓興力中數(shù)值屆較大真者2）沉獎井底酷板內撲力計我算內力夜可按影單跨假或多魯跨板忽計算;邊界奧支承版條件,根據(jù)共具體畜情況袋決定;4.小3.習7沉井屈抗浮或穩(wěn)定疲驗算可能個出現(xiàn)廣的最淹高地犧下水移位進樸行驗紫算,一般刮的沉僻井依靠谷自重擺獲得野抗浮碰穩(wěn)定。在不爭計井膽壁摩椅阻力助的情惕況下螺，抗僑浮穩(wěn)仿定驗恨算公茂式為共：4.席3.派8沉井每下沉五對周兩圍環(huán)