基礎(chǔ)工程06沉井基礎(chǔ).ppt

1、基礎(chǔ)工程，電子教學(xué)案，5 .沉箱基礎(chǔ)，5.1概述沉箱：通過帶刃井筒狀結(jié)構(gòu)物，人工或機(jī)械方法去除供水井內(nèi)的土石，主要通過自重克服供水井壁與土層的摩擦阻力，逐步下沉至基礎(chǔ)設(shè)施修訂標(biāo)高的基礎(chǔ)。圖5.1沉箱基礎(chǔ)模式，特點(diǎn)：下化學(xué)基深度，hmax=220m，適用于深水，整體性強(qiáng)，穩(wěn)定性好，承載力高，施工期長，在不排水施工時不易克服刃腳孤立石、沉船、樹干等障礙物的5.1.1沉箱的作用和適用條件浮運(yùn)沉箱制作材料：混凝土沉箱、鋼筋混凝土沉箱、席篾兒沉箱(南昌贛江大橋、白砂沱長江大橋)、鋼沉箱、鏈瓦石沉箱、木沉箱圓形、矩形和圓形等截面：柱形(下沉過程不易傾斜，供水井壁連接長度簡單，模板可重復(fù)利用) 階梯形(下沉

2、阻力小)、錐形(下沉阻力小)、5.1.2沉箱分類，圖5.2沉箱平面形式，5，5.1.3沉箱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，a )柱形； b )階梯形c )階梯形d )錐形，一般：厚0.81.5m，各節(jié)高5m，混凝土強(qiáng)度等級C15。 例如：湘江大橋(一橋)8#腳，上節(jié)厚2.6m，下節(jié)3.0m，22125m，下沉12.6m，圖5.4沉井立面圖形狀，刃腳：井壁下端楔狀部分，有助于進(jìn)入切入土中加速下沉，5.1隔壁：增強(qiáng)沉井整體剛性，5.1.3克厚度一般要求為0.51.0 m，隔壁底要比刃足底面高0.51.0 m，圖5.6隔壁結(jié)構(gòu)模式，井孔：圖5.7井孔結(jié)構(gòu)模式，5.1.3沉箱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，凹槽：封底混凝土與供水井壁結(jié)合良好，深

3、度約為0.15-0.25m 距刃足底面一般為1.5m以上，5.1.3沉箱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)蓋板厚度一般為1.52.0m，在供水井孔中灌混凝土?xí)r，混凝土應(yīng)為C10。5.1.3沉箱基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，圖5.9封底和蓋板模式，5.2沉箱施工，田間沉箱施工：平整基地，第一節(jié)沉箱、拆卸模和沖墊、挖土下沉、接高沉箱、井頂面包車、地基檢驗(yàn)和處理、封底、填充制造水上筑島：水流速大浮運(yùn)沉井：在水深筑島困難時采用，在岸邊建造，滑入水中，井壁可以用空體浮在水面上，對準(zhǔn)位置后再灌注混凝土沉入河床。5.2.1農(nóng)田沉箱工程，在木立模板上澆鐵元素筋混凝土，養(yǎng)護(hù)拆卸型及墊土內(nèi)型作沉箱刀腳，在1個掃除場2作第一節(jié)沉箱，圖5.10制造第一節(jié)沉箱實(shí)例

4、，3拆卸型及墊，拆卸步驟：井孔型框架，長邊下每隔1根撤去1根，最后以定位樁為中心從遠(yuǎn)處近對稱地撤去，5.2.1畑沉井工程，圖5.11沉井墊(a )圓形沉井墊(b )矩形沉井墊，4除土沉降，5.2.1畑沉井施工，圖5.12除土沉降表示5 .接高沉箱6 .井頂防水面包車7 .基礎(chǔ)檢查和處理8 .封底9 .井孔填充和頂板澆筑，5 .水流速不大，水深34m時采用，圖5.13的水中筑島下沉井，2 .漂浮下沉井，水深筑島困難時采用，岸邊制作，潛入水中，井壁空體上浮5.2.2水下沉箱工程，圖5.14浮運(yùn)沉箱工程示意圖，浮式沉箱：雙壁鋼殼，直徑21.4米凈高13.6米，5.2.4沉箱下沉過程中遇到的問題和處理

5、，傾斜沉箱傾斜多發(fā)生在下沉不深時，傾斜壓重、頂部施加水平力不易下沉，即沉井下沉過慢或有止沉的原因(側(cè)阻過大，踏面過大，孤石根等)解決方法(射水、井壁加重，踏面減小，小型爆破)突沉井產(chǎn)生大傾斜或超沉，突沉井壁側(cè)阻力小的流砂在粉細(xì)砂層中沉井，易發(fā)生流砂現(xiàn)象的主要原因是土中動水壓力水頭梯度大于閾值，作為預(yù)防措施，采取井點(diǎn)降水和不排水的土清除或向供水井內(nèi)打水，主要內(nèi)容包括：外形尺寸、高度、 把壁厚看作天然地基上的深基礎(chǔ)的地基強(qiáng)度和變形管理施工階段的刃腳，井壁的強(qiáng)度補(bǔ)正使用階段的井壁和頂板，底板強(qiáng)度補(bǔ)正，5.3沉箱的設(shè)置補(bǔ)正和補(bǔ)正，沉箱高度的沉箱底面的標(biāo)高，主要以上部載荷作用下的下沉井為基礎(chǔ)，其頂面埋入

6、地面0.2m或地下水位以下0.5m處。 沉箱平面形狀和尺寸沉箱平面形狀應(yīng)根據(jù)上部建筑物的平面形狀來確定化學(xué)基。 為了防止下沉過程中的微小變形對建筑物的影響，要求留下領(lǐng)口，其寬度必須在下沉總深度的2%以上，并且在20cm以上。 5.3.1沉箱作為整體深度基礎(chǔ)的修正，在1沉箱的尺寸設(shè)定修正，下沉系數(shù)：確定沉箱的外形尺寸和壁厚時，必須保證沉箱在各種施工階段能克服四壁摩擦阻力R1而下沉至順順利利。 即沉降系數(shù)K1 :g各施工階段沉箱的自重Rt沉箱井壁土的摩擦阻力。 沉降系數(shù)K1、防浮穩(wěn)定系數(shù)K2、防浮穩(wěn)定系數(shù)：沉井下沉到設(shè)定修正水平，關(guān)閉混凝土底，建造鋼筋混凝土頂，除去供水井內(nèi)積水后，當(dāng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和設(shè)備

7、尚未安裝，井外的地下水位達(dá)到最高時，開展沉井的防浮穩(wěn)定管理等于地下水位以下的沉箱排出相同體積的水的重量。地基強(qiáng)度：以沉箱為深基礎(chǔ)時，一般要求下沉至堅(jiān)固的土層或巖層。 關(guān)于地基強(qiáng)度，f作用于沉箱頂面的載荷g沉箱自重Rf井側(cè)總摩擦阻力Rf沉箱底部地基土的總反作用力Rj=faA(fa為地基土承載力特性值)、F G Rj Rf、2沉箱作為天然地基基礎(chǔ)進(jìn)行修正，在式中， 井側(cè)總摩擦阻力Rf :由于可以假定井側(cè)總摩擦阻力Rf沿著深度而成5m以下為常數(shù)，因此總摩擦阻力成為Rf U(h2.5)q、u沉箱周長q的每單位面積的摩擦阻力加權(quán)分?jǐn)?shù)值，可根據(jù)表書5-1取值。圖5.15井壁摩群力分布假設(shè)，式中：基本假設(shè)：

8、地基土為彈性變形介質(zhì)，水平方向地基系數(shù)與深度成比例增加(即m法)基礎(chǔ)與土之間的粘著力與摩阻沉井剛度與土剛度之比不考慮無限大，僅靠橫向力旋轉(zhuǎn)就沒有撓曲變形的基礎(chǔ)地質(zhì)狀況， 由于考慮了非巖石地基和基礎(chǔ)埋入基巖內(nèi)的3土體彈性阻力的沉箱設(shè)置修正和修正，非巖石地基，F(xiàn)H，沉箱以位于地面下深度z0的點(diǎn)a為中心旋轉(zhuǎn)角度，在深度z處的沉箱水平位移x為： x=(z0z)tan，水平力FH和偏心垂直力FV (=FG ) 使等價沉箱底面受到的阻力：其中，Cz=mz C0=mh，即土的橫向阻力沿深度二次拋物線性變化，如果基礎(chǔ)縱地基系數(shù)C0不變化，則zx=xCz=Cz (z0z)tan，沉箱受到的橫向阻力zx。 圖5.

9、17非巖石地基補(bǔ)正模式，上述各式z0和是未知數(shù)，可以從靜力平衡導(dǎo)出：式中的b1為基礎(chǔ)補(bǔ)正寬度，w為基礎(chǔ)斷面彈性模數(shù)。 可將聯(lián)立解代入到其中、和上述各式的土體橫阻力：基邊緣處的壓縮應(yīng)力：式中，A0為基面積。 距地面深度z處的截面力矩，因?yàn)榭梢约俣ǖ鼗裨诨鶐r中，由于水平力和垂直偏心負(fù)荷，地基不水平位移，所以旋轉(zhuǎn)中心a和地基中心不重合，即z0=h。 基底的埋入部位有水平電阻FR，相對于a點(diǎn)的力矩可以忽略。 可以取得彎矩的平衡：如果將基礎(chǔ)埋入基巖內(nèi)，圖5.18的基礎(chǔ)埋入基巖內(nèi)進(jìn)行修正，則可以從X=0得到：地面下深度z處的截面上的彎矩為：仍需要注意。 在基礎(chǔ)僅受到偏心垂直力FV的情況下，上述各種不適用

10、。 在這種情況下，代替上述各式中的FHh1，應(yīng)該使用M=FVe，同樣能夠?qū)С雠c上述兩種情況相對應(yīng)的修正式。土體橫向阻力：基邊緣處的壓縮應(yīng)力、基嵌入部水平阻力FR、=(z0h2) tan 0，0是h2范圍內(nèi)的由土體彈性撓曲變形產(chǎn)生的腳頂水平位移，其中，F(xiàn)H、m是腳頂作用的水平力和彎曲力矩、4腳臺頂水平位移，在基礎(chǔ)實(shí)際上進(jìn)行了修正經(jīng)驗(yàn)表明，最大橫向阻力大致為z=h/3和z=h，因此式中1依賴于上部結(jié)構(gòu)形式的系數(shù)，一般取11，考慮到對于拱橋10.7，2定負(fù)荷彎矩Mg對總彎矩m的影響系數(shù)，即5管理，zx為井周也就是說，zx PpPa通過朗肯土壓力理論得到，并且，對于高而窄的沉箱也必須管理施工允許偏差時

11、的影響。 在(cm )、要求：基礎(chǔ)應(yīng)力、max f ah、要求：墊的提取及挖土可能不均勻等不利條件下，第一節(jié)井壁應(yīng)自重用單支點(diǎn)、簡支梁等控制井壁強(qiáng)度。 1 .第一節(jié)沉箱墻應(yīng)力管理，5.3.2沉箱施工過程結(jié)構(gòu)強(qiáng)度修正，排水除土下沉，排水除土下沉，圖5.19底節(jié)沉箱支點(diǎn)配置模式，考慮以下兩個最不利情況：刃腳外彎：沉箱下沉一半深，上部井壁均升高刃腳內(nèi)撓曲：沉箱接近設(shè)定修正水平，刃腳下的土被挖空，沉箱的自重全部由外側(cè)摩擦阻力承擔(dān)。 此時，由于外側(cè)的水、土壓力，刃腳產(chǎn)生向內(nèi)的彎曲。 2、刃腳修正，圖5.20刃腳向外彎曲受力示意圖，圖5.21刃腳向內(nèi)彎曲受力示意圖，井壁水平配筋下沉至設(shè)置修正標(biāo)高，刃腳土被

12、挖通，水、土壓力最大，以水平信息幀修正內(nèi)力。井壁的垂直配筋：俯沖到設(shè)定修正水平，刀刃腳下的土被挖通，上部的井壁被土夾住，下部懸在土上的最不利的位置修正井壁的拉力。 等截面沉箱的最大拉伸力max等于沉箱自重的1/4，即tmaxG/4，其位置在沉箱的h/2處。 3 .井壁的修正計(jì)算，此外，還必須管理井壁使用階段的各種受力時的強(qiáng)度。 圖5.22單孔矩形信息幀受力，干封底：可以根據(jù)結(jié)構(gòu)要求確定厚度，一般0.61.2m水下封底：混凝土的厚度根據(jù)抗上浮要求和強(qiáng)度條件進(jìn)行抗上浮訂正時，封底的厚度作為沉井重量的一部分，具有應(yīng)滿足抗上浮要求的強(qiáng)度封底達(dá)到設(shè)定校正強(qiáng)度，排出供水井的水，未打設(shè)鋼筋混凝土的底板時，從

13、封底承受的最大水壓力減去混凝土的自重作為負(fù)荷，校正素混凝土板承受的水壓力，校正彎曲力矩，管理強(qiáng)度。 修正模式的底板可以視為四邊嵌入墻(或隔壁、南朝梁)的單向式或雙向大板塊。 負(fù)荷取最大水浮力或沉箱最大自重時產(chǎn)生的反作用力。 頂板的推動、靜負(fù)荷引起的單向式或雙向板的修正。 4、封底混凝土及底板、頂板厚度計(jì)算，地下連續(xù)墻：溝形成機(jī)沿深基坑或地下構(gòu)筑物周邊挖出一定寬度(或直徑)和深度的溝(或孔)，在溝內(nèi)設(shè)置鐵元素鋼筋籠，澆筑混凝土，形成一個針織面料墻段。 進(jìn)一步開挖，澆筑混凝土，以某種特定的接頭方式連接墻體，形成連續(xù)的現(xiàn)澆墻式地下鐵鋼筋混凝土連續(xù)墻。 1概要、作用：基坑開挖時的防滲、防土、相鄰建筑物

14、的支護(hù)以及基礎(chǔ)的一部分。 5.5.2地下連續(xù)墻，優(yōu)點(diǎn)是無噪音，無振動，適合城市和密集建筑群施工(法國最小距離0.5m，日本0.2 m )的土方量小，無需井點(diǎn)降水，成本低，施工速度快，多種地質(zhì)條件(如鋼板樁不易進(jìn)入砂礫層和風(fēng)化巖) 缺點(diǎn)：施工技術(shù)要求高，溝段接頭質(zhì)量控制比較復(fù)雜，小型工程成本高，不適用于巖溶地轄區(qū)、粉、細(xì)砂地層。 5.5.2地下連續(xù)墻，發(fā)展：逐漸廣泛應(yīng)用預(yù)制式及板式地下連續(xù)墻，其墻面光滑，墻體質(zhì)量好，強(qiáng)度高，向大深度、高精度方向發(fā)展，日本液化天然氣地下儲藏庫工程施工深度可達(dá)100m，施工垂直精度可達(dá)1/2000 、5.5.2地下連續(xù)墻、地下連續(xù)墻的施工分為導(dǎo)流墻、泥漿護(hù)壁、成槽、

15、溝段連接、澆筑混凝土。 1、在建造導(dǎo)向墻進(jìn)行溝槽施工之前，必須先挖導(dǎo)向溝，建造鋼筋混凝土(鋼、木)導(dǎo)向墻，設(shè)置臨時支撐。 作用：引導(dǎo)、收容泥漿，支撐槽設(shè)備的負(fù)荷，維持表土穩(wěn)定，防止槽塌。 2、泥漿護(hù)壁作用：平衡側(cè)向水、土壓力、護(hù)壁、防滲、渣運(yùn)、蒸發(fā)制冷潤滑鉆頭。2地下連續(xù)墻施工、成槽無粘性土、夾硬土和孤石等較為復(fù)雜的地層采用沖擊式鉆探機(jī)，可形成成槽粘性土和n值小于30的砂性土，采用格說唱樂式，但深度需要15m旋轉(zhuǎn)式，特別是多頭挖掘，地質(zhì)條件適應(yīng)性好，且效果好，壁面平坦，一般溝段的連接接頭應(yīng)滿足受力和抗張要求。 國內(nèi)多用接頭管連接非剛性接頭。 挖出優(yōu)針織面料段土體后，在一端懸吊接頭管，然后吊入鐵元素筋籠，澆注混凝土，然后逐漸拔出接頭管，形成半圓形接頭。、圖5.24槽段連接，槽段混凝土在吊起鐵元素筋籠前必須檢查槽段，槽底淤泥厚度必須為150250mm，制作、吊起鐵元素筋籠的鐵元素筋的捆扎一般先用金屬鉛線臨時固定，然后點(diǎn)焊電焊條， 可去除金屬鉛線的灌溉水中的混凝土：一般將灰比特羅爾在0.