基础工程课件第5章 沉井基础.pdf

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1、5. 沉井基础沉井基础 7/14/20212 5.沉井基础内容提要内容提要 沉井基础的分类、构造及施工沉井基础的分类、构造及施工 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算 沉井施工过程的结构强度计算沉井施工过程的结构强度计算 地下连续墙简介地下连续墙简介7/14/20213 5.沉井基础5.1 5.1 概述概述 n 沉井：沉井：带刃脚的井筒状构造物，带刃脚的井筒状构造物，用人工或机械方法清除井内土石，用人工或机械方法清除井内土石，主要借自重克服井壁与土层摩阻，主要借自重克服井壁与土层摩阻，逐节下沉至基底设计标高的基础。逐节下沉至基底设计标高的基础。 图图图图5.1 5.1 5.1 5.

2、1 沉井基础示意沉井基础示意沉井基础示意沉井基础示意7/14/20214 5.沉井基础n 特点特点下基深，下基深，hmax=220m，适用于深水，整体性强，适用于深水，整体性强， 稳定性好，承载力大稳定性好，承载力大造价高，施工期长，不排水施工时难于克服刃脚造价高，施工期长，不排水施工时难于克服刃脚下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象 n 适用条件适用条件上部荷载较大上部荷载较大在山区河流中冲刷大在山区河流中冲刷大河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难5.1.1 5.1.1 沉井的作用及适用条件沉井的作用及适用条

3、件7/14/20215 5.沉井基础n下沉方式：下沉方式：就地制造下沉沉井就地制造下沉沉井( (一般沉井一般沉井) )、浮运沉井、浮运沉井 n制作材料：制作材料：砼沉井，钢筋砼沉井，竹筋沉井砼沉井，钢筋砼沉井，竹筋沉井(南昌赣南昌赣江大桥、白沙沱长江大桥江大桥、白沙沱长江大桥)，钢，钢, ,砖石砖石, ,木木 n 外观形状：外观形状： 平面平面: : 力求简单对称，力求简单对称，利于受力，便于施工，有圆利于受力，便于施工，有圆形、矩形和圆端形等形、矩形和圆端形等 剖面剖面: : 柱形柱形( (下沉过程下沉过程不易倾斜、井壁接长简单，不易倾斜、井壁接长简单，模板反复利用模板反复利用) )、阶梯形

4、、阶梯形( (下下沉阻力小沉阻力小) )、锥形、锥形( (下沉阻力下沉阻力小小) )5.1.2 5.1.2 沉井的分类沉井的分类图图5.2 5.2 沉井的平面形式沉井的平面形式7/14/20216 5.沉井基础5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造n 沉井组成沉井组成 刃脚刃脚 井壁井壁 内隔墙内隔墙 井孔井孔 凹槽凹槽 封底封底 盖板盖板图图5.3 5.3 沉沉 井井 的的 一一 般般 构构 造造7/14/20217 5.沉井基础n 井壁井壁: :沉井主要部分，下沉过程起挡土、挡水及压重沉井主要部分，下沉过程起挡土、挡水及压重作用，为深基础的护壁和建筑物的基础。作用，为深基础的

5、护壁和建筑物的基础。 5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造a) a) 柱形柱形; b) ; b) 阶梯形阶梯形; c) ; c) 阶梯形阶梯形; d) ; d) 锥形锥形 一般：厚一般：厚0.81.5m，每节高，每节高5m，砼强度等级，砼强度等级C15。 例：湘江大桥例：湘江大桥(一桥一桥)8#墩，上节厚墩，上节厚2.6m，下节，下节3.0m，22125m，下沉，下沉12.6m图图5.4 5.4 沉井立面形状沉井立面形状7/14/20218 5.沉井基础n 刃脚：刃脚：井壁下端井壁下端楔状部分，利于切楔状部分，利于切入土中加速下沉入土中加速下沉5.1.3 5.1.3 沉井基础的

6、构造沉井基础的构造 一般底面一般底面(踏面踏面)厚厚100200 mm，以型钢加强，以型钢加强，高高1m以上，砼强度等级以上，砼强度等级C20图图5.5 5.5 刃脚构造示意刃脚构造示意7/14/20219 5.沉井基础n 隔墙：隔墙：加强沉井整体刚度加强沉井整体刚度 5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造内隔墙的间距一般内隔墙的间距一般不大于不大于56m，厚，厚度一般为度一般为0.51.0m一般要求隔墙底高一般要求隔墙底高出刃脚底面出刃脚底面0.51.0m 图图5.6 5.6 隔墙构造示意隔墙构造示意7/14/202110 5.沉井基础n 井孔：井孔：挖土排土的工作场所和通道挖

7、土排土的工作场所和通道 位置：位置：取土井的平面布取土井的平面布置应与中轴线对称，以利置应与中轴线对称，以利于沉井均匀下沉于沉井均匀下沉 大小：大小：由取土方法而定，由取土方法而定，采用挖土斗取土时，应能采用挖土斗取土时，应能使挖土斗自由升降，一般使挖土斗自由升降，一般宽度宽度3m，对称布置，对称布置 处理：处理：以素混凝土、片以素混凝土、片石混凝土或砌片填充。石混凝土或砌片填充。图图5.7 5.7 井孔构造示意井孔构造示意5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造7/14/202111 5.沉井基础n 凹槽：凹槽：使封底砼和井壁结合良好使封底砼和井壁结合良好 深约深约0.15-0.

8、25m，高约，高约1.0m，距刃脚底面一般在，距刃脚底面一般在1.5m以上以上图图5.8 5.8 凹槽构造示意凹槽构造示意5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造7/14/202112 5.沉井基础n封底和盖板：封底和盖板：封底厚由计算确定，顶面突出刃脚根部不小于封底厚由计算确定，顶面突出刃脚根部不小于0.5m，并达凹槽上端，砼强度一般地基并达凹槽上端，砼强度一般地基C20，岩石地基，岩石地基C15。盖板厚一般盖板厚一般1.52.0m，井孔充填砼时砼应，井孔充填砼时砼应C10。 图图5.9 5.9 封底和盖板示意封底和盖板示意5.1.3 5.1.3 沉井基础的构造沉井基础的构造7/

9、14/202113 5.沉井基础5.2 5.2 沉井的施工沉井的施工n旱地沉井施工：旱地沉井施工：平整场地，制造第一节沉井、拆平整场地，制造第一节沉井、拆模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。n水上筑岛：水上筑岛：水流速不大，水深水流速不大，水深34m时采用，砂时采用，砂岛应高出施工最高水位岛应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑沉以上，在岛上浇筑沉井。井。n浮运沉井：浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体可浮于

10、水面，就位后灌注砼入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。下沉至河床。7/14/202114 5.沉井基础5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工 铺垫木铺垫木 立模板绑钢筋立模板绑钢筋 注混凝土、养生注混凝土、养生 拆模及抽垫拆模及抽垫 土内模制造沉井刃土内模制造沉井刃脚脚n 清理场地清理场地图图5.10 5.10 制造第一节沉井实例制造第一节沉井实例n 制造第一节沉井制造第一节沉井7/14/202115 5.沉井基础n 拆模及抽垫拆模及抽垫 拆模顺序：拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、 刃脚面支撑及模板刃脚面支撑及模板

11、抽垫顺序：抽垫顺序：内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔1根撤根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工 图图5.11 5.11 沉井垫木沉井垫木（a a）圆形沉井垫木；（）圆形沉井垫木；（b b）矩形沉井垫木）矩形沉井垫木7/14/202116 5.沉井基础n 除土下沉除土下沉5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工图图5.12 5.12 除除 土土 下下 沉沉 示示 意意7/14/202117 5.沉井基础n 接高沉井接高沉井n 设置井顶防水围堰设置井顶防水围

12、堰 n 基底检验和处理基底检验和处理 n 封底封底n 井孔填充和顶板浇筑井孔填充和顶板浇筑 5.2.1 5.2.1 旱地沉井施工旱地沉井施工7/14/202118 5.沉井基础5.2.2 5.2.2 水中沉井施工水中沉井施工n 水中筑捣水中筑捣无围堰防护土岛无围堰防护土岛无围堰防护土岛无围堰防护土岛有围堰防护土岛有围堰防护土岛有围堰防护土岛有围堰防护土岛围堰筑岛围堰筑岛围堰筑岛围堰筑岛水流速不大，水深水流速不大，水深水流速不大，水深水流速不大，水深 3 34m4m时采用时采用时采用时采用图图5.13 5.13 水中筑岛下沉沉井水中筑岛下沉沉井7/14/202119 5.沉井基础n 浮运沉井浮运

13、沉井水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。壁为空体浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。 5.2.2 5.2.2 水中沉井施工水中沉井施工图图5.14 5.14 浮运沉井施工示意图浮运沉井施工示意图7/14/202120 5.沉井基础n 浮式沉井：浮式沉井：双壁钢壳双壁钢壳直径直径21.421.4米米 净高净高13.613.6米米 7/14/202121 5.沉井基础5.2.4 5.2.4 沉井下沉所遇问题及处理沉井下沉所遇问题及处理 n偏斜偏斜：沉井偏斜大多发生在下沉不深时，导致偏斜原因沉井偏斜大多发生在下沉

14、不深时，导致偏斜原因有多种；有多种；纠偏方法纠偏方法有：除土、压重、顶部施加水平力有：除土、压重、顶部施加水平力n难沉难沉：即沉井下沉过慢或停沉；原因（侧阻过大、踏面即沉井下沉过慢或停沉；原因（侧阻过大、踏面过大、孤石树根等）；过大、孤石树根等）；解决方法解决方法（射水、加重井壁、减（射水、加重井壁、减小踏面、小型爆破）小踏面、小型爆破）n突沉突沉：沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生于软土沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生于软土地区；地区；主要原因主要原因是井壁侧阻较小是井壁侧阻较小n流砂流砂：在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主要原因是土中

15、动水压力的水头梯度大于临界值；要原因是土中动水压力的水头梯度大于临界值；防治措防治措施施有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水7/14/202122 5.沉井基础n 主要内容：主要内容： 拟定外形尺寸、高度、壁厚拟定外形尺寸、高度、壁厚 视为天然地基上深基础的地基强度及变形验算视为天然地基上深基础的地基强度及变形验算 施工阶段刃脚、井壁的强度计算施工阶段刃脚、井壁的强度计算 使用阶段井壁及顶板、底板强度计算使用阶段井壁及顶板、底板强度计算 5.3 5.3 沉井的设计与计算沉井的设计与计算7/14/202123 5.沉井基础 沉井高度沉井高度 沉

16、井底面标高，主要根据上部荷载、水文地质条件沉井底面标高，主要根据上部荷载、水文地质条件及各土层的承载力等确定。及各土层的承载力等确定。 沉井作为基础，其顶面应埋入地面沉井作为基础，其顶面应埋入地面0.2m或地下水位或地下水位以下以下0.5m。 沉井平面形状和尺寸沉井平面形状和尺寸 沉井平面形状应根据上部建筑物的平面形状决定。沉井平面形状应根据上部建筑物的平面形状决定。 为防止下沉过程中少许偏斜对建筑物影响，要求留为防止下沉过程中少许偏斜对建筑物影响，要求留襟边，其宽度襟边，其宽度 下沉总深度的下沉总深度的2%，且不得小于，且不得小于20cm。5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井

17、作为整体深基础的计算n 沉井尺寸设计沉井尺寸设计7/14/202124 5.沉井基础 下沉系数下沉系数: 确定沉井的外形尺寸和壁厚时，应保证沉井在确定沉井的外形尺寸和壁厚时，应保证沉井在各种施工阶段能克服四壁摩阻力各种施工阶段能克服四壁摩阻力R1而顺利下沉，即要求而顺利下沉，即要求K1： G各种施工阶段沉井的自重；各种施工阶段沉井的自重；Rt沉井井壁土的摩阻力。沉井井壁土的摩阻力。 下沉系数下沉系数K1、抗浮稳定系数、抗浮稳定系数K2 抗浮稳定系数抗浮稳定系数:当沉井下沉到设计标高，砼封底并做好钢筋当沉井下沉到设计标高，砼封底并做好钢筋砼顶板、抽除井内积水后，而内部结构及设备尚未安装，井外砼顶

18、板、抽除井内积水后，而内部结构及设备尚未安装，井外地下水位达最高时，应考虑沉井的抗浮稳定，即要求地下水位达最高时，应考虑沉井的抗浮稳定，即要求K2：G沉井结构的自重；沉井结构的自重； P水对沉井的浮力，等于地下水位以下沉井排开同体积的水重水对沉井的浮力，等于地下水位以下沉井排开同体积的水重7/14/202125 5.沉井基础 地基强度：地基强度：沉井作为深基础时，一般要求下沉沉井作为深基础时，一般要求下沉至坚实土层或岩层上，且地基强度须满足：至坚实土层或岩层上，且地基强度须满足： F作用于沉井顶面处荷载作用于沉井顶面处荷载 G沉井自重沉井自重Rf井侧总摩阻力井侧总摩阻力Rj沉井底部地基土的总反

19、力沉井底部地基土的总反力Rj = fa A ( fa为基底土承载力特征值为基底土承载力特征值)F + G Rj + Rf n 沉井作为天然地基基础计算沉井作为天然地基基础计算式中：式中：5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202126 5.沉井基础 井侧总摩阻力井侧总摩阻力Rf：可假定井侧总摩阻力可假定井侧总摩阻力R Rf f沿深度成沿深度成梯形分布，距地面梯形分布，距地面5m5m范围内按三角形分布，范围内按三角形分布，5m5m以下为以下为常数，故总摩阻力为常数，故总摩阻力为Rf U (h2.5 ) q U沉井周长沉井周长 q单位面积摩阻力单位面积

20、摩阻力加权平均值，可按加权平均值，可按表表5-15-1取值。取值。图图5.15 5.15 井壁摩阻力分布假设井壁摩阻力分布假设式中：式中：5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202127 5.沉井基础基本假定：基本假定：地基土为弹性变形介质，水平向地基系数随深度地基土为弹性变形介质，水平向地基系数随深度成正比例增加成正比例增加( (即即m m法法) )不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力沉井刚度与土刚度之比为无限大，横向力作用下沉井刚度与土刚度之比为无限大，横向力作用下只产生转动而无挠曲变形只产生转动而无挠曲变形根据

21、基底地质情况，可分为非岩石地基和基底嵌根据基底地质情况，可分为非岩石地基和基底嵌入基岩内两种情况分析入基岩内两种情况分析n 考虑土体弹性抗力的沉井设计与计算考虑土体弹性抗力的沉井设计与计算5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202128 5.沉井基础n 非岩石地基非岩石地基 在在FH作用下，沉井将围绕位于地作用下，沉井将围绕位于地面下深度面下深度z0处点处点A转动转动角角则深度则深度z处沉井水平位移处沉井水平位移x为：为： 将水平力将水平力FH和偏心竖向力和偏心竖向力FV (=F G)等效为距基底作用高度等效为距基底作用高度为为的水平力的水平力FH

22、，即：，即： 图图图图5.16 5.16 5.16 5.16 非岩石地基计算示意非岩石地基计算示意非岩石地基计算示意非岩石地基计算示意x = (z0z)tan5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202129 5.沉井基础其中： Cz = mz C0 =mh即土的横向抗力沿深度呈二次抛物即土的横向抗力沿深度呈二次抛物线变化，若基底竖向地基系数线变化，若基底竖向地基系数C0不不变，沉井底面受到的抗力：变，沉井底面受到的抗力：zx =xCz =Cz (z0z)tan 沉井受到的沉井受到的横向抗力横向抗力zxzx式中式中C0按桩基计算方法确定，但不按桩基计

23、算方法确定，但不得小于得小于10 m0。图图图图5.17 5.17 5.17 5.17 非岩石地基计算示意非岩石地基计算示意非岩石地基计算示意非岩石地基计算示意5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202130 5.沉井基础上述各式上述各式z z0 0和和为未知数，可由静力平衡导得：为未知数，可由静力平衡导得： b1为基础计算宽度，为基础计算宽度，W为基底截面模量。为基底截面模量。联立求解得：联立求解得：其中：其中： 5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202131 5.沉井基础将此代入上述各式得土体横向

24、抗力：将此代入上述各式得土体横向抗力： 基底边缘处压应力：基底边缘处压应力： 式中式中A0为基底面积。为基底面积。离地面下深度离地面下深度z处截面弯矩为：处截面弯矩为：5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202132 5.沉井基础 基底嵌入基岩，在水平力和竖直偏心荷基底嵌入基岩，在水平力和竖直偏心荷载作用下，可假定基底不产生水平位移，载作用下，可假定基底不产生水平位移，故旋转中心故旋转中心A与基底中心重合，即与基底中心重合，即z0 = h。基底嵌入处将存在一水平阻力基底嵌入处将存在一水平阻力FR，其对，其对A点的力矩可忽略不计。由弯矩平衡得：点的力

25、矩可忽略不计。由弯矩平衡得：n 基底嵌入基岩内基底嵌入基岩内图图图图5.18 5.18 5.18 5.18 基底嵌入基岩内计算基底嵌入基岩内计算基底嵌入基岩内计算基底嵌入基岩内计算5.3.1 5.3.1 沉井作为整体深基础的计算沉井作为整体深基础的计算7/14/202133 5.沉井基础地面下深度地面下深度z z处截面上的弯矩为处截面上的弯矩为尚需注意尚需注意,当基础仅受偏心竖向力当基础仅受偏心竖向力FV作用时作用时,，上述各式，上述各式不能应用。此时应以不能应用。此时应以 M=FVe 代替上述各式中代替上述各式中FHh1，同理可，同理可导得上述两种情况下相应的计算公式。导得上述两种情况下相应

26、的计算公式。土体横向抗力土体横向抗力基底边缘处压应力基底边缘处压应力基底嵌入处水平阻力基底嵌入处水平阻力FR由由X= 0可得：可得：7/14/202134 5.沉井基础 = ( z0h2 ) tan+ 00为为h2范围内台身弹性挠曲变形引起的墩顶水平位移范围内台身弹性挠曲变形引起的墩顶水平位移其中：其中：FH、M为墩顶作用的水平力及弯矩为墩顶作用的水平力及弯矩n 墩台顶水平位移墩台顶水平位移计入基础实际刚度对地面处水平位移及转角的影响后计入基础实际刚度对地面处水平位移及转角的影响后(tan)，可写为：，可写为： = (z0 K1+ h2 K2) + 0K1、K2水平位移影响系数，根据水平位移影

27、响系数，根据h及及 /h查书表查书表5-2。墩台顶水平位移：墩台顶水平位移：7/14/202135 5.沉井基础 横向抗力横向抗力经验表明最大横向抗力大致在经验表明最大横向抗力大致在z = h/3和和z = h处，故处，故1 取决于上部结构形式的系数，一般取取决于上部结构形式的系数，一般取1=1，拱桥，拱桥1=0.7；2考虑恒载弯矩考虑恒载弯矩Mg对总弯矩对总弯矩M的影响系数，即的影响系数，即n 验算验算 要求要求zx应小于井周土的极限抗力值，而极限抗力以土应小于井周土的极限抗力值，而极限抗力以土压力表示，即：压力表示，即： zx PpPa 由朗金土压力理论可得：由朗金土压力理论可得：7/14

28、/202136 5.沉井基础 墩台顶水平位移墩台顶水平位移其中：其中：L为相邻跨中最小跨的跨度（为相邻跨中最小跨的跨度（m），当），当L25m，取，取L25m。 此外，对高而窄的沉井还应验算产生施工容许此外，对高而窄的沉井还应验算产生施工容许偏差时的影响。偏差时的影响。（cm）要求：要求： 基底基底应力应力max f ah要求：要求：7/14/202137 5.沉井基础在抽出垫木及挖土可能有不均匀等不利条件下，第一节在抽出垫木及挖土可能有不均匀等不利条件下，第一节井壁在自重作用下应按单支点、简支梁等验算井壁强度。井壁在自重作用下应按单支点、简支梁等验算井壁强度。n 第一节井壁的应力验算第一节井

29、壁的应力验算5.3.2 5.3.2 沉井施工过程的结构强度计算沉井施工过程的结构强度计算 排水除土下沉排水除土下沉 不排水除土下沉不排水除土下沉图图图图5.19 5.19 5.19 5.19 底节沉井支点布置示意底节沉井支点布置示意底节沉井支点布置示意底节沉井支点布置示意7/14/202138 5.沉井基础考虑下两种最不利情况：考虑下两种最不利情况： 刃脚外挠：刃脚外挠：沉井下沉至一沉井下沉至一半深度，上部井壁已全部加半深度，上部井壁已全部加高，刃脚入土高，刃脚入土1m1m。此时刃脚。此时刃脚斜面上土的横向推力向外作斜面上土的横向推力向外作用，产生向外挠曲。用，产生向外挠曲。刃脚内挠：刃脚内挠

30、：沉井下沉至接沉井下沉至接近设计标高，刃脚下土已掏近设计标高，刃脚下土已掏空，沉井自重全部由外侧摩空，沉井自重全部由外侧摩阻力承担。此时在外侧水、阻力承担。此时在外侧水、土压力作用下，使刃脚产生土压力作用下，使刃脚产生向内挠曲。向内挠曲。n 刃脚计算刃脚计算图图图图5.20 5.20 5.20 5.20 刃脚向外绕曲受力示意图刃脚向外绕曲受力示意图刃脚向外绕曲受力示意图刃脚向外绕曲受力示意图图图图图5.21 5.21 5.21 5.21 刃脚向内绕曲受力示意图刃脚向内绕曲受力示意图刃脚向内绕曲受力示意图刃脚向内绕曲受力示意图7/14/202139 5.沉井基础井壁的水平配筋井壁的水平配筋 下沉

31、到设计标高，刃脚下土已掏空，下沉到设计标高，刃脚下土已掏空，水、土压力最大，按水平框架计算内力。水、土压力最大，按水平框架计算内力。 井壁的竖直配筋井壁的竖直配筋 下沉到设计标高，刃脚下土已掏空，且下沉到设计标高，刃脚下土已掏空，且上部井壁被土夹住，下部似悬挂在土中上部井壁被土夹住，下部似悬挂在土中的最不利位置计算井壁拉力。的最不利位置计算井壁拉力。 等截面沉井产生的最大拉力等截面沉井产生的最大拉力max等于沉等于沉井自重的井自重的1/4，即，即t tmaxG/4，其位置在沉，其位置在沉井的井的h/2处。处。n 井壁计算井壁计算 此外，还应验算井壁在使用阶段中各种受力时的强度。此外，还应验算井

32、壁在使用阶段中各种受力时的强度。图图图图5.22 5.22 5.22 5.22 单孔矩形框架受力单孔矩形框架受力单孔矩形框架受力单孔矩形框架受力7/14/202140 5.沉井基础干封底：干封底：可按构造要求确定厚度，一般为可按构造要求确定厚度，一般为0.60.61.2m1.2m水下封底水下封底: :砼厚度由抗浮要求和强度条件确定砼厚度由抗浮要求和强度条件确定按按抗浮抗浮计算时，封底砼厚度作为沉井重量的一部分，应计算时，封底砼厚度作为沉井重量的一部分，应满足抗浮要求；满足抗浮要求；按按强度强度条件计算时，当封底砼达设计强度，井中水被抽条件计算时，当封底砼达设计强度，井中水被抽除，且未浇筑钢筋砼

33、底板时，将封底所受最大水压减去砼除，且未浇筑钢筋砼底板时，将封底所受最大水压减去砼自重作为荷载、素砼板承受水压来计算弯矩，验算强度。自重作为荷载、素砼板承受水压来计算弯矩，验算强度。计算模式：计算模式：底板底板可视为四边嵌固于井壁可视为四边嵌固于井壁( (或隔墙、格梁或隔墙、格梁) )上的单向或上的单向或双向板。荷载取最大水浮力或沉井最大自重时引起的反力。双向板。荷载取最大水浮力或沉井最大自重时引起的反力。顶板顶板按动、静荷载作用下的单向或双向板计算。按动、静荷载作用下的单向或双向板计算。n 封底砼及底板、顶板厚度计算封底砼及底板、顶板厚度计算7/14/202141 5.沉井基础地地下下连连续

34、续墙墙：成成槽槽机机沿沿着着深深基基础础或或地地下下构构筑筑物物周周边边，开开挖挖出出具具有有一一定定宽宽度度( (或或直直径径) )与与深深度度的的沟沟槽槽( (或或孔孔) )，在在槽槽内内设设置置钢钢筋筋笼笼，浇浇注注砼砼，筑筑成成一一个个单单元元的的墙墙段段。再再继继续续开开挖挖、浇浇筑筑砼砼，并并以以某某特特定定接接头头方方式式连连接接墙墙段段，形形成成一道连续的一道连续的n 概概 述述 作用作用: :基坑开挖时基坑开挖时防渗、挡土，邻近建防渗、挡土，邻近建筑物的支护，以及作筑物的支护，以及作为基础的一部分。为基础的一部分。5.5.2 5.5.2 地下连续墙地下连续墙现浇壁式地下钢筋砼

35、现浇壁式地下钢筋砼连续墙。连续墙。7/14/202142 5.沉井基础 优点优点 无噪音、无振动，适用于城市与密集建筑群中施工无噪音、无振动，适用于城市与密集建筑群中施工(法法国最小距离国最小距离0.5m，日本，日本0.2 m)； 土方量小土方量小,无需井点降水，造价低，施工速度快，适无需井点降水，造价低，施工速度快，适用于各种地质条件用于各种地质条件(如钢板桩难以进入砂卵石层和风化岩如钢板桩难以进入砂卵石层和风化岩)； 能防渗、截水、承重、挡土、抗滑、防爆等。能防渗、截水、承重、挡土、抗滑、防爆等。 缺点缺点 施工技术要求高，槽段接头质量控制比较复杂，小型施工技术要求高，槽段接头质量控制比较

36、复杂，小型工程造价较高，不适用于岩溶地区、粉、细砂地层。工程造价较高，不适用于岩溶地区、粉、细砂地层。5.5.2 5.5.2 地下连续墙地下连续墙7/14/202143 5.沉井基础 发展发展 逐渐广泛地应用预制桩式及板式地下连续墙，其墙逐渐广泛地应用预制桩式及板式地下连续墙，其墙面光滑、墙体质量好，强度高；面光滑、墙体质量好，强度高； 向大深度、高精度方向发展，日本液化天然气地下储向大深度、高精度方向发展，日本液化天然气地下储库工程施工深度达库工程施工深度达100m，施工垂直精度可达，施工垂直精度可达1/2000； 高分子聚合物泥浆的应用、废泥浆处理技术的实用化。高分子聚合物泥浆的应用、废泥

37、浆处理技术的实用化。 5.5.2 5.5.2 地下连续墙地下连续墙7/14/202144 5.沉井基础步骤：修筑导墙步骤：修筑导墙泥浆护壁泥浆护壁成槽成槽槽段连接槽段连接浇筑砼。浇筑砼。修筑导墙修筑导墙成槽施工前先开挖导沟，修筑钢筋砼成槽施工前先开挖导沟，修筑钢筋砼( (钢、木钢、木) )导墙，并设临导墙，并设临时支撑，其时支撑，其作用：作用：导向、容蓄泥浆，支撑设备荷载，维护表导向、容蓄泥浆，支撑设备荷载，维护表土稳定，防止槽口塌方。土稳定，防止槽口塌方。泥浆护壁泥浆护壁作用：作用：平衡水土压力，护壁、防渗、携渣、冷却润滑钻头。平衡水土压力，护壁、防渗、携渣、冷却润滑钻头。n n 地地下连续

38、墙下连续墙的施工的施工7/14/202145 5.沉井基础成槽成槽无粘性土、硬土和夹有孤石等较复杂地层可用无粘性土、硬土和夹有孤石等较复杂地层可用冲击式冲击式钻机钻机粘性土和粘性土和N20m时宜优先考虑时宜优先考虑采用多头钻机开槽，每段槽孔长可取采用多头钻机开槽，每段槽孔长可取68m，采用抓斗式，采用抓斗式或冲击式钻机成槽，每段长度可更大。墙体深度可达几十米。或冲击式钻机成槽，每段长度可更大。墙体深度可达几十米。7/14/202146 5.沉井基础 槽段的连接槽段的连接接头应满足受力和防渗要求。国内多接头应满足受力和防渗要求。国内多用接头管连接非刚性接头。在挖除单用接头管连接非刚性接头。在挖除

39、单元槽段土体后，在一端先吊放接头管，元槽段土体后，在一端先吊放接头管，再吊入钢筋笼，浇筑砼后逐渐拔出接再吊入钢筋笼，浇筑砼后逐渐拔出接头管，形成半圆形接头。头管，形成半圆形接头。图图图图5.24 5.24 5.24 5.24 槽段的连接槽段的连接槽段的连接槽段的连接 7/14/202147 5.沉井基础 槽段砼浇注槽段砼浇注 吊放钢筋笼前须检测槽段，槽吊放钢筋笼前须检测槽段，槽底淤泥厚应底淤泥厚应150250mm；制作、吊放钢筋笼；钢筋绑制作、吊放钢筋笼；钢筋绑扎一般可先用铅丝临时固定，扎一般可先用铅丝临时固定，再点焊焊条、拆除铅丝；再点焊焊条、拆除铅丝；浇灌水下砼浇灌水下砼:一般控制水灰比一

40、般控制水灰比在在0.6以内，以内，d25mm，塌落度，塌落度180200mm，尽量使用外掺，尽量使用外掺剂剂(如木质素如木质素)以减少水灰比，以减少水灰比，增大流动度，减少离析现象，增大流动度，减少离析现象，防止导管堵塞防止导管堵塞。7/14/202148 5.沉井基础需解决的问题需解决的问题考虑施工方法特点，决定结构的布置和构造。如平考虑施工方法特点，决定结构的布置和构造。如平面结构形式，立面支锚方式，埋设件的方法、墙段接面结构形式，立面支锚方式，埋设件的方法、墙段接头和墙面接头形式等。头和墙面接头形式等。 根据应用目的决定应用功能的计算。如基坑挖土根据应用目的决定应用功能的计算。如基坑挖土

41、防渗结构，根据受力情况决定结构尺寸和进行内力防渗结构，根据受力情况决定结构尺寸和进行内力计算；作为基础应用的墙，应进行容许承载力计算；计算；作为基础应用的墙，应进行容许承载力计算；对防渗帷幕墙进行渗透性计算等。对防渗帷幕墙进行渗透性计算等。n 地下连续墙的设计地下连续墙的设计7/14/202149 5.沉井基础 设计计算的主要内容设计计算的主要内容 墙体钢筋砼构造要求墙体钢筋砼构造要求主筋外侧宽与槽宽设计尺寸余量主筋外侧宽与槽宽设计尺寸余量140-200mm，保护层垫块高，保护层垫块高50mm.主筋应采用主筋应采用22-25mm的的变形钢筋，间距变形钢筋，间距4-6根根/m；水平；水平向用向用

42、12-16mm的变形钢筋，间的变形钢筋，间距距250mm，钢筋笼底部应距离，钢筋笼底部应距离设计槽底设计槽底300-500mm。钢筋笼过。钢筋笼过长时可分段制作吊装。长时可分段制作吊装。n 地下连续墙的设计地下连续墙的设计7/14/202150 5.沉井基础 设计计算的主要内容设计计算的主要内容 基坑稳定分析基坑稳定分析 坑底土体的隆起、管涌坑底土体的隆起、管涌 作用在墙体上的侧压力作用在墙体上的侧压力 静止、主动和被动土压力，多用朗金理论静止、主动和被动土压力，多用朗金理论 墙体的结构受力计算墙体的结构受力计算 墙背土压力、插入段土抗力、支承状态等，墙背土压力、插入段土抗力、支承状态等， 类似基坑支护方法类似基坑支护方法n 地下连续墙的设计地下连续墙的设计