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1、第六章第六章 沉井式结构沉井式结构 2023/1/202023/1/201 1第一节第一节 概述概述 第二节第二节 沉节结构设计沉节结构设计 第三节第三节 沉井的施工沉井的施工 第六章第六章 沉井式结构沉井式结构第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述qq 沉井的概念沉井的概念沉井的概念沉井的概念qq 沉井的特点沉井的特点沉井的特点沉井的特点qq 沉井类型沉井类型沉井类型沉井类型qq 沉井构造沉井构造沉井构造沉井构造 第二节第二节第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计沉井结构设计沉井结构设计 第三节第三节第三节第三节 沉井的施工沉井的施工沉井的施工沉井的施工 第六章第六章 沉井式结构沉井式结
2、构一、沉井的概念一、沉井的概念一、沉井的概念一、沉井的概念 沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物，利用结构自重沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物，利用结构自重沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物，利用结构自重沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物，利用结构自重作用而下沉入土，即在地面筑成的作用而下沉入土，即在地面筑成的作用而下沉入土，即在地面筑成的作用而下沉入土，即在地面筑成的“半成品半成品半成品半成品”沉入土中，沉入土中，沉入土中，沉入土中，在地下完成结构物施工。在地下完成结构物施工。在地下完成结构物施工。在地下完成结构物施工。q应用范围应用范围应用范围应用范围 沉井一般沉到较坚实的土层上，
3、充分利用深层土承载能力。沉井一般沉到较坚实的土层上，充分利用深层土承载能力。沉井一般沉到较坚实的土层上，充分利用深层土承载能力。沉井一般沉到较坚实的土层上，充分利用深层土承载能力。l l 深基础深基础深基础深基础:桥梁墩台基础、桥梁墩台基础、桥梁墩台基础、桥梁墩台基础、l l 地下结构：取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下地下结构：取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下地下结构：取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下地下结构：取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下仓库、盾构拼装井、矿井、地下其他构筑物仓库、盾构拼装井、矿井、地下其他构筑物仓库、盾构拼装井、矿井、地下其他构筑物仓库、盾
4、构拼装井、矿井、地下其他构筑物第一节第一节 概述概述q泰州长江大桥中塔沉井基础泰州长江大桥中塔沉井基础泰州长江大桥中塔沉井基础泰州长江大桥中塔沉井基础 沉井基础长沉井基础长沉井基础长沉井基础长58585858米，宽米，宽米，宽米，宽44444444米，总高度为米，总高度为米，总高度为米，总高度为76767676米，沉井沉入米，沉井沉入米，沉井沉入米，沉井沉入19191919米深水和米深水和米深水和米深水和55555555米河床覆盖层，封底混凝土厚米河床覆盖层，封底混凝土厚米河床覆盖层，封底混凝土厚米河床覆盖层，封底混凝土厚11m.11m.11m.11m.第一节第一节 概述概述日本明石海峡大桥，
5、最大施日本明石海峡大桥，最大施日本明石海峡大桥，最大施日本明石海峡大桥，最大施工水深工水深工水深工水深60m60m60m60m，两主塔分别采用，两主塔分别采用，两主塔分别采用，两主塔分别采用直径直径直径直径80m*80m*80m*80m*高高高高70m70m70m70m和和和和78m*67m78m*67m78m*67m78m*67m的的的的浮式钢壳沉井，壁厚浮式钢壳沉井，壁厚浮式钢壳沉井，壁厚浮式钢壳沉井，壁厚12m12m12m12m，分，分，分，分为为为为16161616个舱，是目前规模最大个舱，是目前规模最大个舱，是目前规模最大个舱，是目前规模最大的桥梁沉井基础的桥梁沉井基础的桥梁沉井基础
6、的桥梁沉井基础 p国外采用沉井基础的桥梁国外采用沉井基础的桥梁 第一节第一节 概述概述q宝山钢铁厂取水泵房宝山钢铁厂取水泵房宝山钢铁厂取水泵房宝山钢铁厂取水泵房 第一节第一节 概述概述二、沉井的特点二、沉井的特点二、沉井的特点二、沉井的特点q 优点优点优点优点l l埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载；埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载；埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载；埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载；l l下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工；下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工；下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁
7、，简化了施工；下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工；l l沉井施工时对邻近建筑物影响较小。沉井施工时对邻近建筑物影响较小。沉井施工时对邻近建筑物影响较小。沉井施工时对邻近建筑物影响较小。q缺点缺点缺点缺点l l施工期较长施工期较长施工期较长施工期较长 ；l l施工技术要求高；施工技术要求高；施工技术要求高；施工技术要求高；l l施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。第一节第一节 概述概述三、沉井分类三、沉井分类三、沉井分类三、沉井分类qq按平面形状按平面
8、形状按平面形状按平面形状圆形圆形圆形圆形:制作简单、易于控制下沉、受力性能好、制作简单、易于控制下沉、受力性能好、制作简单、易于控制下沉、受力性能好、制作简单、易于控制下沉、受力性能好、周长小，侧面摩擦力小、对周围的土体扰动小周长小，侧面摩擦力小、对周围的土体扰动小周长小，侧面摩擦力小、对周围的土体扰动小周长小，侧面摩擦力小、对周围的土体扰动小 建筑面积不能充分利用建筑面积不能充分利用建筑面积不能充分利用建筑面积不能充分利用方形、矩形：方形、矩形：方形、矩形：方形、矩形：制作方便、水平压力产生弯矩，使用方便制作方便、水平压力产生弯矩，使用方便制作方便、水平压力产生弯矩，使用方便制作方便、水平压
9、力产生弯矩，使用方便 受力情况不好、对周围土体扰动大、土压力和摩擦力不均匀受力情况不好、对周围土体扰动大、土压力和摩擦力不均匀受力情况不好、对周围土体扰动大、土压力和摩擦力不均匀受力情况不好、对周围土体扰动大、土压力和摩擦力不均匀两孔、多孔：两孔、多孔：两孔、多孔：两孔、多孔：孔间有隔墙或横梁，改变井壁和底板的受力状况孔间有隔墙或横梁，改变井壁和底板的受力状况孔间有隔墙或横梁，改变井壁和底板的受力状况孔间有隔墙或横梁，改变井壁和底板的受力状况 施工易于控制、多适用于平面尺寸大的沉井施工易于控制、多适用于平面尺寸大的沉井施工易于控制、多适用于平面尺寸大的沉井施工易于控制、多适用于平面尺寸大的沉井
10、椭圆形：椭圆形：椭圆形：椭圆形：对水流阻力小，多用于桥梁墩台基础、江心泵站对水流阻力小，多用于桥梁墩台基础、江心泵站对水流阻力小，多用于桥梁墩台基础、江心泵站对水流阻力小，多用于桥梁墩台基础、江心泵站多边形、多孔井字形多边形、多孔井字形多边形、多孔井字形多边形、多孔井字形一、概述一、概述三三三三 沉井分类沉井分类沉井分类沉井分类qq按竖向剖面形状按竖向剖面形状按竖向剖面形状按竖向剖面形状圆柱形：圆柱形：圆柱形：圆柱形：不易发生倾斜、对周围土体扰动小不易发生倾斜、对周围土体扰动小不易发生倾斜、对周围土体扰动小不易发生倾斜、对周围土体扰动小 侧向摩擦力大、井壁容易拉裂侧向摩擦力大、井壁容易拉裂侧向
11、摩擦力大、井壁容易拉裂侧向摩擦力大、井壁容易拉裂 多用于入土不深、土质松散情况多用于入土不深、土质松散情况多用于入土不深、土质松散情况多用于入土不深、土质松散情况阶梯形：阶梯形：阶梯形：阶梯形：外壁阶梯形：减小摩擦力、扰动大、节省材料外壁阶梯形：减小摩擦力、扰动大、节省材料外壁阶梯形：减小摩擦力、扰动大、节省材料外壁阶梯形：减小摩擦力、扰动大、节省材料内壁阶梯形：节省材料、减小扰动、避免下沉过快内壁阶梯形：节省材料、减小扰动、避免下沉过快内壁阶梯形：节省材料、减小扰动、避免下沉过快内壁阶梯形：节省材料、减小扰动、避免下沉过快一、概述一、概述l混凝土沉井混凝土沉井l钢筋混凝士沉井钢筋混凝士沉井l
12、钢壳沉井钢壳沉井p按沉井的建筑材科的分类按沉井的建筑材科的分类l隧道连续沉井隧道连续沉井隧道连续沉井隧道连续沉井 p按沉井的构造形式按沉井的构造形式:q单独沉井单独沉井单独沉井单独沉井 平战结合用的人防工事沉井平战结合用的人防工事沉井平战结合用的人防工事沉井平战结合用的人防工事沉井 三、沉井图例三、沉井图例 四、沉井的构造四、沉井的构造 q井壁井壁沉井的主要部分，要有足够的强度和厚度。沉井的主要部分，要有足够的强度和厚度。沉井的主要部分，要有足够的强度和厚度。沉井的主要部分，要有足够的强度和厚度。井壁厚度决定于沉井大小、下沉深度以及土壤的力学性井壁厚度决定于沉井大小、下沉深度以及土壤的力学性井
13、壁厚度决定于沉井大小、下沉深度以及土壤的力学性井壁厚度决定于沉井大小、下沉深度以及土壤的力学性质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉qq 井壁断面形式的选择井壁断面形式的选择井壁断面形式的选择井壁断面形式的选择qq土质松软、摩擦力小、下沉深度小土质松软、摩擦力小、下沉深度小土质松软、摩擦力小、下沉深度小土质松软、摩擦力小、下沉深度小 直墙式直墙式直墙式直墙式qq土质松软、下沉深度深土质松软、下沉深度深土质松软、下沉深度深土质松软、下沉深度深 井壁外侧直线形内侧阶梯形井壁外侧直线形内侧阶梯形井壁外侧
14、直线形内侧阶梯形井壁外侧直线形内侧阶梯形qq土质密实、下沉深度大土质密实、下沉深度大土质密实、下沉深度大土质密实、下沉深度大 外壁做成阶梯形井壁外壁做成阶梯形井壁外壁做成阶梯形井壁外壁做成阶梯形井壁 qq减小摩擦力的措施减小摩擦力的措施减小摩擦力的措施减小摩擦力的措施触变泥浆润滑、壁外喷射高压空气触变泥浆润滑、壁外喷射高压空气触变泥浆润滑、壁外喷射高压空气触变泥浆润滑、壁外喷射高压空气二、沉井的构造二、沉井的构造 q刃脚刃脚 井壁最下端一般都做成刀刃状的井壁最下端一般都做成刀刃状的井壁最下端一般都做成刀刃状的井壁最下端一般都做成刀刃状的“刃脚刃脚刃脚刃脚”。刃脚的主要功用是减少下沉阻力。刃脚的
15、主要功用是减少下沉阻力。刃脚的主要功用是减少下沉阻力。刃脚的主要功用是减少下沉阻力。刃脚还应具有一定的强度，以免下沉过程中损坏。刃脚还应具有一定的强度，以免下沉过程中损坏。刃脚还应具有一定的强度，以免下沉过程中损坏。刃脚还应具有一定的强度，以免下沉过程中损坏。qq刃脚形式的选择刃脚形式的选择刃脚形式的选择刃脚形式的选择qq踏面宽度踏面宽度踏面宽度踏面宽度 10 10 10 1030303030 qq刃脚内侧的倾角一般为刃脚内侧的倾角一般为刃脚内侧的倾角一般为刃脚内侧的倾角一般为 qq刃脚的高度当沉井湿封底时，取刃脚的高度当沉井湿封底时，取刃脚的高度当沉井湿封底时，取刃脚的高度当沉井湿封底时，取
16、1.51.51.51.5m m m m左右，干封底时，左右，干封底时，左右，干封底时，左右，干封底时，取取取取0.60.60.60.6m m m m左右。左右。左右。左右。二、沉井的构造二、沉井的构造 q内隔墙内隔墙 内隔墙内隔墙内隔墙内隔墙 增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径把把把把整整整整个个个个沉沉沉沉井井井井分分分分隔隔隔隔成成成成多多多多个个个个施施施施工工工工井井井井孔孔孔孔（取取取取土土土土井井井井），使使使使挖挖挖挖土土土土和和和和下沉可以较均衡地进行，
17、也便于沉井偏斜时的纠偏。下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。qq隔墙的厚度一般为隔墙的厚度一般为隔墙的厚度一般为隔墙的厚度一般为0.50.50.50.5m m m m左右。隔墙下部应设过人孔，供施左右。隔墙下部应设过人孔，供施左右。隔墙下部应设过人孔，供施左右。隔墙下部应设过人孔，供施工人员于各取土井间往来之用。人孔的尺寸一般为工人员于各取土井间往来之用。人孔的尺寸一般为工人员于各取土井间往来之用。人孔的尺寸一般为工人员于各取土井间往来之用。人孔的尺寸一般为0.81.20.81.20.81.2
18、0.81.2m m m m1.11.11.11.11.2m1.2m1.2m1.2m左右。左右。左右。左右。二、沉井的构造二、沉井的构造 q封底及顶盖封底及顶盖 当当当当沉沉沉沉井井井井下下下下沉沉沉沉到到到到设设设设计计计计标标标标高高高高，经经经经过过过过技技技技术术术术检检检检验验验验并并并并对对对对坑坑坑坑底底底底清清清清理理理理后后后后，即可封底，以防止地下水渗入井内。即可封底，以防止地下水渗入井内。即可封底，以防止地下水渗入井内。即可封底，以防止地下水渗入井内。封底可分湿封底（即水下灌筑混凝土）和干封封底两种。封底可分湿封底（即水下灌筑混凝土）和干封封底两种。封底可分湿封底（即水下灌
19、筑混凝土）和干封封底两种。封底可分湿封底（即水下灌筑混凝土）和干封封底两种。封底完毕，待混凝土结硬后在上方浇筑钢筋混凝土底板。封底完毕，待混凝土结硬后在上方浇筑钢筋混凝土底板。封底完毕，待混凝土结硬后在上方浇筑钢筋混凝土底板。封底完毕，待混凝土结硬后在上方浇筑钢筋混凝土底板。当沉井作为地下结构物时多采用钢筋混凝土顶板。当沉井作为地下结构物时多采用钢筋混凝土顶板。当沉井作为地下结构物时多采用钢筋混凝土顶板。当沉井作为地下结构物时多采用钢筋混凝土顶板。二、沉井的构造二、沉井的构造 q底梁和框架底梁和框架底梁和框架底梁和框架 qq在在在在比比比比较较较较大大大大型型型型的的的的沉沉沉沉井井井井中中中
20、中，由由由由于于于于使使使使用用用用要要要要求求求求，不不不不能能能能设设设设置置置置内内内内隔隔隔隔墙墙墙墙，则则则则可可可可在在在在沉沉沉沉井井井井底底底底部部部部增增增增设设设设底底底底梁梁梁梁，并并并并构构构构成成成成框框框框架架架架以以以以增增增增加加加加沉沉沉沉井井井井在在在在施施施施工工工工下下下下沉沉沉沉阶段和使用阶段的整体刚度。阶段和使用阶段的整体刚度。阶段和使用阶段的整体刚度。阶段和使用阶段的整体刚度。qq沉沉沉沉井井井井高高高高度度度度较较较较大大大大，常常常常于于于于井井井井壁壁壁壁不不不不同同同同高高高高度度度度设设设设置置置置若若若若干干干干道道道道由由由由纵纵纵纵
21、横横横横大大大大梁梁梁梁组组组组成成成成的的的的水水水水平平平平框框框框架架架架，减减减减少少少少井井井井壁壁壁壁（于于于于顶顶顶顶、底底底底板板板板之之之之间间间间）的的的的跨跨跨跨度度度度，使使使使整整整整个沉井结构布置合理、经济。个沉井结构布置合理、经济。个沉井结构布置合理、经济。个沉井结构布置合理、经济。qq在在在在松松松松软软软软地地地地层层层层中中中中沉沉沉沉井井井井，底底底底梁梁梁梁的的的的设设设设置置置置还还还还可可可可以以以以防防防防止止止止沉沉沉沉井井井井“突突突突沉沉沉沉”和和和和“超沉超沉超沉超沉”，便于纠偏和分格封底，以争取采用干封底。，便于纠偏和分格封底，以争取采用
22、干封底。，便于纠偏和分格封底，以争取采用干封底。，便于纠偏和分格封底，以争取采用干封底。qq纵纵纵纵横横横横底底底底梁梁梁梁不不不不宜宜宜宜过过过过多多多多，以以以以免免免免增增增增加加加加结结结结构构构构造造造造价价价价，施施施施工工工工费费费费时时时时，甚甚甚甚至至至至增增增增大阻力，影响下沉。大阻力，影响下沉。大阻力，影响下沉。大阻力，影响下沉。二、沉井的构造二、沉井的构造 第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述第二节第二节第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计沉井结构设计沉井结构设计qq 沉井结构设计的主要环节沉井结构设计的主要环节沉井结构设计的主要环节沉井结构设计的主要环节qq
23、沉井的结构计算沉井的结构计算沉井的结构计算沉井的结构计算第三节第三节第三节第三节 沉井的施工沉井的施工沉井的施工沉井的施工 第六章第六章 沉井式结构沉井式结构（一）沉井建筑平面布置的确定；（一）沉井建筑平面布置的确定；（一）沉井建筑平面布置的确定；（一）沉井建筑平面布置的确定；（二）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。（二）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。（二）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。（二）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。1.1.1.1.参参参参考考考考已已已已建建建建类类类类似似似似的的的的沉沉沉沉井井井井结结结结构构构构，初初初初定定定定沉沉沉沉井井井井的的的的几几几几
24、个个个个主主主主要要要要尺尺尺尺寸寸寸寸，估估估估算算算算下下下下沉沉沉沉系系系系数数数数，以控制沉速；以控制沉速；以控制沉速；以控制沉速；2.2.2.2.估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。.（三）施工阶段强度计算（三）施工阶段强度计算（三）施工阶段强度计算（三）施工阶段强度计算1 1 1 1井壁板的内力计算；井壁板的内力计算；井壁板的内力计算；井壁板的内力计算；2 2 2 2刃脚的挠曲计算；刃脚的挠曲计算；刃脚的挠曲计算；刃脚的挠曲计算；3 3 3 3底横梁、顶横梁的
25、内力计算；底横梁、顶横梁的内力计算；底横梁、顶横梁的内力计算；底横梁、顶横梁的内力计算；一、沉井结构设计的主要环节一、沉井结构设计的主要环节 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计（四）使用阶段的强度计算（包括承受动载）（四）使用阶段的强度计算（包括承受动载）（四）使用阶段的强度计算（包括承受动载）（四）使用阶段的强度计算（包括承受动载）1 1 1 1按封闭框架（水平方向的或垂直方向的）或圆池结构来计按封闭框架（水平方向的或垂直方向的）或圆池结构来计按封闭框架（水平方向的或垂直方向的）或圆池结构来计按封闭框架（水平方向的或垂直方向的）或圆池结构来计 算井壁并配筋；算井壁并配筋；算井壁并配筋；算
26、井壁并配筋；2 2 2 2顶板及底板的内力计算及配筋。顶板及底板的内力计算及配筋。顶板及底板的内力计算及配筋。顶板及底板的内力计算及配筋。3.3.3.3.地基强度和变形验算。地基强度和变形验算。地基强度和变形验算。地基强度和变形验算。一、沉井结构设计计算主要环节一、沉井结构设计计算主要环节 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计（一）沉井尺寸的估算（一）沉井尺寸的估算（一）沉井尺寸的估算（一）沉井尺寸的估算（二）下沉系数的计算（二）下沉系数的计算（二）下沉系数的计算（二）下沉系数的计算（三）抗浮系数的计算（三）抗浮系数的计算（三）抗浮系数的计算（三）抗浮系数的计算（四）荷载计算（四）荷载计算（
27、四）荷载计算（四）荷载计算（五）施工阶段的强度计算（五）施工阶段的强度计算（五）施工阶段的强度计算（五）施工阶段的强度计算平面框架内力和截面设计、刃脚内力和截面设计、井壁内力和截面设计平面框架内力和截面设计、刃脚内力和截面设计、井壁内力和截面设计平面框架内力和截面设计、刃脚内力和截面设计、井壁内力和截面设计平面框架内力和截面设计、刃脚内力和截面设计、井壁内力和截面设计底梁设计、封底混凝土厚度和底板内力和截面设计底梁设计、封底混凝土厚度和底板内力和截面设计底梁设计、封底混凝土厚度和底板内力和截面设计底梁设计、封底混凝土厚度和底板内力和截面设计（六）使用阶段的强度计算（六）使用阶段的强度计算（六）
28、使用阶段的强度计算（六）使用阶段的强度计算沉井结构在使用阶段的强度验算、地基强度和变形验算沉井结构在使用阶段的强度验算、地基强度和变形验算沉井结构在使用阶段的强度验算、地基强度和变形验算沉井结构在使用阶段的强度验算、地基强度和变形验算沉井抗浮、抗滑移和抗倾覆稳定性验算沉井抗浮、抗滑移和抗倾覆稳定性验算沉井抗浮、抗滑移和抗倾覆稳定性验算沉井抗浮、抗滑移和抗倾覆稳定性验算二、沉井结构计算的主要内容二、沉井结构计算的主要内容第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计（一）沉井下沉系数的确定（一）沉井下沉系数的确定（一）沉井下沉系数的确定（一）沉井下沉系数的确定q下沉系数计算公式下沉系数计算公式下沉系数计
29、算公式下沉系数计算公式 G G 沉井在施工阶段自重，井壁沉井在施工阶段自重，井壁+上、下横梁上、下横梁+隔墙隔墙+临时钢封门，不排水下临时钢封门，不排水下沉时为沉时为G-BG-B。R Rr r 刃角踏面下正面阻力之和，与土质情况有关；刃角踏面下正面阻力之和，与土质情况有关；R Rf f 井壁与土层的总摩擦力。井壁与土层的总摩擦力。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计q井壁摩擦力的假定井壁摩擦力的假定井壁摩擦力的假定井壁摩擦力的假定qq在深度在深度在深度在深度0 0 0 05 5 5 5m m m m范围内单位面积摩擦力按三角形分布，范围内单位面积摩擦力按三角形分布，范围内单位面积摩擦力按三角
30、形分布，范围内单位面积摩擦力按三角形分布，5 5 5 5m m m m以以以以下为常数下为常数下为常数下为常数 q取入土全深范围内为常数的假定取入土全深范围内为常数的假定 q摩擦力不仅与土的种类有关，还与土的埋藏深度有关摩擦力不仅与土的种类有关，还与土的埋藏深度有关第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计qq例例例例 计算某连续沉井（两端无钢封门）下沉接近设计标高时的下沉系数。计算某连续沉井（两端无钢封门）下沉接近设计标高时的下沉系数。计算某连续沉井（两端无钢封门）下沉接近设计标高时的下沉系数。计算某连续沉井（两端无钢封门）下沉接近设计标高时的下沉系数。（井壁平均极限摩擦力为井壁平均极限摩擦力为
31、井壁平均极限摩擦力为井壁平均极限摩擦力为1515kNkN/，刃脚极限正面阻力，刃脚极限正面阻力，刃脚极限正面阻力，刃脚极限正面阻力 10 100 0 kNkN/，结构，结构，结构，结构尺寸见下表。）尺寸见下表。）尺寸见下表。）尺寸见下表。）序序号号 构构 件件 数数 量量 高高（m m）宽宽（m m）长长（m m）材料比材料比重重/kN/kN/1 12 2 3 3井壁井壁中间底横梁中间底横梁两端底横梁两端底横梁中间顶横梁中间顶横梁两端顶横梁两端顶横梁 2 23 32 23 32 2 7.67.61.21.21.21.20.60.60.6 0.6 0.80.80.70.70.80.80.70.7
32、0.8 0.8 28.028.012.212.212.212.212.212.212.2 12.2 2 26 62 26 62 26 62 26 62 26 6 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计序序号号 构构 件件 数数 量量 高高（m m）宽宽（m m）长长（m m）材料比材料比重重/kN/kN/重量重量1 12 2 3 3井壁井壁中间底横梁中间底横梁两端底横梁两端底横梁中间顶横梁中间顶横梁两端顶横梁两端顶横梁 2 23 32 23 32 2 7.67.61.21.21.21.20.60.60.6 0.6 0.80.80.70.70.80.80.70.70.8 0.8 28.028.0
33、12.212.212.212.212.212.212.2 12.2 2 26 62 26 626262 26 62 26 6 8 88528527 79999609609400400305 305 沉井自重沉井自重 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计 解：解：解：解：1)1)1)1)计算沉井自重计算沉井自重计算沉井自重计算沉井自重G G G G2)2)2)2)土对井壁总摩擦力土对井壁总摩擦力土对井壁总摩擦力土对井壁总摩擦力 3)3)刃脚阻力刃脚阻力 刃脚底面接触面积刃脚底面接触面积 刃脚土极限阻力刃脚土极限阻力 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计抗浮系数抗浮系数抗浮系数抗浮系数 （二）
34、沉井施工期间的抗浮稳定验算（二）沉井施工期间的抗浮稳定验算 抗浮系数的大小由底板厚度来调整抗浮系数的大小由底板厚度来调整沉沉井井上上浮浮时时土土的的极极限限摩摩擦擦力力很很大大，而而一一般般设设计计估估用用的的数数值值往往往偏小，往偏小，因此因此在验算上浮稳定时以计入井壁摩擦力较为合理；在验算上浮稳定时以计入井壁摩擦力较为合理；在在粘粘性性土土中中，因因它它的的渗渗透透系系数数很很小小，地地下下水水补补结结非非常常缓缓慢慢，沉沉井井的的浮浮升升也也必必然然极极为为缓缓慢慢，在在发发生生明明显显浮浮升升之之前前，内内部部结结构、设备、顶盖等重量已经作用上去，故不再存在浮升问题。构、设备、顶盖等重
35、量已经作用上去，故不再存在浮升问题。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计例例例例 验算大型圆形沉井的验算大型圆形沉井的验算大型圆形沉井的验算大型圆形沉井的“抗浮系数抗浮系数抗浮系数抗浮系数”。已已知知沉沉井井直直径径D=68mD=68m，底底板板浇浇毕毕后后的的沉沉井井自自重重为为65010650100kN0kN，井井壁壁土土壤壤间间摩摩擦擦力力f f0 0=20kN/m=20kN/m2 2，5m5m内内按按三三角角形形分分布布，沉沉井井入入土深度为土深度为h h0 0=25m=25m，封底时的地下水静水头封底时的地下水静水头H=24mH=24m。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计解：解
36、：解：解：井壁侧面摩擦力井壁侧面摩擦力浮力浮力 施工阶段（底板浇比后）之抗浮稳定验算施工阶段（底板浇比后）之抗浮稳定验算 采取措施：增加重量、减小浮力采取措施：增加重量、减小浮力 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计第一种情况第一种情况第一种情况第一种情况:在刚开始下沉时在刚开始下沉时在刚开始下沉时在刚开始下沉时 （三）刃脚计算（三）刃脚计算 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计 刃脚受力向外挠曲刃脚受力向外挠曲刃脚受力向外挠曲刃脚受力向外挠曲,通过计算配置内侧竖直钢筋。通过计算配置内侧竖直钢筋。通过计算配置内侧竖直钢筋。通过计算配置内侧竖直钢筋。第一种情况第一种情况第一种情况第一种情况
37、刃脚向外挠曲的计算（配置内侧竖直钢筋）刃脚向外挠曲的计算（配置内侧竖直钢筋）刃脚向外挠曲的计算（配置内侧竖直钢筋）刃脚向外挠曲的计算（配置内侧竖直钢筋）沿井壁周边取沿井壁周边取1.01.0m m宽的截条作为计算单元宽的截条作为计算单元 计计算算井井壁壁自自重重沿沿井井壁壁周周长长单单位位宽宽度度上上的的沉沉井井自自重重（按按全全井高度计算），不排水挖土时应扣除浸入水中部分的浮力；井高度计算），不排水挖土时应扣除浸入水中部分的浮力；计算刃脚自重计算刃脚自重 计算刃脚上的水、土压力计算刃脚上的水、土压力主动土压力可按朗金理论计算主动土压力可按朗金理论计算 计算刃脚上的土对井壁的摩擦力计算刃脚上的土
38、对井壁的摩擦力 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计计算刃脚下土的反力，计算刃脚下土的反力，即踏面上土反力和斜面上土反力即踏面上土反力和斜面上土反力第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计确定刃脚内侧竖直钢筋确定刃脚内侧竖直钢筋 按按以以上上所所求求得得作作用用在在刃刃脚脚上上的的各各个个外外力力的的大大小小、方方向向和和作作用用点点后后，即即可可求求对对刃刃脚脚根根部部m-nm-n截截面面上上的的轴轴向向力力N N、剪剪力力Q Q以以及及对对截截面面中中心心点点的的力力矩矩M M。然然后后根根据据M M、Q Q、N N的的大大小小计算刃脚内侧的竖直钢筋，计算刃脚内侧的竖直钢筋，分次沉降的沉井
39、的计算分次沉降的沉井的计算 最不利的阶段最不利的阶段 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计 例例例例 设设设设某某某某矩矩矩矩形形形形沉沉沉沉井井井井封封封封底底底底前前前前井井井井自自自自重重重重27786277862778627786kNkNkNkN，井井井井壁壁壁壁周周周周长长长长为为为为2 2 2 2（2032203220322032m m m m）=104m=104m=104m=104m。井井井井高高高高8.158.158.158.15m m m m，一一一一次次次次下下下下沉沉沉沉，试试试试求求求求沉沉沉沉井井井井刚刚刚刚开开开开始始始始下沉时刃脚向外挠曲所需的竖直钢筋的数量下沉
40、时刃脚向外挠曲所需的竖直钢筋的数量下沉时刃脚向外挠曲所需的竖直钢筋的数量下沉时刃脚向外挠曲所需的竖直钢筋的数量踏面宽踏面宽踏面宽踏面宽a=35a=35a=35a=35，b=45b=45b=45b=45，刃脚高刃脚高刃脚高刃脚高80808080。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计求单位周长上沉井自重求单位周长上沉井自重求单位周长上沉井自重求单位周长上沉井自重 三、刃脚计算三、刃脚计算 斜面下土的竖直反力斜面下土的竖直反力 作用在斜面上的水平反力作用在斜面上的水平反力 对截面对截面对截面对截面m-nm-nm-nm-n中点中点中点中点0 0 0 0的弯矩的弯矩的弯矩的弯矩M M M M为为为为三
41、、刃脚计算三、刃脚计算 由由于于弯弯矩矩甚甚小小，仅仅需需按按构构造造配配筋筋即可，选用即可，选用 第二种情况，沉到设计标高第二种情况，沉到设计标高第二种情况，沉到设计标高第二种情况，沉到设计标高 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计刃脚向内挠曲，通过计算配置内侧竖直钢筋。刃脚向内挠曲，通过计算配置内侧竖直钢筋。刃脚向内挠曲，通过计算配置内侧竖直钢筋。刃脚向内挠曲，通过计算配置内侧竖直钢筋。刃脚向内挠曲计算，起决定性作用是刃脚外侧水土压力刃脚向内挠曲计算，起决定性作用是刃脚外侧水土压力刃脚向内挠曲计算，起决定性作用是刃脚外侧水土压力刃脚向内挠曲计算，起决定性作用是刃脚外侧水土压力W W W
42、W及及及及E E E E。（一）土压力按主动土压力计算；（一）土压力按主动土压力计算；（一）土压力按主动土压力计算；（一）土压力按主动土压力计算；（二）水压力可按下列情况计算（二）水压力可按下列情况计算（二）水压力可按下列情况计算（二）水压力可按下列情况计算（1 1 1 1）不不不不排排排排水水水水下下下下沉沉沉沉，井井井井壁壁壁壁外外外外侧侧侧侧水水水水压压压压力力力力值值值值按按按按100%100%100%100%计计计计算算算算，内内内内侧侧侧侧水水水水压压压压力力力力值一般按值一般按值一般按值一般按50%50%50%50%计算，但也可按施工中可能出现的水头差计算；计算，但也可按施工中可
43、能出现的水头差计算；计算，但也可按施工中可能出现的水头差计算；计算，但也可按施工中可能出现的水头差计算；（2 2 2 2）排排排排水水水水下下下下沉沉沉沉，在在在在不不不不透透透透水水水水的的的的土土土土中中中中，可可可可按按按按静静静静水水水水压压压压力力力力的的的的70%70%70%70%计计计计算算算算；在在在在透透透透水水水水土土土土中中中中，可可可可按按按按静静静静水水水水压压压压力力力力的的的的100%100%100%100%计计计计算算算算。水水水水土土土土压压压压力力力力求求求求出出出出后后后后即即即即可求得根部截面可求得根部截面可求得根部截面可求得根部截面m-nm-nm-nm
44、-n处的弯矩处的弯矩处的弯矩处的弯矩M M M M和剪力和剪力和剪力和剪力Q Q Q Q、轴力轴力轴力轴力N N N N。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计1 1 1 1 沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算 （四）施工阶段井壁计算（四）施工阶段井壁计算 第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计（1 1 1 1）沉井支承在两点沉井支承在两点沉井支承在两点沉井支承在两点“定位垫木定位垫木定位垫木定位垫木”上时上时上时上时 井壁的高度和长度比较，井壁的高度和长度比较
45、，井壁的高度和长度比较，井壁的高度和长度比较，相差不多，相差不多，相差不多，相差不多，按简支梁近似计算。按简支梁近似计算。按简支梁近似计算。按简支梁近似计算。1 1 1 1 沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算 （2 2 2 2）沉井支承在三支点上时沉井支承在三支点上时沉井支承在三支点上时沉井支承在三支点上时 中间回填的砂子起到支撑作用。中间回填的砂子起到支撑作用。中间回填的砂子起到支撑作用。中间回填的砂子起到支撑作用。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计1 1
46、 1 1沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井在竖直平面内的受弯计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算沉井抽承垫木计算 （3 3 3 3）圆形沉井一般按支承于相互垂直的直径方向的四个支点圆形沉井一般按支承于相互垂直的直径方向的四个支点圆形沉井一般按支承于相互垂直的直径方向的四个支点圆形沉井一般按支承于相互垂直的直径方向的四个支点 计算内力可以直接查表。计算内力可以直接查表。计算内力可以直接查表。计算内力可以直接查表。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计2 2 2 2 井壁垂直受拉计算井壁垂直受拉计算井壁垂直受拉计算井壁垂直受拉计算井壁
47、竖直钢筋验算井壁竖直钢筋验算井壁竖直钢筋验算井壁竖直钢筋验算 沉沉沉沉井井井井偏偏偏偏斜斜斜斜之之之之后后后后，必必必必须须须须及及及及时时时时纠纠纠纠偏偏偏偏，此此此此时时时时产产产产生生生生了了了了纵纵纵纵向向向向弯弯弯弯曲曲曲曲并并并并使使使使井壁受到垂直方向拉力。井壁受到垂直方向拉力。井壁受到垂直方向拉力。井壁受到垂直方向拉力。设计时采取以下假定：设计时采取以下假定：设计时采取以下假定：设计时采取以下假定：即即即即沉沉沉沉井井井井下下下下沉沉沉沉将将将将要要要要达达达达到到到到设设设设计计计计标标标标高高高高时时时时，上上上上部部部部井井井井壁壁壁壁被被被被土土土土夹夹夹夹住住住住，而
48、而而而刃刃刃刃脚脚脚脚下下下下的的的的土土土土被被被被全全全全部部部部掏掏掏掏空空空空。按按按按此此此此“吊吊吊吊空空空空”现现现现象象象象来来来来验验验验算算算算井井井井壁壁壁壁的的的的抗抗抗抗裂裂裂裂性或受拉强度。性或受拉强度。性或受拉强度。性或受拉强度。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计2 2 井壁垂直受拉计算井壁垂直受拉计算井壁竖直钢筋验算井壁竖直钢筋验算 按经验取值，如按经验取值，如上海地基基础设计规范上海地基基础设计规范：第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计3 3 3 3 在水土压力作用下的井壁计算在水土压力作用下的井壁计算在水土压力作用下的井壁计算在水土压力作用下的井壁计算
49、井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算qq 取沉至设计深度时，进行水土压力计算；取沉至设计深度时，进行水土压力计算；取沉至设计深度时，进行水土压力计算；取沉至设计深度时，进行水土压力计算；qq 作作作作用用用用在在在在井井井井壁壁壁壁上上上上的的的的水水水水土土土土压压压压力力力力，沿沿沿沿沉沉沉沉井井井井的的的的深深深深度度度度是是是是变变变变化化化化的的的的，因此井壁计算也应沿井的高度方向分段计算；因此井壁计算也应沿井的高度方向分段计算；因此井壁计算也应沿井的高度方向分段计算；因此井壁计算也应沿井的高度方向分段计算；qq 砂性土水土分算，粘性土水土合算。砂性土水土
50、分算，粘性土水土合算。砂性土水土分算，粘性土水土合算。砂性土水土分算，粘性土水土合算。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计3 3 3 3 在在在在水水水水土土土土压压压压力力力力作作作作用用用用下下下下的的的的井井井井壁壁壁壁计计计计算算算算井井井井壁壁壁壁水水水水平平平平钢钢钢钢筋筋筋筋计算计算计算计算对对对对于于于于在在在在施施施施工工工工阶阶阶阶段段段段井井井井内内内内设设设设有有有有几几几几道道道道横横横横隔隔隔隔墙墙墙墙的的的的沉沉沉沉井井井井结结结结构构构构，其其其其井井井井壁的受力情况可按水平框架分析。壁的受力情况可按水平框架分析。壁的受力情况可按水平框架分析。壁的受力情况可按