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1、第一节第一节 概述概述q 沉井的概念沉井的概念q 沉井的特点沉井的特点q 沉井类型沉井类型q 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构第第第第1 1页页页页/共共共共7171页页页页一、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”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
2、物施工。q应用范围应用范围 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 深基础深基础:桥梁墩台基础、桥梁墩台基础、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、地下其他构筑物第一节第一节 概述概述第第第第2 2页页页页/共共共共7171页页页页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 沉井基础长沉井基础长5858米，宽米，宽4444米，总高度为米，总高度为7676米，沉井沉入米，沉井沉入1919米深水和
3、米深水和5555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.第一节第一节 概述概述第第第第3 3页页页页/共共共共7171页页页页日本明石海峡大桥，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12m12m1
4、2m12m，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 概述概述第第第第4 4页页页页/共共共共7171页页页页q宝山钢铁厂取水泵房宝山钢铁厂取水泵房 第一节第一节 概述概述第第第第5 5页页页页/共共共共7171页页页页二、沉井的特点二、沉井的特点q 优点优点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；l下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施
5、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l施工期较长施工期较长 ；l施工技术要求高；施工技术要求高；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。第一节第一节 概述概述第第第第6 6页页页页/共共共共7171页页页页三、沉井分类三、沉井分类q按平面形状按平面形状圆形圆形: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、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方形
6、、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 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：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、江心泵站多边形、多孔井字形多边形、多孔井字形一、概述一、概述第第第第7 7页页页页/共共共共7171页页页页三三 沉井分类沉
7、井分类q按竖向剖面形状按竖向剖面形状圆柱形：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 侧向摩擦力大、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、概述第第第第8 8页页页页/共共共共7171页页页页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第第第第9
8、9页页页页/共共共共7171页页页页l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:第第第第1010页页页页/共共共共7171页页页页q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 三、沉井图例三、沉井图例 第第第第1111页页页页/共共共共7171页页页页四、沉井的构造四、沉井的构造 第第第第1212页页页页/共共共共7171页页页页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。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质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉质以及沉
9、井能在足够的自重下顺利下沉q 井壁断面形式的选择井壁断面形式的选择q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q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q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 q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、壁外喷射高压空气二、沉井的构造二、沉井的构造 第第第第1313页页页页/共共共共7171页页页页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“刃脚刃脚”。刃脚的主要功用是减少下沉阻力
10、。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。q刃脚形式的选择刃脚形式的选择q踏面宽度踏面宽度 10 103030 q刃脚内侧的倾角一般为刃脚内侧的倾角一般为 q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1.51.5m m左右，干封底时，左右，干封底时，取取0.60.6m m左右。左右。二、沉井的构造二、沉井的构造 第第第第1414页页页页/共共共共7171页页页页q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把把整整个个沉沉井井分分隔隔成成多
11、多个个施施工工井井孔孔（取取土土井井），使使挖挖土土和和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。q隔墙的厚度一般为隔墙的厚度一般为0.50.5m 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0.81.20.81.2m m1.11.11.2m1.2m左右。左右。二、沉井的构造二、沉井的构造 第第第第1515页页页页/共共共共7171页页页页q封底及顶盖封底及顶盖 当当沉沉井井下下沉沉到到设设计计标标高高，经经过过技技术术检检验验并并对对坑坑
12、底底清清理理后后，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。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。二、沉井的构造二、沉井的构造 第第第第1616页页页页/共共共共7171页页页页q底梁和框架底梁和框架 q在在比比较较大大型型的的沉沉井井中中，由由于于使使用用要要求求，不不能能设设置置内内隔隔墙墙，则则可可在在沉沉井井底底部部增
13、增设设底底梁梁，并并构构成成框框架架以以增增加加沉沉井井在在施施工工下下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。q沉沉井井高高度度较较大大，常常于于井井壁壁不不同同高高度度设设置置若若干干道道由由纵纵横横大大梁梁组组成成的的水水平平框框架架，减减少少井井壁壁（于于顶顶、底底板板之之间间）的的跨跨度度，使使整整个沉井结构布置合理、经济。个沉井结构布置合理、经济。q在在松松软软地地层层中中沉沉井井，底底梁梁的的设设置置还还可可以以防防止止沉沉井井“突突沉沉”和和“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，以争取采用干封底。q纵纵横横底底梁梁不不宜宜过过
14、多多，以以免免增增加加结结构构造造价价，施施工工费费时时，甚甚至至增增大阻力，影响下沉。大阻力，影响下沉。二、沉井的构造二、沉井的构造 第第第第1717页页页页/共共共共7171页页页页第一节第一节 概述概述第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计q 沉井结构设计的主要环节沉井结构设计的主要环节q 沉井的结构计算沉井的结构计算第三节第三节 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第第第1818页页页页/共共共共7171页页页页（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。1.1.参
15、参考考已已建建类类似似的的沉沉井井结结构构，初初定定沉沉井井的的几几个个主主要要尺尺寸寸，估估算算下下沉沉系系数数，以控制沉速；以控制沉速；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。.（三）施工阶段强度计算（三）施工阶段强度计算1 1井壁板的内力计算；井壁板的内力计算；2 2刃脚的挠曲计算；刃脚的挠曲计算；3 3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第第第第1919页页页页/共共共共7171页页页页（四）使用阶段的强度计算（包括承受动载）（四）
16、使用阶段的强度计算（包括承受动载）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 算井壁并配筋；算井壁并配筋；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。3.3.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第第第第2020页页页页/共共共共7171页页页页（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（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（五）施工阶段的强度计算（
17、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第第第第2121页页页页/共共共共7171页页页页（一）沉井下沉
18、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 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第第第第2222页页页页/共共共共7171页页页页q井壁摩擦力的假定井壁摩擦力的假定q在深度在深度0 05 5m 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，
19、5 5m m以以下为常数下为常数 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第第第第2323页页页页/共共共共7171页页页页q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。（井壁平均极限摩擦力为井壁平均极限摩擦力为15kN/，刃脚极限正面阻力，刃脚极限正面阻力 100 kN/，结构，结构尺寸见下表。）尺寸见下表。）序序号号 构构 件件 数数 量量 高高（m m）宽宽
20、（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 0.80.80.70.70.80.80.70.70.8 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第第第第2424页页页页/共共共共7171页页页页序序号号 构构 件件 数数 量量 高高（m
21、 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 28.028.012.212.212.212.212.212.212.2 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
22、沉井结构设计 解：解：1)1)计算沉井自重计算沉井自重G G第第第第2525页页页页/共共共共7171页页页页2)2)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第第第第2626页页页页/共共共共7171页页页页抗浮系数抗浮系数 （二）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
23、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第第第第2727页页页页/共共共共7171页页页页例例 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”。已已知知沉沉井井直直径径D=68mD=68m，底底板板浇浇
24、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第第第第2828页页页页/共共共共7171页页页页解：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
25、结构设计第第第第2929页页页页/共共共共7171页页页页第一种情况第一种情况: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,通过计算配置内侧竖直钢筋。通过计算配置内侧竖直钢筋。第第第第3030页页页页/共共共共7171页页页页第一种情况第一种情况 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
26、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第第第第3131页页页页/共共共共7171页页页页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第第第第3232页页页页/共共共共7171页页页页确定刃脚内侧竖直钢筋确定刃脚内侧竖直钢筋 按按以以
27、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第第第第3333页页页页/共共共共7171页页页页 例例 设设某某矩矩形形沉沉井井封封底底前前井井自自重重2778627786kNkN，井井壁壁周
28、周长长为为2 2（20322032m m）=104m=104m。井井高高8.158.15m m，一一次次下下沉沉，试试求求沉沉井井刚刚开开始始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a=35a=35，b=45b=45，刃脚高刃脚高8080。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计第第第第3434页页页页/共共共共7171页页页页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 第第第第3535页页页页/共共共共7171页页页页对截面对截面m-nm-
29、n中点中点0 0的弯矩的弯矩M M为为三、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 第第第第3636页页页页/共共共共7171页页页页第二种情况，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。第第第第3737页页页页/共共共共7171页页页页刃脚向内挠曲计算，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及及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；（二）水压力可按下
30、列情况计算（二）水压力可按下列情况计算（1 1）不不排排水水下下沉沉，井井壁壁外外侧侧水水压压力力值值按按100%100%计计算算，内内侧侧水水压压力力值一般按值一般按50%50%计算，但也可按施工中可能出现的水头差计算；计算，但也可按施工中可能出现的水头差计算；（2 2）排排水水下下沉沉，在在不不透透水水的的土土中中，可可按按静静水水压压力力的的70%70%计计算算；在在透透水水土土中中，可可按按静静水水压压力力的的100%100%计计算算。水水土土压压力力求求出出后后即即可求得根部截面可求得根部截面m-nm-n处的弯矩处的弯矩M M和剪力和剪力Q Q、轴力轴力N N。第二节第二节 沉井结构
31、设计沉井结构设计第第第第3838页页页页/共共共共7171页页页页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）沉井支承在两点沉井支承在两点“定位垫木定位垫木”上时上时 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，按简支梁近似计算。按简支梁近似计算。第第第第3939页页页页/共共共共7171页页页页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抽承垫木计算沉井抽承垫木计算 （2 2）沉井支承在三支点上时沉井支承在三支
32、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。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计第第第第4040页页页页/共共共共7171页页页页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抽承垫木计算沉井抽承垫木计算 （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 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第第第第4141页页页页/共共共共7171页页页页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 沉沉井井偏偏斜斜之之后后，必必须须及及时时
33、纠纠偏偏，此此时时产产生生了了纵纵向向弯弯曲曲并并使使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：即即沉沉井井下下沉沉将将要要达达到到设设计计标标高高时时，上上部部井井壁壁被被土土夹夹住住，而而刃刃脚脚下下的的土土被被全全部部掏掏空空。按按此此“吊吊空空”现现象象来来验验算算井井壁壁的的抗抗裂裂性或受拉强度。性或受拉强度。第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计第第第第4242页页页页/共共共共7171页页页页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
34、节第二节 沉井结构设计沉井结构设计第第第第4343页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算q 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；q 作作用用在在井井壁壁上上的的水水土土压压力力，沿沿沉沉井井的的深深度度是是变变化化的的，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；q 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第第第第4444页页页页/共共共共7171页页页页3 3 在在水水土土
35、压压力力作作用用下下的的井井壁壁计计算算井井壁壁水水平平钢钢筋筋计算计算对对于于在在施施工工阶阶段段井井内内设设有有几几道道横横隔隔墙墙的的沉沉井井结结构构，其其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。底端井壁底端井壁其余井壁分段计算其余井壁分段计算横隔墙计算横隔墙计算节点按铰接或者固端计算节点按铰接或者固端计算第二节第二节 沉井结构设计沉井结构设计第第第第4545页页页页/共共共共7171页页页页3 3 在在水水土土压压力力作作用用下下的的井井壁壁计计算算井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算对于不能设横隔墙的地下建筑沉井对于不能设横隔墙的地下建筑沉井 侧侧向向井井壁壁在在
36、施施工工下下沉沉过过程程中中仅仅靠靠上上下下纵纵横横梁梁来来支支持持，因因此此只只能能用用近近似似方方法法，根根据据沉沉井井结结构构的的形形成成及及长长、宽宽、高高的的相相对对尺尺寸寸大大小小，将将井井壁壁简简化化为为“框框架架+平平板板”的形式计算的形式计算 (四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第4646页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（横梁）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（横梁）q当当层层高高大大于于沉沉井井的的最最长长边边l l的的1.51.5倍倍
37、,不不考考虑虑纵纵横横梁梁影影响响，按按封闭矩形框架计算封闭矩形框架计算沿沉井高度方向取几个沿沉井高度方向取几个截面分别计算内力和截面分别计算内力和配筋。配筋。(四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第4747页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（横梁）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（横梁）q当沉井最短边当沉井最短边l l大于层高大于层高1.51.5倍时倍时,按竖向连续梁计算按竖向连续梁计算 (四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第4848页页页页/共
38、共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（横梁）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（横梁）q当沉井边长与层高相差不大时当沉井边长与层高相差不大时,按双向板来计算按双向板来计算 (四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第4949页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算连续沉井连续沉井 连续沉井井壁的计算实际上包括二侧井壁和横梁计算、钢封门连续沉井井壁的计算实际上包括二侧井壁和横梁计算、钢封门计算三部分。计
39、算三部分。(四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第5050页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算连续沉井连续沉井 井壁井壁：视为无梁楼盖体系，计算时进行简化：视为无梁楼盖体系，计算时进行简化(四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第5151页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算（2 2）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（连续沉井）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（连续沉井）上下横梁：上下横梁：视为无梁楼
40、盖体系的柱子，按偏压构件计算视为无梁楼盖体系的柱子，按偏压构件计算(四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第5252页页页页/共共共共7171页页页页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井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算（2 2）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（连续沉井）对于不能设横隔墙的地下建筑沉井（连续沉井）钢封门：钢封门：简化为受梯形载荷作用的垂直简支梁简化为受梯形载荷作用的垂直简支梁(四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第5353页页页页/共共共共7171页页页页3 3在在水水土土压压力力作作用用下下的的井井壁壁计算计算井壁水平钢筋计算井壁
41、水平钢筋计算（3 3）对于圆形沉井井壁内力计算）对于圆形沉井井壁内力计算 (四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 ABAB之间的压力之间的压力 第第第第5454页页页页/共共共共7171页页页页3 3在在水水土土压压力力作作用用下下的的井井壁壁计算计算井壁水平钢筋计算井壁水平钢筋计算（3 3）对于圆形沉井井壁内力计算）对于圆形沉井井壁内力计算 (四四)、施工阶段井壁计算、施工阶段井壁计算 第第第第5555页页页页/共共共共7171页页页页作用在底横梁上的反力作用在底横梁上的反力 (五）、沉井底横梁竖向挠曲计算五）、沉井底横梁竖向挠曲计算 第第第第5656页页页页/共共共共7171页页页页
42、 (2)(2)基基底底虽虽为为不不透透水水粘粘土土层层，厚厚度度不不足足以以抵抵抗抗地地下下水水的的“顶顶破破”（涌水）作用，采用水下封底的办法。（涌水）作用，采用水下封底的办法。(六）、水下封底混凝土厚度的确定六）、水下封底混凝土厚度的确定 （1 1）干封底，据经验取）干封底，据经验取0.61.2m.0.61.2m.第第第第5757页页页页/共共共共7171页页页页水下封底混凝土的厚度，应根据抗浮和强度两个条件确定水下封底混凝土的厚度，应根据抗浮和强度两个条件确定（1 1）按抗浮条件）按抗浮条件 沉沉井井封封底底抽抽水水后后，在在底底面面最最大大水水浮浮力力的的作作用用下下，沉沉井井结结构构
43、是是否否会会上上浮浮，用用抗抗浮浮系系数数来来衡衡量量井井的的稳稳定定性性，并并进进行行封封底底混混凝土最小厚度计算凝土最小厚度计算.（2 2）按封底素混凝土的强度条件来决定）按封底素混凝土的强度条件来决定 封底混凝土作为一块素混凝土板除封底混凝土作为一块素混凝土板除验算承受浮力产生的弯曲应力外，验算承受浮力产生的弯曲应力外，还应验算沿刃脚斜面高度截面上产还应验算沿刃脚斜面高度截面上产生的剪应力生的剪应力.(六）、水下封底混凝土厚度计算六）、水下封底混凝土厚度计算 第第第第5858页页页页/共共共共7171页页页页作用在沉井的底板上荷载作用在沉井的底板上荷载 (七）、沉井底板计算七）、沉井底板
44、计算 第第第第5959页页页页/共共共共7171页页页页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 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第第第第6060页页页页/共共共共7171页页页页1.沉井施工分类:施工方法与结构物所在地点的地质和水文情况有关 (1)(1)旱地沉井施工旱地沉井施工 (2)(2)水中沉井施工水中沉井施工 筑岛法：筑岛法：水流速不大，水深在水流速不大，水深在34m以内。以内。浮运沉井施工：浮运沉井施工：水深大于水深大于10m。第三节第三节
45、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 第第第第6161页页页页/共共共共7171页页页页砂垫层砂垫层承垫木第一节沉井第一节沉井刃角刃角2.旱地沉井施工主要工艺流程1 制作第一节沉井2 挖土下沉：抽垫、挖土第第第第6262页页页页/共共共共7171页页页页煤渣片石素混凝土钢筋混凝土2.旱地沉井施工主要工艺流程3 接高沉井4 筑井顶围堰5 地基检验和处理6 封底第第第第6363页页页页/共共共共7171页页页页大型沉井下沉施工中第第第第6464页页页页/共共共共7171页页页页1 1）筑岛法）筑岛法 筑岛材料为砂或砾石，周围用草袋围护，如水深较大可作围堰防护，岛面应比沉井周围宽出
46、2m以上，作为护道,并应高出施工最高水位0.5m 以上。3.水中沉井施工方法第第第第6565页页页页/共共共共7171页页页页3.水中沉井施工方法2 2）浮运法）浮运法 岸边或船坞上制作，浮运至下沉地点。第第第第6666页页页页/共共共共7171页页页页向家坝水电站沉井群施工向家坝水电站沉井群施工第第第第6767页页页页/共共共共7171页页页页沉井下沉方案沉井下沉方案一次制做，一次下沉（用于较浅沉井）；一次制做，一次下沉（用于较浅沉井）；分节制做，多次下沉（用于较深沉井，每节高度分节制做，多次下沉（用于较深沉井，每节高度8 15m）；）；分次制做，一次下沉（用于分次制做，一次下沉（用于H30
47、m的沉井）。的沉井）。第第第第6868页页页页/共共共共7171页页页页建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院例例 连续沉井在开始下沉时，对底横梁的拱起作用。连续沉井在开始下沉时，对底横梁的拱起作用。(五）、沉井底横梁竖向挠曲计算五）、沉井底横梁竖向挠曲计算 序序号号 构构 件件 数数 量量 高高（m m）宽宽（米）（米）长长（米）（米）材料比材料比重重重量重量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 0.70.70.70
48、.70.80.80.70.70.8 0.8 28.028.012.212.212.212.212.212.212.2 12.2 2.52.52.52.52.52.52.52.52.5 2.5 851.0851.077.077.058.758.738.738.729.3 29.3 沉井自重沉井自重 第第第第6969页页页页/共共共共7171页页页页建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院求与土壤接触的沉井底面积：求与土壤接触的沉井底面积：(五）、沉井底横梁竖向挠曲计算五）、沉井底横梁竖向挠曲计算 2 2块井壁块井壁 2 2根端头底横梁根端头底横梁 3 3根中间底横梁根中间底横梁 总接触面积为总接触面积为 M M、Q Q可求可求 第第第第7070页页页页/共共共共7171页页页页建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院建筑工程学院感谢您的观看。感谢您的观看。第第第第7171页页页页/共共共共7171页页页页