第四章 沉井基础
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第四章 沉井基础
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第二节 沉井的类型和构造
二、沉井基础的构造 ①井壁 ②刃脚 ③隔墙 ④井孔 ⑤凹槽 ⑥射水管 ⑦封底 ⑦盖板
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第二节 沉井的类型和构造
1、井壁 ——沉井的主体部分，同时在在沉井下沉过程中起挡土、挡水 及利用本身重量克服土与井壁之间的摩阻力的作用； ——必须具有足够的强度和一定的厚度，根据井壁在施工中的 受力情况，可以考虑井壁内配置竖向及水平向钢筋，以增加井壁强 度； ——厚度按下沉需要的重量、强度、便于取土和清基而定，一 般为0.80～1.20m。对于钢筋混凝土薄壁沉井则不受此限制； ——分节预制（一般≧5m），砼标号≦C15，并保证不漏水； ——底节沉井有混凝土（适用于下沉深度不大的软弱土层）、 少筋钢筋混凝土（0.05%）、钢筋混凝土（0.1%）、钢等几种形式。
一、旱地上沉井的施工 就地制造→挖土下沉→封底→充填井孔→浇筑顶板
18
第三节
沉井的施工
1、整平场地 ⑴土质较好时，清除杂物，整平原地面，或挖一浅坑，坑底高 出地下水位0.5~1.0m； ⑵土质松软时，应整平夯实或换土夯实，一般情况下，应铺上 ≦0.5m厚的砂或砂砾层。 2、制造第一节沉井 ⑴在刃脚踏面位置处对称铺满一层垫木，使沉井重量在垫木下 产生的压应力不大于100kPa，同时考虑抽除垫木方便； ⑵在刃脚位置处放上刃脚角钢，立内模、绑扎钢筋，立外模， 浇筑第一节沉井砼。
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第三节
沉井的施工
——施工前，应对沉井入土地层及基底岩面地质资料进行分析 研究，制订切实可行的下沉方案，同时应对附近的路堤建筑物和施 工设备采取有效的防护措施，注意进行沉降观测，对于采用排水下 沉时尤其应该注意； ——施工方法包括旱地施工、水中筑岛施工及浮运沉井施工等 三种。
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第三、第四章：钻井、沉井法
第三章钻井法施工钻井法是钻头刀具破碎岩石，用泥浆技能型洗井护壁和排渣，当井筒钻至设计直径和深度后，再进行永久支护的一种机械化凿井方法。
我国第一口煤矿钻井是69年元旦开始在淮北矿物局朔里南风井，（φ4.3m，H90m）1984年在济西西风井钻井直径9,深度508.2m井筒。
钻井法所用机械——钻机：国产：AS—9/500，洛阳矿山机械厂生产国外：西德维尔特公司L40/80型，φ4m，φ8m，l＝1000m，美国休斯公司生产钻头一、工艺流程立井钻机凿井的施工液分为三个基本工艺流程，即钻进，洗井，和支护。
1、钻进——钻机以钻头刀具连续破碎岩石，钻成井筒空间的工艺过程，大直径井筒钻进，因受钻机设备能力的限制，多采用分级扩孔方式，即先钻进一个直径较少的超前钻孔至设计深度，然后再分数次逐级扩孔钻进到设计直径，φ3.0m，φ5.5m，φ9.0m。
2、洗井——泥浆钻井过程中破碎下来的岩渣，用循环泥浆压入地面——洗井，因泥浆充填整个井筒，还起到维护井帮的稳定作用，还可以冷却钻头的作用。
3、支护——当井筒钻进到设计直径和深度，完成全部钻井工作之后，将地面预制好的井筒移至井口，在泥浆中漂浮下沉井壁，最后再进行壁后注浆充填等工作。
二、钻井设备——以钻机为主体，分刀具，旋转，提吊，和洗井四大功能系统。
1、钻具系统——钻头，钻杆钻头——由刀具，刀盘，中心管，加重块，稳定器等部分组成。
钻杆——用以提吊钻头，传递扭矩作为输送压气，循环泥浆和排出岩渣的通道。
2、旋转系统——产生和传递扭矩，使钻具旋转，钻头破岩的系统。
由转盘，主动钻杆组成。
转盘——在直流电机或液压马达驱动下，产生扭距，使钻头旋转，主动钻杆——称为钻杆，安装在钻具的最上部，上与水龙头连接，下与一般钻杆连接，将转盘产生扭矩传递给钻杆。
3、提吊系统——由钻塔，绞车，复滑轮组，大钩等组成。
用于提吊起升和下下放钻具，支护时用于提吊下放井壁。
4、洗井系统——洗井系统，在钻井过程中，起到循环泥浆，冲洗井底和排除岩渣的作用，主要用水龙头，压气排液器等组成。
沉井基础
沉井基础一、施工前准备1、详细调查了解水文地质情况，对沉井下沉所通过的地层地质构造，土层深度，特性，地勘孔位（每个沉井应至少有二个钻孔），以及河道通航，流水，高水位等各项水文资料。
2、清理场地（1）筑岛沉井在修围堰和筑岛前，应对墩位场地的孤石，杂草，树根，等杂物予以清除，并平整场地，对软硬不均的地表应换土或加固。
（2）浮式沉井在浮运前，对河床标高，冲刷情况进行测定，对倾斜较大的河床面应整平。
二、沉井制作（砼及钢筋砼沉井制作）1、筑岛：分无围堰的土岛和有围堰的岛（用砂夹卵石填筑）（1）土岛：适用于浅水，流速不大的场所，筑岛用料为砂及砾石，其外侧边坡不应陡于1：2。
为避免冲刷迎水面应堆码草袋。
（2）围堰筑岛：各种围堰形式详见桩基施工。
2、砼及钢筋砼沉井制作在岸滩式浅水中修造沉井，采用筑岛法施工，在深水中修造沉井，采用浮式沉井施工。
（1）筑岛法施工沉井的制作①筑岛：依据设计图纸和桥位测量基线桩定出筑岛中心桩，整平，填实，筑岛顶面应高出施工水位0.5m以上。
②铺设垫木：刃脚下应满铺垫木，一般使用长、短两种垫木相同布置，具体要求见下垫木铺设数量计算公式n=G/（L*b*[σ]式中[σ]=基底土壤承压力n=垫木根数G=第一节沉井重L*b=垫木的长和宽③沉井模板安装：首先精确放出沉井平面大样（弹线）。
a．外侧要刨光，拼接平顺。
b．模板安装顺序为：刃脚斜面及隔墙面模板——>井孔模板——>绑扎钢筋——>主外模——>调整各部尺寸—— >全面紧固拉杆，拉箍，支撑等。
c．沉井模板支好后，须复核尺寸，位置，刃脚标高，井壁垂直度，检查模板支撑。
d．支立第二节以上各节模板时，应用圆钢拉杆，环箍加劲牢固，不易支撑于地面上，以防沉井浇筑中下沉造成跑模。
④沉井砼灌筑，养护及拆模a．沉井砼灌注应沿四壁对称均匀进行，避免因高差产生不均匀下沉，每节沉井砼应一次浇完。
b．养护：正常洒水，覆盖。
沉井顶面砼凿毛可在砼强度>2.5MP时提早进行。
4 沉井基础(z)
圆形沉井：沉井下沉容易控制方向，易保证刃 脚均匀支撑在土层上，井壁在侧压力作用下只受轴 向力或稍受拱曲，对水流方向正交和斜交均有利。
圆端形沉井：控制下沉、受力条件、阻水冲刷 均较矩形者有利，但沉井制造较复杂。
矩形沉井：制造简单、基础受力有利、常能配 合墩台底部平面形状。四角一般做成圆角，以减少 井壁摩阻力和取土清孔的困难，在侧向土压力作用 下，井壁受较大的拱曲力矩，在流水中阻力系数较 大，冲刷严重。
5.射水管
当沉井下沉深度大，穿过的土质又较好，估计 下沉会产生困难时，可在井壁中预埋射水管组。射 水管应均匀布置，以利于控制水压和水量来调整下 沉方向。一般水压不小于600kPa。如使用泥浆润滑 套施工方法时，应有预埋的压射泥浆管路。
6.凹槽
凹槽设在井孔下端近刃脚处，其作用是使封底 混凝土与井壁有交好的接合，封底混凝土底面的反 力更好的传给井壁(如井孔全部填实的实心沉井也可 不设凹槽)。凹槽深度约0.15～0.25m，高约1.0m。
水深（m） 流速（m/s）
施工注意事项
<1.5
很小
土岛的护道宽度不小于2m，与水接触的土 坡不应陡于1:2。
草袋装土不宜过满。
<4.0
1～2 草袋上下左右互相错缝搭接，草袋分层之间
，应用土填实，并堆放整齐。
3～5
（也可略大些）
<2.0
河床土质应能适用打入板桩。
2）筑岛的分类及使用条件 根据围护情况，常用的筑岛方法有土岛、草袋麻袋围堰筑岛、 板桩围堰筑岛和石笼围堰筑岛。采用各种围护的目的，是为 了减少冲刷影响并提高岛体抗冲刷的能力，以保证筑岛在施 工期间的安全。
各种围堰筑岛的适用条件及注意事项
围堰类别
土岛 草袋麻袋围堰筑
第四章沉井与沉箱结构
从井外向井向涌入。 （2）在粉细砂土层中下沉沉井时; 事先压浆固结 ;使粉细砂土固结后 （3）如沉井外流砂等固结困难时，也可采用
不排水下沉沉井 ;
（4）及时进行回填
（5）沉井等地下工程施工前应作好充分 准备，施工速度要快 ；
4.2 沉井构造
沉井组成： 刃脚、 井壁、 内隔墙、 取土井、 凹槽、 封底、 顶板
1）沉井刃脚：作用在于减少沉井下沉阻力
a—混凝土刃脚；b—设角钢的刃脚；c—尖刃脚
2）井壁主要承担井外水土压力和自重的部分
设计时通常 先假定井壁 厚度再进行 承载力验算 ；
井壁厚度
一般为 0.8~1.5m；
②周边简支支承的双向板在承受均布荷
载时，计算跨中弯矩Mx和My：
M x ax qL2
M y ay qL2
简支支承双向板计算简图
③求出弯矩值后，封底混凝土的厚度
ht
3.5F M m bft
hu
hu ——考虑封底混凝土因与井底泥土掺混需要增加
的厚度，宜取0.3~0.5m；若基底采取铺块石或碎石灌 浆抹平处理后再封底，可不考虑此增加值。
安徽建筑工业学院
地下结构工程
主讲教师 ：席培胜
第4章 沉井基础
4.1 概述 4.1.1 沉井基础的特点及其应用范围 是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种
型式。 先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），
然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使 沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标 高后，再进行封底，构筑内部结构。
8）顶板
以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶板； 空心或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混
凝土顶板，厚度一般为1.0~2.0m ； 排水下沉的沉井，其顶面在地面或水位以下
不排水下沉沉井 ;
（4）及时进行回填
（5）沉井等地下工程施工前应作好充分 准备，施工速度要快 ；
4.2 沉井构造
沉井组成： 刃脚、 井壁、 内隔墙、 取土井、 凹槽、 封底、 顶板
1）沉井刃脚：作用在于减少沉井下沉阻力
a—混凝土刃脚；b—设角钢的刃脚；c—尖刃脚
2）井壁主要承担井外水土压力和自重的部分
设计时通常 先假定井壁 厚度再进行 承载力验算 ；
井壁厚度
一般为 0.8~1.5m；
②周边简支支承的双向板在承受均布荷
载时，计算跨中弯矩Mx和My：
M x ax qL2
M y ay qL2
简支支承双向板计算简图
③求出弯矩值后，封底混凝土的厚度
ht
3.5F M m bft
hu
hu ——考虑封底混凝土因与井底泥土掺混需要增加
的厚度，宜取0.3~0.5m；若基底采取铺块石或碎石灌 浆抹平处理后再封底，可不考虑此增加值。
安徽建筑工业学院
地下结构工程
主讲教师 ：席培胜
第4章 沉井基础
4.1 概述 4.1.1 沉井基础的特点及其应用范围 是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种
型式。 先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），
然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使 沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标 高后，再进行封底，构筑内部结构。
8）顶板
以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶板； 空心或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混
凝土顶板，厚度一般为1.0~2.0m ； 排水下沉的沉井，其顶面在地面或水位以下
沉井精选全文完整版
❖ 4.3.2 沉井的施工
沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中筑岛施工 及浮运沉井施工三种，现分别简介如下：
❖ 一、旱地上沉井的施工
桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、 充填井孔以及浇筑顶板。在这种情况下，一般较容易施工， 工序如下：
（一）整平场地
（二）制造第一节沉井 （三）拆模及抽垫 （四）挖土下沉 （五）接高沉井 （六）筑井顶围堰 （七）地基检验和处理 （八）封底、充填井孔及浇筑顶盖
4.2.1 沉井各部分尺寸的选定
1. 沉井高度——沉井顶面和底面两个标高之差。 2. 确定沉井平面形状和尺寸——根据上部建筑物成 墩台底部的平面形状决定。
4.2.2 沉井基础的计算
根据所拟定的沉井基础的尺寸及其技术数据， 按各种最不利荷载组合，分别验算基底应力、横向 抗力、墩台顶面水平位移及稳定等。
面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。
4.1.2 沉井的类型及一般构造
1、沉井的分类
就地制作下沉沉井 （1）按施工方法分类 浮运沉井
气压沉箱 圆形沉井 （2）按外观形状分类 矩形沉井 圆端形沉井
柱形沉井 按竖向剖面形状分类 阶梯形沉井
锥形沉井
混凝土沉井 按建筑材料分类 钢筋混凝土沉井
竹筋混凝土沉井 钢沉井
刃脚底的水平面称为踏面。刃脚的式样应根据沉井下沉 时所穿越土层的软硬程度和刃脚单位长度上的反力大小决定， 沉井重、土质软时，踏面要宽些。相反，沉井轻，又要穿过 硬土层时，踏面要窄些。
隔墙 是大尺寸沉井的分隔墙，是沉井外壁的支撑，或由 于使用需要设置隔墙，可以加强沉井的刚度。
井孔 是挖孔排土的工作场所和通道。平面布局是以中 心线为对称轴，便于对称挖土使沉井均匀下沉。
第4章 沉 井 基 础
沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中筑岛施工 及浮运沉井施工三种，现分别简介如下：
❖ 一、旱地上沉井的施工
桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、 充填井孔以及浇筑顶板。在这种情况下，一般较容易施工， 工序如下：
（一）整平场地
（二）制造第一节沉井 （三）拆模及抽垫 （四）挖土下沉 （五）接高沉井 （六）筑井顶围堰 （七）地基检验和处理 （八）封底、充填井孔及浇筑顶盖
4.2.1 沉井各部分尺寸的选定
1. 沉井高度——沉井顶面和底面两个标高之差。 2. 确定沉井平面形状和尺寸——根据上部建筑物成 墩台底部的平面形状决定。
4.2.2 沉井基础的计算
根据所拟定的沉井基础的尺寸及其技术数据， 按各种最不利荷载组合，分别验算基底应力、横向 抗力、墩台顶面水平位移及稳定等。
面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。
4.1.2 沉井的类型及一般构造
1、沉井的分类
就地制作下沉沉井 （1）按施工方法分类 浮运沉井
气压沉箱 圆形沉井 （2）按外观形状分类 矩形沉井 圆端形沉井
柱形沉井 按竖向剖面形状分类 阶梯形沉井
锥形沉井
混凝土沉井 按建筑材料分类 钢筋混凝土沉井
竹筋混凝土沉井 钢沉井
刃脚底的水平面称为踏面。刃脚的式样应根据沉井下沉 时所穿越土层的软硬程度和刃脚单位长度上的反力大小决定， 沉井重、土质软时，踏面要宽些。相反，沉井轻，又要穿过 硬土层时，踏面要窄些。
隔墙 是大尺寸沉井的分隔墙，是沉井外壁的支撑，或由 于使用需要设置隔墙，可以加强沉井的刚度。
井孔 是挖孔排土的工作场所和通道。平面布局是以中 心线为对称轴，便于对称挖土使沉井均匀下沉。
第4章 沉 井 基 础
第四节沉井基础的-PPT文档资料
M H ( h Z ) m Z ( Z Z ) t a n b ( Z Z ) d Z z 10 1 1 1 1
0
Z
3 H b Z H ( hZ ) 1 ( 2 Z Z ) 0 2 h A
5、墩台顶水平位移验算 基础在水平力和力矩作用下，墩台顶面会产生水平位 移。由三部分组成： (1) 地面处的水平位移z0 tg ； (2) 地面到墩台顶范围h0内的水平位移h0 tg ； (3) 在h0范围内墩台本身弹性挠曲变形引起的墩台顶 水平位移0。
h 0
整理后可解得
2 b h 4 h ) 6 D W 1 ( 0 Z 0 2 b h ( 3 h ) 1
1 2 Hh ( 2 3) h 6 H 1 t a n 3 m h ( b h 1 8 W D ) A m h 1 0
式中 β－深度h处基础侧面土的地基系数与基础底面地 基系数比，计算式为 m h m h m C mh m 0 0 0
3、沉井高度确定 沉井高度为基顶标高与基底标高之差。沉井井顶标高与
扩大基础顶面标高确定要求相同；基底标高按持力层确定。
4、沉井各结构细部尺寸拟定 沉井各结构部分的细部尺寸，按前面构造要求初拟尺 寸，经验算调整确定。
二、沉井作为刚性深基础的整体验算
1、当h＜5.0m，按刚性扩大基础验算。 2、当ah≤2.5；h＞5.0m，作为刚性深基础的整体验算。 基本假设主要是： (1)认为基础的刚度无穷大，本身不产生挠曲变形，只
3 bh 18 W 0D A 1 2(3 h)
最后求得土的水平土抗力σZX和基础底面竖向土抗力 （压应力）σD/2
6H zx Z(Z0 Z) A h
D /2
0
Z
3 H b Z H ( hZ ) 1 ( 2 Z Z ) 0 2 h A
5、墩台顶水平位移验算 基础在水平力和力矩作用下，墩台顶面会产生水平位 移。由三部分组成： (1) 地面处的水平位移z0 tg ； (2) 地面到墩台顶范围h0内的水平位移h0 tg ； (3) 在h0范围内墩台本身弹性挠曲变形引起的墩台顶 水平位移0。
h 0
整理后可解得
2 b h 4 h ) 6 D W 1 ( 0 Z 0 2 b h ( 3 h ) 1
1 2 Hh ( 2 3) h 6 H 1 t a n 3 m h ( b h 1 8 W D ) A m h 1 0
式中 β－深度h处基础侧面土的地基系数与基础底面地 基系数比，计算式为 m h m h m C mh m 0 0 0
3、沉井高度确定 沉井高度为基顶标高与基底标高之差。沉井井顶标高与
扩大基础顶面标高确定要求相同；基底标高按持力层确定。
4、沉井各结构细部尺寸拟定 沉井各结构部分的细部尺寸，按前面构造要求初拟尺 寸，经验算调整确定。
二、沉井作为刚性深基础的整体验算
1、当h＜5.0m，按刚性扩大基础验算。 2、当ah≤2.5；h＞5.0m，作为刚性深基础的整体验算。 基本假设主要是： (1)认为基础的刚度无穷大，本身不产生挠曲变形，只
3 bh 18 W 0D A 1 2(3 h)
最后求得土的水平土抗力σZX和基础底面竖向土抗力 （压应力）σD/2
6H zx Z(Z0 Z) A h
D /2
lecture4沉井基础共45页文档
与地下水土压力 普通沉井、淹水沉井、沉箱沉井、冻
平衡的方法
结沉井
井内是否有水
不淹水沉井、淹水沉井
说明
应用最多的则为钢筋混凝土沉井
圆形、矩形应用最多
一般为圆柱形 最常用的是泥浆沉井，经济适用、
简单方便
普通沉井、淹水沉井较为常用
沉井平面尺寸及其形状与高度，应根据墩台的底面尺寸、地基承载力及施工 要求确定。力求结构简单对称，受力合理，施工方便。
lecture4沉井基础
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
地下工程设计原理
第4讲 沉井基础
主讲教师 ：胡敏云
主要内容
什么是沉井 沉井施工工艺 沉井的构造 沉井结构的设计计算
浙江工业大学建筑工程学院
一、什么是沉井
(Sunk Shaft Foundation，Sunk well Foundation) 沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。
沉井法具有工艺简单，需用设备少，易于操作，成本较低和劳动 条件好等优点，因而在地下工业厂房、大型设备基础、地下仓 (油)库、人防掩蔽所、盾构拼装井、船坞坞首、桥梁墩台基础、 取水构筑物、污水泵站、矿用竖井、地下车道与车站、地下建 (构)筑物的围壁、大型深埋基础等等广泛应用。
沉井基础基础工程
土木工程学院岩土工程系（张俊云） 22
（2）刃脚：刃脚是井壁下端较尖 利的部分，其作用是利于沉井切土 下沉。在松软的地层中下沉时，刃 脚底面可做成平面（称踏面），其 宽度一般为0.1~0.2m，土质很软时可 适当放宽。若下沉深度大，土质较 硬，刃脚底面应以型钢（角钢或槽 钢）加强，以防刃脚损坏。刃脚内 侧斜面与水平面夹角不宜小于45º 。 刃脚高度根据井壁厚度和方便抽除 垫木的需要而定，一般大于1.0m， 混凝土的强度等级宜大于C20。
刃脚下木垫板
桥中线
枕木
Ⅰ -Ⅰ 剖 面
Ⅱ -Ⅱ 剖 面
垫木布置实例
土木工程学院岩土工程系（张俊云）
首节沉井制作
34
（3）拆模及抽垫 拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、 刃脚面支撑及模板。 抽垫顺序：内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔 1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。 （4）挖土下沉 排水挖土下沉：当沉井穿过的土层较稳定，不会因排 水而产生大量流砂时，可采用排水挖土下沉。 不排水挖土下沉：当上层不稳定、地下水涌水量很大， 为防止因内排水而产生流砂等不利现象，需用不排水挖土 下沉。
中，从桥墩基础到江边取水泵房，从地下厂房（如上海高桥热
电厂，直径60m，1971年）到煤矿竖井（如大屯煤矿主井，80m 深，1970年）。最大沉井面积达到3500m2（江阴长江大桥北锚 锭沉井，长69m、宽51m、高58m，1996年）。各项新型施工技 术被开发研制并应用于实际工程中，从最早1946~1963年间利用
3
一、什么是沉井基础
（ a）
（ b）
沉井基础是由上、下开口的井筒状结构物下沉至设计高程所 形成的基础。其主要施工方式是采用人工或机械方法清除井内土
（2）刃脚：刃脚是井壁下端较尖 利的部分，其作用是利于沉井切土 下沉。在松软的地层中下沉时，刃 脚底面可做成平面（称踏面），其 宽度一般为0.1~0.2m，土质很软时可 适当放宽。若下沉深度大，土质较 硬，刃脚底面应以型钢（角钢或槽 钢）加强，以防刃脚损坏。刃脚内 侧斜面与水平面夹角不宜小于45º 。 刃脚高度根据井壁厚度和方便抽除 垫木的需要而定，一般大于1.0m， 混凝土的强度等级宜大于C20。
刃脚下木垫板
桥中线
枕木
Ⅰ -Ⅰ 剖 面
Ⅱ -Ⅱ 剖 面
垫木布置实例
土木工程学院岩土工程系（张俊云）
首节沉井制作
34
（3）拆模及抽垫 拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、 刃脚面支撑及模板。 抽垫顺序：内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔 1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。 （4）挖土下沉 排水挖土下沉：当沉井穿过的土层较稳定，不会因排 水而产生大量流砂时，可采用排水挖土下沉。 不排水挖土下沉：当上层不稳定、地下水涌水量很大， 为防止因内排水而产生流砂等不利现象，需用不排水挖土 下沉。
中，从桥墩基础到江边取水泵房，从地下厂房（如上海高桥热
电厂，直径60m，1971年）到煤矿竖井（如大屯煤矿主井，80m 深，1970年）。最大沉井面积达到3500m2（江阴长江大桥北锚 锭沉井，长69m、宽51m、高58m，1996年）。各项新型施工技 术被开发研制并应用于实际工程中，从最早1946~1963年间利用
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一、什么是沉井基础
（ a）
（ b）
沉井基础是由上、下开口的井筒状结构物下沉至设计高程所 形成的基础。其主要施工方式是采用人工或机械方法清除井内土
沉井基础模版课件
沉井基础的稳定性分析
抗浮稳定性
根据地下水位和浮力作用，分析沉井基础的抗浮稳定性。
抗倾稳定性
根据沉井基础所承受的竖向荷载和水平荷载，分析沉井基础的抗倾 稳定性。
抗滑稳定性
根据土层分布和摩擦系数，分析沉井基础的抗滑稳定性。
05
沉井基础的工程实例
某大桥的沉井基础设计
总结词
大型桥梁工程
详细描述
该大桥由于跨度大、荷载重，采用了沉井基础设计。通过合理的沉井尺寸和配筋 ，满足了桥梁的承载力和稳定性要求。
况。Leabharlann 材料准备根据施工需要，提前准 备各种材料，并确保材
料质量合格。
人员组织与培训
合理组织施工队伍，进 行必要的技术和安全培 训，提高施工效率和质
量。
沉井的制作工艺
01
02
03
04
制作模板
根据设计图纸制作沉井的模板 ，确保尺寸、形状符合要求。
钢筋绑扎
在模板内进行钢筋的绑扎，确 保钢筋的位置、间距符合设计
沉井基础施工技术的改进与创新
施工工艺优化
01
通过对现有施工工艺的改进和优化，提高沉井基础的施工效率
和质量。
新型施工机械的开发
02
针对沉井基础施工的特点，开发新型、高效、安全的施工机械
。
信息化施工管理
03
利用信息技术实现施工过程的实时监控、数据分析和优化管理
，提高施工管理的科学性和有效性。
沉井基础在未来的发展趋势与挑战
某水库大坝的沉井基础施工
总结词
水利工程实践
详细描述
在水库大坝建设中，沉井基础被广泛应用于坝体稳定和防渗。通过精心施工和质量控制，确保了沉井基础的可靠 性和安全性。
第四章沉井基础
8、沉井封底 沉井封底 基底检验合格后应及时封底。排水下沉时， 可采用普通混凝土封底；否则宜用水下混凝土封 底。若沉井面积大，可用多导管先外后内、先低 多导管先外后内、 多导管先外后内 后高依次浇筑。封底一般为素混凝土。 后高 9、井孔填充和顶板浇筑 井孔填充和顶板浇筑 封底混凝土达设计强度后，再排干井孔中水， 填充井内圬工。如井孔中不填料或仅填砾石，则 井顶应浇筑钢筋混凝土顶板，以支承上部结构。 然后砌筑井上构筑物，并拆除临时性井顶围堰。
二、水中沉井施工 1、水中筑岛 水中筑岛 当水深小于3m，流速≤1.5m/s时，可采用砂 或砾石在水中筑岛，周围用草袋围护；若水深或 流速加大，可采用围堤防护筑岛；当水深较大或 流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛。岛面应高 出最高施工水位0.5 m以上。围堰筑岛时，围堰 距井壁外缘距离应满足一定要求。其余施工方法 与旱地沉井施工相同。
（7）、封底 封底：沉至设计标高进行清基后，在刃脚 封底 踏面以上至凹槽处浇筑混凝土形成封底。防止地 下水涌入井内，并承受地基土和水的反力。封底 顶面高出凹槽0.5m，厚度由应力验算决定。混凝 土强度≥C15，填充混凝土≥C10。 （8）、顶板 顶板：沉井封底后，为节省圬工量，减轻 顶板 基础自重，可做成空心沉井基础，或仅填砂石， 此时须在井顶设置钢筋混凝土顶板。顶板厚度一 般为1.5－2.0 m，钢筋配置由计算确定。
（4）、按立面形状 立面形状分为：柱形、阶梯形和锥形 立面形状 柱形沉井：受土体约束较均衡，下沉不易倾斜， 柱形沉井 井壁接长简单，模板可重复利用；侧阻力较大， 当土体密实，下沉深度较大时，易出现下部悬空。 用于入土不深或土质较松软的情况。 阶梯形沉井、锥形沉井 阶梯形沉井、锥形沉井：井壁摩阻力小；施工较 复杂，消耗模板多，沉井下沉过程中易发生倾斜。 用于土质较密实，沉井下沉深度大，且要求沉井 自重不太大时。锥形沉井井壁坡度为1/20－1/40， 阶梯形井壁的台阶宽约为100－200mm。
第四章 沉井基础(1)
◇ 泥浆地表围圈的作用 确保泥浆套厚度； 防止表层土的塌落； 储存泥浆； 调整压浆管出浆的不平衡。
◇ 后处理 —— 沉井下沉至设计标高后，应排除泥浆、或用 水泥砂浆强制置换泥浆。
� 空气幕下沉法（壁后压气法）
◇ 基本原理 —— 通过预埋的管道从井壁出气口（气龛）喷 出压缩空气，在井壁周围形成空气幕，使周围土质松动或 液化，减小摩阻力。 ◇ 基本构成 出气口（气龛）； 井壁内预埋管； 风压机； 风包； 地面风管。
◇ 施工工艺 出气孔（φ1mm）设置在气龛内（150mm×50mm）； 平均1.0~1.6m2设置一个气龛； 刃脚以上3米范围内不设气龛； 风压应大于最深喷气孔的水压力+管路损耗，一般按最深 孔理论水压的1.4~1.6倍取； 停气时自下而上进行，缓慢降压。 ◇ 适用条件——地下水位较高的细、粉砂类土及粘土层。
◇ 优点（主跨1385m悬索结构的江阴长江大桥主塔北锚碇 特大基础采用空气幕沉井） 设备简单； 沉井下沉控制容易； 可在水下施工； 下沉到位后，摩阻力
◇ 后处理 —— 沉井下沉至设计标高后，应排除泥浆、或用 水泥砂浆强制置换泥浆。
� 空气幕下沉法（壁后压气法）
◇ 基本原理 —— 通过预埋的管道从井壁出气口（气龛）喷 出压缩空气，在井壁周围形成空气幕，使周围土质松动或 液化，减小摩阻力。 ◇ 基本构成 出气口（气龛）； 井壁内预埋管； 风压机； 风包； 地面风管。
◇ 施工工艺 出气孔（φ1mm）设置在气龛内（150mm×50mm）； 平均1.0~1.6m2设置一个气龛； 刃脚以上3米范围内不设气龛； 风压应大于最深喷气孔的水压力+管路损耗，一般按最深 孔理论水压的1.4~1.6倍取； 停气时自下而上进行，缓慢降压。 ◇ 适用条件——地下水位较高的细、粉砂类土及粘土层。
◇ 优点（主跨1385m悬索结构的江阴长江大桥主塔北锚碇 特大基础采用空气幕沉井） 设备简单； 沉井下沉控制容易； 可在水下施工； 下沉到位后，摩阻力
第四章第四节沉井基础
水中筑岛下沉沉井 a) 无围堰防护土岛; b) 有围堰防护土岛; c) 围堰筑岛
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第四节 沉井和重力式深水基础施工
第四章 桥梁基础施工
2.浮运沉井施工
水深较大，如超过10m时，筑岛法很不经济，且施工也困 难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成 的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。
第9页/共30页
第四节 沉井和重力式深水基础施工
(二) 沉井的一般构造
一般沉井构造上主要由井 壁、刃脚、隔墙、井孔、 凹槽、射水管、封底和盖 板等组成。
第四章 桥梁基础施工 图5-5 沉井构造图
第10页/共30页
第四节 沉井和重力式深水基础施工
第四章 桥梁基础施工
(三)浮运沉井的构造
1.不带气筒的浮运沉井 不带气筒的浮式沉井适应于水深较浅、流速不大、河床
第23页/共30页
第四节 沉井和重力式深水基础施工
第四章 桥梁基础施工
2.壁后压气沉井法
它是通过对沿井壁内周围预埋的气管中喷射高压气流， 气流沿喷气孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈压气层(又 称空气幕)，使井壁周围土松动，减少井壁摩阻力，促使沉井 顺利下沉。
与泥浆润滑套相比的优点： 壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，
解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力 , 增加压重的方法 ： ➢提前接筑下节沉井； ➢在井顶加压砂袋、钢轨等重物； ➢不排水下沉时，可井内抽水。
第26页/共30页
第四节 沉井和重力式深水基础施工
第四章 桥梁基础施工
减小井壁摩阻力的方法：
➢井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉； ➢利用泥浆套或空气幕辅助下沉； ➢增大开挖范围和深度； ➢必要时还可采用0.10.2kg炸药起爆助沉。
沉井基础
沉井基础一、沉井施工一般工艺流程图二、施工前的准备工作1、清理场地，筑岛沉井在修筑围堰和筑捣前，应对墩位场地的孤石、树根、淤泥及其它杂物予以清除，并整平场地。
对软硬不均的地表应予换土或加固，当河床覆盖层为极软塑土及至流态淤泥，并有较大倾斜时，易使沉井沿倾斜面滑移，因此更应重视河床的整平工作。
2、由于土质极软并流动，沉井易失去稳定平稳，难于控制，为此宜采用轻型沉井，且刃脚面宜适当加宽。
以免在极软塑的流态淤泥层中或河床有较大倾斜时使沉井偏移。
2、铺筑运输道路：视工程量大小，设备情况及现有运输条件，运输道路可为手推车、板车、汽车运输道，也可用轻便轨道。
岸滩上运输道可就地挖填铺筑，水中部分可视水深及流速情况，用土、草袋装土堆填，或作栈桥，或搭浮桥，或用船只水上运输至墩位。
运输路线的布置应和砼厂，起吊设备密切衔接配合。
3、风、水管路及电力线的敷设当采用空气吸泥机除土，应设压缩空气站及风管路，若采用水力吸泥有高压射水冲土时，需设立高压泵站及水管路，当冬季施工砼采用蒸汽养生时，还需设置锅炉及蒸汽管路。
对于深水沉井施工可将空压机，高压水泵等安装在驳船上，蒸汽供应可借蒸汽拖轮供汽。
电力线可采用加空电线，也可铺设水下电缆。
4、砼搅拌站：根据全桥砼数量及各工点供应情况，可选择一适中位置，设立砼搅拌站。
对于单工点施工，可在墩旁就近搭设简易搅拌棚。
深水作业，可在驳船上设立砼搅拌站。
5、起重设备：①井项起重设备：可在井顶用木或万能杆件拼装搭设起重扒杆，龙门吊机可随沉井的逐节下沉和接高，逐次拆下和安装。
②墩台吊机：为了不致干扰沉井施工作业，将起重设备放置在墩旁较为方便。
吊机基础离沉井外壁，应有一定距离，其值视土质而定，至少应离开2~3米，应以沉井在下沉中，因其周围土体受破坏而不致危及吊机安全为度。
二、沉井制造1、筑捣：当河流为浅水、流速不大时可用土岛；其外侧边坡不应陡于1：2。
当流速较大时，可用围堰筑岛，板桩围堰：板桩最小入土深度的确定，应由验算围堰的底面的地基应力及研究围堰底面以下的土不因受压挤出而确定，拔桩的最小入土深度可近用下列公式计算：hmin=P A/r3×1/2tg4(450+φ3/2)-1式中：hmin—自河流算起的板桩最小入土深度（cm）P A—围堰底部侧压力r3—河床土之容重φ3—河床土之内摩擦角底层为坚硬岩石或大石块，板桩打入深度不能符合上列要求时，可在围堰外外侧抛填片石，填片石时应同时在围堰内填土，防止围堰向内挤压。
第四章 沉井基础
4-1 概述
第四章 沉井基础
（5）邻近建筑物的深基础 在原有建筑物附近，进行深基坑开挖时，将 危机原有建筑物浅基础的稳定性，采用沉井，则 可防止原有浅基础的滑动。 例如，清华大学扩建发电厂，新建发电机的 除氧气平台基础紧挨原发电厂厂房浅基础，且埋 深更大，设计要求施工采取措施，防止原厂房基 础滑动，采用沉井即解决了这一问题。
第四章 沉井基础
第二节 沉井的类型和构造
一、沉井的分类
按沉井的施工方法分类
一般沉井
浮运沉井
混凝土及钢筋混凝土沉井 钢沉井 其他材料沉井
按沉井的建筑材料分类
4-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础
沉井的平面形状 按沉井形状分类 沉井的立面形状
圆形 圆端形 矩形
柱形 阶梯形 锥形
4-2 沉井的类型和构造
常用的有矩形、圆形和圆端形三种。
根据井孔的布臵方式可分为单孔、双孔及 多孔沉井。
4-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础
图4-3
沉井的平面形状
a) 单孔沉井；b) 双孔沉井；c) 多孔沉井
4-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础
第二节 沉井的类型和构造 一、沉井的分类
圆形沉井：沉井在下沉过程中易于控制方向；当 采用抓泥斗挖土时，比其它沉井更能保证其刃脚均匀 地支撑在土层上；在侧压力作用下，井壁仅受轴向应 力作用，即使侧压力分布不均匀，弯曲应力也不大， 能充分利用混凝土抗压强度大的特点，多用于斜交桥 或水流方向不定的桥墩基础。
4-1 概述
第四章 沉井基础
4-1 概述
第四章 沉井基础
二、沉井基础的特点 （一）沉井的优点： 1.埋臵深度大 2.整体性强
3.稳定性好
沉井基础(最后的)
• 浮运沉井
– 河水较深，筑岛困难时使用。河岸上选场地制作，浮运至预定位置下沉 – 大型浮运沉井可采用钢壳沉井，小型浮运沉井可采用钢筋混凝土沉井。
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
混凝土沉井
按沉井的建筑材料分类 钢筋混凝土沉井
钢沉井
• 混凝土沉井
– 适宜圆形，小直径、下沉深度不大的沉井。
• 钢筋混凝土沉井
底面一般在1.5m以上。
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
底板封底
• 干封底：
–无地下水或可降水至封底标高以下50cm时 –先浇筑素混凝土垫层，再浇筑钢筋混凝土底板。
• 水下封底:
–带水下沉的沉井
–水下封底混凝土的强度等级达到设计要求时，方可将 井内水抽除。
–封底前须有潜水员水下抛石和整平。
第二章 沉井的类型和构造
底面0.5 ～ 1.0m。
• 沉井高度大时可分节浇筑； • 每节高度不宜大于6m，沉井底节一般4~6m，厚度
一般为0.5～1.0m。
• 隔墙作用：加强沉井刚度、缩小外壁计算跨度， 同时又将沉井分成多个取土井，便于掌握挖土位 置以控制下沉的方向 ；
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
取土孔
• 位置：取土井的平面布置应与中轴线对称，以利于沉 井均匀下沉；
第二章 沉井的类型和构造
井壁与底板的连接
沉井基础
井壁与底板的 连接，要求构 造上能可靠传 力，底板的反 力通过连接点 传给池壁。连 接点处也不允 许漏水。通常 的办法是在沉 井壁上设凹槽 或凸缘，凹槽 适用于厚壁沉 井，凸缘适用 于薄壁沉井。
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
隔墙
• 沉井井体内可设置多道隔墙； • 隔墙下也可设置刃脚，一般要求隔墙底高出刃脚
– 河水较深，筑岛困难时使用。河岸上选场地制作，浮运至预定位置下沉 – 大型浮运沉井可采用钢壳沉井，小型浮运沉井可采用钢筋混凝土沉井。
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
混凝土沉井
按沉井的建筑材料分类 钢筋混凝土沉井
钢沉井
• 混凝土沉井
– 适宜圆形，小直径、下沉深度不大的沉井。
• 钢筋混凝土沉井
底面一般在1.5m以上。
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
底板封底
• 干封底：
–无地下水或可降水至封底标高以下50cm时 –先浇筑素混凝土垫层，再浇筑钢筋混凝土底板。
• 水下封底:
–带水下沉的沉井
–水下封底混凝土的强度等级达到设计要求时，方可将 井内水抽除。
–封底前须有潜水员水下抛石和整平。
第二章 沉井的类型和构造
底面0.5 ～ 1.0m。
• 沉井高度大时可分节浇筑； • 每节高度不宜大于6m，沉井底节一般4~6m，厚度
一般为0.5～1.0m。
• 隔墙作用：加强沉井刚度、缩小外壁计算跨度， 同时又将沉井分成多个取土井，便于掌握挖土位 置以控制下沉的方向 ；
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
取土孔
• 位置：取土井的平面布置应与中轴线对称，以利于沉 井均匀下沉；
第二章 沉井的类型和构造
井壁与底板的连接
沉井基础
井壁与底板的 连接，要求构 造上能可靠传 力，底板的反 力通过连接点 传给池壁。连 接点处也不允 许漏水。通常 的办法是在沉 井壁上设凹槽 或凸缘，凹槽 适用于厚壁沉 井，凸缘适用 于薄壁沉井。
第二章 沉井的类型和构造
沉井基础
隔墙
• 沉井井体内可设置多道隔墙； • 隔墙下也可设置刃脚，一般要求隔墙底高出刃脚
第四章 沉井基础(1)
� 施工工艺 • 按尺寸制作沉井，下沉到预定标高； • 浇筑封底混凝土和桩承台，并预留孔位； • 在预留孔位钻孔灌注成桩。
� 盖板的功能 • 井孔内是否填实，采用什么材料填实，主要依据沉井受力 及稳定性要求而定； • 在满足稳定性等要求的条件下，为节省材料、减轻自重， 可采用空心沉井基础或仅填砂砾，此时为承受上部构造， 需要在沉井顶部设置钢筋混凝土盖板。 ⌧ 盖板的构造要求 • 盖板厚度一般取1.5~2.0m； • 钢筋由计算决定。
• 浮运沉井的构造 不带气筒的浮运沉井 带气筒的浮运沉井 � 不带气筒的浮运沉井 � 适用性 • 水深不大； • 流速不大； • 河床平缓； • 冲刷较小。
� 施工工艺 • 岸边制造； • 通过滑道下水； • 浮运到位； • 接高下沉。 � 使用材料 —— 钢材、木材、钢筋混凝土、钢丝网及水泥 等。 ⌧ 构造形式 • 双壁浮运沉井（钢丝网薄壁、钢薄壁：用于平面尺寸较大 沉井） • 带临时性井底的浮运沉井
� 凹槽 � 凹槽的功能 • 增强封底混凝土与井壁的联结强度； • 将封底混凝土承受的地基反力传递给井壁。 � 凹槽的尺寸与构造要求 • 在沉井外壁内侧离刃脚踏面约2m处设置水平槽状结构； • 凹槽深度约150~250mm，高度约1000mm； • 当井孔采用混凝土或圬工填实时，也可不设凹槽。
� 射水管 � 射水管的功能——通过在井壁预埋射水管，帮助沉井穿 透较好土层，达到比较深的深度。 � 射水管的尺寸与构造要求 • 射水管在井壁内均匀布置，以利于通过控制水压和水量来 调整下沉方向； • 射水管一般水压≥600kPa。
� 带钢气筒的浮运沉井 � 适用性 • 河水较深； • 水流较急； • 沉井较大； • 分孔较多。 � 施工工艺 • 在井孔位置装置钢气筒； • 向气筒内打气增大浮力（钢气筒是沉井内的防水结构，利 用压缩空气排出气筒内的水）；
第四节沉井基础的
（2）刃脚向内挠曲计算 此种情况刃脚下沉的最不利状态为：沉井已沉至接近设
计标高，刃脚踏面下土已挖空，尚为浇注封底混凝土，此时 刃脚外侧作用最大的土压力和水压力，产生向内弯曲的最大 弯矩。刃脚所受各力：刃脚外侧的主动土压力和水压力、土 对刃脚外侧摩阻力、刃脚自重等（图6.25）。
计算的外侧土压力和水压力应按规定考虑悬臂分配系数 a。水压力按下列情况计算：不排水下沉时，井壁外侧水压 力值按100％计算，内侧水压力值按50%计算，也可按施工 中可能出现的水头差计算；排水下沉时，在不透水的土中， 可按静水压力的70%计算，在透水性土中，可按静水压力的 100％计算。
（三）沉井刃脚的竖向和水平向强度验算
1、刃脚计算中的水平力分配 刃脚悬臂作用的分配系数为
0.1l14
hk4 0.05l14 刃脚框架作用的分配系数为
hk4
hk4 0.05l24
适用范围：内隔墙底面高出刃脚底面不超过0.5m，或大 于0.5m而有垂直埂肋的情况，否则，全部水平力应由悬臂
作用承担，即a＝1.0。但应按构造要求布置水平钢筋，使能 承受一定的正、负弯矩。
b1h3 6DW0 12
zx
(hZ)Z
H D0h
D/2
DH
2 D0
3、应力验算 ①基底应力验算
max min
N DH
A02D0 rR
fa
②基础侧面水平压应力验算 出现最大水平压应力位置在h/2处
h/2X12co4s(r2htanC)
③基础截面弯矩计算
MzH(hZ)1Z23D b10H h(2hZ)
③基础截面弯矩计算 地面或局部冲刷线以下深度Z处基础截面上的弯矩MZ为
Z
M z H ( h Z ) 0 m Z 1 ( Z 0 Z 1 ) t a n b 1 ( Z Z 1 ) d Z 1
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沉井的概念:
是井筒状的结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井 壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔， 使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。
沉井的优点：
埋臵深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面 积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载； 沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工 工艺并不复杂。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
（二）壁后压气沉井法 它是通过对沿井壁内周围预埋的气管中喷射高压气流， 气流沿喷气孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈压气层(又 称空气幕)，使井壁周围土松动，减少井壁摩阻力，促使沉井 顺利下沉。
与泥浆润滑套相比的优点： 壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力， 下沉量易于控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经 济效果好。 在一般条件下较泥浆润滑套更为方便，它适用于细、粉 砂类土和粘性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的 资料。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
7.地基检验和处理 基底检验：
检验内容是地基土质是否和设计相符，是否平整，并 对地基进行必要的处理。 基底处理： 砂性土或粘性土地基，一般可在井底铺一层砾石或碎 石至刃脚底面以上200mm。未风化岩石地基，应凿除风化 岩层，若岩层倾斜，还应凿成阶梯形。要确保井底地基尽 量平整，浮土、软土清除干净，以保证封底混凝土、沉井 与地基结合紧密。
第四章 沉井基础及地下连续墙
第四章
沉井基础及地下连续墙
5-1 概述
第四章 沉井基础及地下连续墙
第一节
概
述
沉井的应用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业 发展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的基础叫做沉井 基础，参见图5-1。
图 5-1沉井基础示意
a) 沉井下沉; b) 沉井基础
5-1 概述
第四章 沉井基础及地下连续墙
5-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础及地下连续墙
2.带钢气筒的浮运沉井
带钢气筒的浮运 沉井适用于水深流急 的巨型沉井。它主要 由双壁的沉井底节、 单壁钢壳、钢气筒等 组成。
图5-8 带钢气筒的浮运沉井
5-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础及地下连续墙
(四) 组合式沉井 定义： 当采用低桩承台而围水挖基浇筑承台有困难时；当沉 井刃脚遇到倾斜较大的岩层或在沉井范围内地基土软硬不 均而水深较大时可采用上面是沉井下面是桩基的混合式基 础，或称组合式沉井。 施工时按设计尺寸做成沉井，下沉到预定标高后，进 行浇筑封底混凝土和承台，在井内其上预留孔位钻孔灌注 成桩。 这种混合式沉井既有围水挡土作用，又作为钻孔桩的 护筒，还作为桩基的承台
原则：分区、依次、对称、同步。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
4.挖土下沉 沉井下沉施工可分为排水下沉和不排水下沉。 排水下沉：当沉井穿过的土层较稳定，不会因排水而 产生大量流砂时，可采用排水下沉。它适用于土层渗水量 不大且排水时不会产生涌土或流砂的情况；人工挖土可使 沉井均匀下沉和清除井下障碍物，但应保证施工安全。排 水下沉时，有时也用机械除土。 不排水下沉：一般都采用机械除土，挖土工具可以是 抓土斗或水力吸泥机，如土质较硬，水力吸泥机需配以水 枪射水将土冲松。由于吸泥机是将水和土一起吸出井外， 故需经常向井内加水维持井内水位高出井外水位1～2m， 以免发生涌土或流砂现象。
图5-9 沉井施工顺序示意
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
1.整平场地 如天然地面土质较好，只需将地面杂物清掉整平地面， 就可在其上制造沉井，如为了减小沉井的下沉深度也可在 基础位臵处挖一浅坑，在坑底制造沉井下沉，坑底应高出 地下水位0.5～1.0m 。如土质松软，应整平夯实或换土夯实。 在一般情况下，应在整平场地上铺上不小于0.5m厚的砂或 砂砾层。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
第三节
沉井的施工
沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中筑岛施工及浮 运沉井施工三种。
一、旱地上沉井的施工
桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封 底、充填井孔以及浇筑顶板。
a)制作第一节沉井; b)抽垫木、挖土下沉; c)沉井接高下沉; d)封底
2.在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大，或河中有 较大卵石不便桩基础施工时； 3.岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大 基础施工围堰有困难时。
5-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础及地下连续墙
第二节 沉井的类型和构造
一、沉井的分类
一般沉井 按沉井的施工方法分类 浮运沉井 混凝土沉井 按沉井的建筑材料分类 钢筋混凝土沉井 竹筋混凝土沉井
沉井
5-1 概述
第四章 沉井基础及地下连续墙
5-1 概述
第四章 沉井基础及地下连续墙
根据经济合理、施工上可能的原则，一般在下列情况， 可以采用沉井基础：
1.上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，做 扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有 好的持力层，采用沉井基础与其他深基础相比较，经济上较 为合理的；
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
8.封底、充填井孔及浇筑顶盖 地基经检验及处理合乎要求后，应立即进行封底。如封 底是在不排水情况下进行，则可用导管法灌注水下混凝土(见 钻孔灌注桩施工)，若灌注面积大，可用多根导管，以先周围 后中间，先低后高的次序进行灌注。待混凝土达设计强度后， 再抽干井孔中的水，填筑井内圬土。如井孔中不填料或仅填 以砾石，则井顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖，以支承墩台，然 后砌筑墩身，墩身出土(或水面)后可拆除临时性的井顶围堰。
图 5-4
沉井剖面图 d）内壁多阶型
a）直壁柱型； b）外壁单阶型； c）外壁多阶型；
5-2 沉井的类型和构造
第四章 沉井基础及地下连续墙
二、沉井基础的构造
(一)沉井的轮廓尺寸
沉井的平面形状：
决定于墩(台)底部的形状。对矩形或圆端形墩，可采 用相应形状的沉井，当墩的长宽比较为接近时，可采用方 形或圆形沉井。 沉井顶面尺寸为墩(台)身底部尺寸加襟边宽度。 沉井的入土深度： 根据上部结构、水文地质条件及各土层的承载力等确 定。
5-2 沉井的类型和构造
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沉井的平面形状 按沉井形状分类 沉井的立面形状
圆形 圆端形 矩形
柱形 阶梯形 锥形
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图5-3
沉井的平面形状
a) 单孔沉井；b) 双孔沉井；c) 多孔沉井
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沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影 响小。
5-1 概述
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沉井的缺点：
施工期较长；
对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾 斜； 沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾 斜过大，均会给施工带来一定困难。
5-1 概述
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5-3 沉井的施工
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5.接高沉井
第一节沉井顶面下沉至距地面还剩1m～2m时，应停止 挖土，接筑第二节沉井。接筑前应使第一节沉井位臵正直， 凿毛顶面，然后立模浇筑混凝土。待混凝土强度达设计要求 后，再拆模继续挖土下沉。
6.筑井顶围墙 如沉井顶面低于地面或水面，应在沉井上接筑围堰， 围堰的平面尺寸略小于沉井，其下端与井顶上预埋锚杆相 连。围堰是临时性的，待墩台身出水后可拆除。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
3.拆模及抽垫 当沉井混凝土强度达设计强度70％时可拆除模板，达设 计强度后方可抽撤垫木。抽撤垫木应分区、依次、对称、同 步地向沉井外抽出。其顺序为：先内壁下，再短边，再长边， 最后定位垫木。长边下垫木隔一根抽一根，以固定垫木为中 心，由远而近对称地抽，最后抽除固定垫木，并随抽随用砂 土回填捣实，以免沉井开裂、移动或偏斜。
五、沉井下沉过程中遇到的问题及处理
1.偏斜 偏斜原因 ： 土岛表面松软，河底土质软硬不匀； 井壁与刃脚中线不重合 ； 抽垫方法欠妥，回填不及时 ； 除土不均匀对称 ； 刃脚遇障碍物顶住而未及时发现； 排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井承受 不 对称外力作用 。 发生倾斜的纠正方法： 在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石； 在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层； 在沉井顶面施加水平力扶正。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
减小井壁摩阻力的方法： 井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉； 利用泥浆套或空气幕辅助下沉； 增大开挖范围和深度； 必要时还可采用0.10.2kg炸药起爆助沉。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
沉井施工过程动画演示1
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
沉井施工过程动画演示2
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
二、水中沉井的施工
（一）筑岛法 当水深小于3m，流速≤1.5m/s时，可采用砂或砾石在水中 筑岛(图5-12 a），周围用草袋围护；若水深或流速加大，可 采用围堤防护筑岛[图5-12b）]；当水深较大（通常<15m） 或流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛(图5-12c）。
5-3 沉井的施工
第四章 沉井基础及地下连续墙
2.制造第一节沉井 制造沉井前，应先在刃脚处对称铺满垫木（图5-10），以 支承第一节沉井的重量，并按垫木定位立模板以绑扎钢筋。然 后在刃脚位臵处放上刃脚角钢，竖立内模（图5-11），绑扎钢 筋，再立外模浇筑第一节沉井。
图5-11 沉井刃脚立模
1-内模；2-外模；3-立柱；4-角钢； 图 5-10 垫木布臵实例 5-垫木；6-砂垫层