第三章 沉井基础(二)
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。
2023年沉井基础施工安全操作规程
2023年沉井基础施工安全操作规程第一章总则第一条为了保障沉井基础施工的安全和顺利进行，防止事故发生，特制定本规程。
第二条本规程适用于沉井基础施工过程中的各项操作，包括施工前准备、施工过程中的各项操作以及施工后的处理。
第三条沉井基础施工应遵循“安全第一、预防为主、综合治理”的原则，严格按照国家、地方和企业的相关法律法规、标准规范进行施工。
第四条所有参与施工的人员应接受必要的安全培训，并持证上岗。
第五条施工现场应设置明显的警示标志，标明危险区域和禁止区域。
第二章施工前准备第六条施工前，施工现场应进行必要的检查和清理，确保施工区域没有障碍物和危险物品。
第七条施工前，应对沉井基础施工的设计图纸进行认真研究，了解施工过程和施工要求。
第八条施工前，应对施工所需的材料和机械设备进行检查，确保其完好无损。
第九条沉井基础施工现场应设置安全通道，并配备灭火器和急救设备。
第三章施工过程中的安全操作第十条操作人员在进行施工前，应确定自己的工作区域，并检查工作区域是否安全。
第十一条操作人员在施工过程中，应遵循安全操作规范，严禁违章操作。
第十二条操作人员在施工过程中，应正确使用所需的工具和设备，并做好维护和保养工作。
第十三条操作人员在施工过程中，应注意人身安全，如有不适或突发事故，应立即停止工作并采取相应的应急措施。
第十四条操作人员在施工过程中，应随时注意现场安全状况，及时排除隐患，确保施工现场的安全。
第四章施工后的处理第十五条施工结束后，应及时清理工作区域，保持施工现场的整洁和安全。
第十六条施工结束后，应对施工所用的工具和设备进行清理和归档，确保其完好无损。
第十七条施工结束后，应及时汇报施工情况，总结经验教训，并提出改进建议。
第十八条施工结束后，应做好相关档案的整理和管理，以备后续的追踪和审查。
第五章管理措施第十九条施工现场应设置专门的安全管理人员，负责监督施工现场的安全管理工作。
第二十条对违反安全操作规程的人员，应给予相应的纪律处分，并追究其责任。
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。
沉井基础的构造[详细]
![沉井基础的构造[详细]](https://img.taocdn.com/s3/m/522b45643186bceb18e8bba4.png)
同时，由于沉井基础埋置较深，稳定性好，能支 撑较大的荷载。近年来，沉井的施工技术和施工机械 都有了很大改进，可使地表产生很小的沉降和位移。
2、沉井的分类
（1） 按下沉环境可分为陆地沉井和浮式沉井（用于 深水中的施工）； （2）按沉井构造形式可分为独立沉井（多用于独立深 基础或独立深井构筑物）和连续沉井（多用于隧道工 程）； （3）按沉井平面形式可分为圆形、圆端形、正方形、 矩形和多边形等，也可分为单孔沉井和多空沉井； （4）按沉井制作材料可分为混凝土、钢筋混凝土、钢、 砖、石以及组合式沉井等。
a—混凝土刃脚；b—设角钢的刃脚；c—尖刃脚
3、内隔墙
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 ；
内隔墙的间距一般不大于5~6m，厚度一般为0.5~1.0m。 考虑到内隔墙既要对刃脚悬臂起支撑作用，又不宜受到土
的支撑，妨碍沉井下沉，因此，一般要求内隔墙底面高出 刃脚底面0.5-1.0m。 但当沉井穿越极软弱的土层时，为防止沉井“突沉”，也 可将内隔墙底面做成与刃脚底面平齐。
2、刃脚
作用在于减少沉井下沉阻力
刃脚是井壁下端一般做成刀刃形状的部分，如下图所示。 其作用在于减小沉井的下沉阻力，使之能在自重作用下切 土下沉。一般采用不低于C20的钢筋混凝土制成。当沉井下 沉较深且土质较坚硬时，刃脚面常以型钢（角钢或槽钢） 加强。刃脚的底面宽度可为100-200mm。在坚硬地基上也可 做成尖角。刃脚斜面与水平面的交角一般应不小于45度。 刃脚的高度应视井壁的厚度确定，并应考虑便于拔出垫木 和挖土。
沉井基础PPT课件
式中 K2 —— 抗浮安全系数，一般取1.05～1.1。在不计 井壁摩阻力时，可取1.05。 B’ —— 封底后沉井所受的总浮力，kN；
（二）第一节沉井计算
竖向挠曲计算（沉井抽承垫木时计算） （三）刃脚计算 沉井刃脚相当于是三面固定，一面自由的双向板，为 简化计算一方面可看作固着在刃脚根部处的悬臂梁，梁长 等于井壁刃脚斜面部分的高度；另一方面，刃脚又可看作 为一个封闭的水平框架。因此，作用在刃脚侧面上的水平 外力将由悬臂梁和框架来共同承担，也即部分水平外力是 垂直向传至刃脚根部，余下部分由框架承担。
沉井是一种预制构件，在施工过程中受到各种外力的 作用，沉井结构强度必须满足各阶段最不利受力情况的 要求，沉井结构在施工过程中应主要进行下列验算。 （一）下沉系数K1，下沉稳定系数K1’和抗浮安全系数K2
在确定沉井主体尺寸后，即可算出沉井自重，验算在 沉井施工下沉时，保证在自重作用下克服井壁摩阻力Rf而 顺利下沉，亦即下沉系数K1应为：
沉井基础
三、沉井施工过程中的结构强度计算
从底节沉井拆除垫木，直至上部结构修筑完成开始使用， 以及营运过程中沉井均受到不同外力的作用。因此，沉井的结 构强度必须满足各阶段最不利受力情况的要求。 针对沉井各部分在施工过程中的最不利受力情况，首先拟 出相应的计算图式，然后计算截面应力，进行必要的配筋，保 证井体结构在施工各阶段中的强度和稳定。
＝ K1 G－B R f R1 R2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
式中 K1 ——下沉稳定系数，一般取0.8～0.9。 R1 —— 刃脚踏面及斜面下土的支承力，kN； R2 —— 隔墙和底梁下土的支承力，kN。
当沉井沉到设计标高，在进行封底并抽除井内积水后， 而内部结构及设备尚未安装，井外按各个时期出现的最高 地下水位验算沉井的抗浮稳定：
沉井基础
2、 沉井的类型 沉井的类型较多。按沉井横截面形状分为： （1）．单孔沉井 沉井只有一个井孔，其形状有圆形、正方形及矩形等。 圆形沉井可承受较大的水平荷载，其井壁可做得稍薄些； 而方形或矩形沉井在水平力作用下，其断面会产生较大的 内力与变形，故其井壁较圆形沉井厚，制作时井壁的4个 拐角可用圆弧过渡，以改善受力条件。 （2）．单排孔沉井 沉井有两个或两个以上的井孔，各井孔以内隔墙分开， 且沿同一方向排列。按使用要求，单排孔可做成矩形、长 圆形及组合形等形状。 （3）．多排孔沉井 在沉井内部设置数道纵横交叉的内隔墙。这种沉井刚度 大，且在施工中易于均匀下沉，如发生偏斜，可通过部分 井孔内挖土纠偏；多排孔沉井因承载力高，适合于做大平 面尺寸的重型建筑物基础。
按沉井材质分
(1)混凝土沉井。因混凝土抗拉强度低，故这类沉井应做成圆 形，并仅适用于下沉深度不大(4～7 m)的软土层中施工。 (2)钢筋混凝土沉井。可以就地现浇，也可预制拼装，还可以 做成薄壁浮运沉井。因就地整体现浇的，故我国应用最多。 (3)钢丝网水泥沉井。一般作成30 mm厚的双壁空心浮运沉 井，它具有施工方便、节省钢材等优点，适用于深水基础。 (4)钢沉井。其强度高、重量轻、易于拼装，一般可做成双层， 但钢材用量大。因此常用于深水大型基础的浮运沉井。
2）、沉井分节 沉井的分节应视下沉进度、开挖方法、土质 性质、沉井的平面尺寸和沉井深度作全面分析而 定。第一节沉井的最小高度，以在拆除垫木时沉 井能抵抗纵向破裂为标准，如沉井底节下为松软 土时，则其第一节（即底节）的最大高度不得大 于0.8B，B为沉井宽度。其次各节应尽可能作高。 沉井下沉中，井顶高度（分节）应适合挖土起重 机械工作的要求。
4）、沉井模板及支撑
根据沉井分节高度进行井壁制作，由于沉井井壁厚， 混凝土工程量大，井壁内埋设钢筋与管路较多，同时井壁 还承受一定的不均匀纠偏力，浇筑沉井井壁时，一定要保 证质量。以下几方面应特别注意：
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。
沉井基础
12.2 沉井的类型与构造
按施工方法分类： 按施工方法分类： 一般沉井：预制、挖土、下沉、封底等；在水中需筑岛。 一般沉井：预制、挖土、下沉、封底等；在水中需筑岛。 浮运沉井：深水筑岛困难，影响通航等，可岸边预制、 浮运沉井：深水筑岛困难，影响通航等，可岸边预制、浮运 至设计位置下沉。 至设计位置下沉。
4. 挖土下沉
分为排水下沉和不排水下沉。土层较稳定， 分为排水下沉和不排水下沉。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(常用人工挖土 常用人工挖土)。 水而产生大量流砂时，可采用排水下沉 常用人工挖土 。 维持井内水位高出井外水位1~2m) 一般采用 不排水下沉 (维持井内水位高出井外水位 维持井内水位高出井外水位 机械除土，如土质较硬，还需配以水枪将土冲松。 机械除土，如土质较硬，还需配以水枪将土冲松。 23 重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
17
12.2 沉井的类型与构造
沉井的构造 盖板 井壁 凹槽 隔墙
重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
刃脚
18
封底
12.2 沉井的类型与构造
重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
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江阴长江大桥沉井， 江阴长江大桥沉井，为世界第一大沉井
重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
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北岸
南岸
重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
南岸重力嵌岩锚8
北岸锚锭的沉井的平面尺寸达69m×51m，埋深58m， 是世界上平面尺寸最大的沉井基础。
重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
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江阴长江公路大桥沉井 重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
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重庆交通大学河海学院岩土与地质工程系
机械设备安装技术——建造师考试辅导《机电工程管理与实务》第三章第一节讲义
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一级建造师考试辅导《机电工程管理与实务》第三章第一节讲义
机械设备安装技术
1H413011 掌握机械设备基础的种类及其应用
一、材料组成不同的设备基础种类及应用
1.素混凝土基础
由砂、石、水泥等材料组成的基础，适用于承受荷载较小、变形不大的设备基础。
2.钢筋混凝土基础
由砂、石、水泥、钢筋等材料组成的基础，适用于承受荷载较大、变形较大的设备基础。
3.垫层基础
适用于使用后允许产生沉降的结构，如大型储罐。
【例1】（2011真题）综合考虑各种因素，大型储罐选择（）基础较为妥当。
A.混合
B.垫层
C.深井
D.框架式
【正确答案】B
【答案解析】参见教材P34。
二、埋置深度不同的设备基础种类及应用
（一）浅基础
1.扩展基础
2.联合基础
由组合的混凝土结构组成，适用于底面积受到限制、地基承载力较低、对允许振动线位移控制较严格的大型动力设备基础。
3.独立基础
（二）深基础
1.桩基础
由承台、桩组成的基础形式，可分为预制桩和灌注桩两大类，适用于需要减少基础振幅、减弱基础振动或控制基础沉降和沉降速率的精密、大型设备的基础。
2.沉井基础
用混凝土或钢筋混凝土制成的井筒式基础。
三、结构形式不同的基础种类及应用
1.大块式基础
以钢筋混凝土为主要材料、刚度很大的块体基础，广泛应用于设备基础。
2.箱式基础
3.框架式基础
由顶层梁板、立柱和底层梁板结构组成的基础，适用于作为电机、压缩机等设备的基础。
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。
沉井基础ppt课件
7.1 沉井的基本概念、作用及适用条件
沉井的概念:是井筒状的结构物(图1)。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(图2)。
图1 沉井下沉示意图
图2 沉井基础
沉井的优点：埋置深度可以很大，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，因此在桥梁工程中得到较广泛的应用。同时， 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，也常用作为矿用竖 井、地下油库等。
和下沉深度而定。
土软，浅
土软，深
土密，深
上述各类沉井的适用条件：
柱形沉井，它在下沉过程中不易倾斜，井壁接长较简单，模板可重复使用。故当 土质较松软，沉井下沉深度不大，可以采用这种形式。 锥形沉井，井壁可以减少土与井壁的摩阻力，其缺点是施工较复杂，消耗模板多 ，同时沉井下沉过程中容易发生倾斜。 阶梯式沉井的台阶宽度约为100～200mm。鉴于沉井所承受的土压力与水压力， 均随深度而增大。为了合理利用材料，可将沉井的井壁随深度分为几段，做成阶 梯形。下部井壁厚度大，上部井壁厚度小，因此，这种沉井外壁所受的摩擦阻力 可以减小，有利于下沉。
2. 浮式沉井：在深水地区筑岛有困难或不经济，或有碍通航当河流流速不大 时，可采用岸边浇筑浮运就位下沉的方法，这类沉井称为浮运沉井或浮式沉井。
(二) 按沉井形状分类 1.按沉井的平面形状：
常用的有圆形、圆端形和矩形等。根据井孔的布置方式，又有单孔、 双孔及多孔的分别。
2.按沉井的立面形状 主要有柱形、锥形及阶梯形等。采用形式应视沉井需要通过的土层性质
沉井基础(最后的)
– 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
沉井基础(十一月收集整理)课件
施工方案与技术措施
施工方案
根据地质条件和工程需求，制定详细的施工方案，包括沉井结构设计、施工流 程、材料选择等。
技术措施
采用适当的施工方法和技术手段，如泥浆护壁、排水下沉等，确保施工过程安 全、高效。
施工监测与质量控制
施工监测
通过实时监测沉井下沉情况、土壤压力、地下水位等关键参数，及时调整施工参 数，确保工程安全。
沉井基础(十一月收集整 理)课件
CONTENTS
目录
• 沉井基础概述 • 沉井基础的施工工艺 • 沉井基础的设计与计算 • 沉井基础的工程实践 • 沉井基础的发展趋势与展望
CHAPTER
01
沉井基础概述
定义与特点
定义
沉井基础是一种地下结构，通过 在地面上预制井筒，然后将其沉 入地下，最后浇筑混凝土以形成 基础结构。
质量控制
建立严格的质量管理体系，对施工材料、设备、工艺等进行全面控制，确保工程 质量符合设计要求。
CHAPTER
05
沉井基础的发展趋势与展望
发展趋势
大型化
智能化
随着工程规模的扩大，沉井基础的设计和 施工也在向大型化发展，以满足更高的承 载力和稳定性要求。
引入智能化技术，如物联网、传感器和大 数据分析，实现沉井基础的实时监测、预 警和优化控制。
分析
该实例介绍了沉井基础施工过程中的监测与控制方法，包 括下沉深度、侧压力、稳定性等方面的监测和控制措施， 并对实际施工效果进行了分析。
CHAPTER
04
沉井基础的工程实践
工程概况与地质条件
工程概况
沉井基础工程是为了满足某大型工业 设施的承载需求，确保设施稳定运行 。
地质条件
工程所在地的地质勘查结果显示，土 壤类型为砂质黏土，地下水位较高， 且存在一定厚度的软土层。
沉井基础(土力学与基础工程)
FH zx b1 dz FH b1mtg Z (Z 0 Z )dZ 0
0 0
h
h
FH h1 zx b1 ZdZ d W 0
0 2
h
b1h 2 (4 h) 6dW Z0 2b1h(3 h)
12FH (2h 3h1 ) tg m h( b1h3 18Wd )
一、沉井基础
5 4
9.1 概 述
3 2 1
6 6 7 8
b)
图9-1 沉井基础示意
井筒状的结构物
在井壁的围护下从井内挖土 在自重作用下逐渐下沉 封底封顶形成的深基础
9.1 概 述
9.1.1沉井的特点及使用范围
1、沉井基础的特点：
2、沉井基础的使用范围：
1．上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，扩大基础开挖
墩身施工示意图
三、 地下连续墙
地下连续墙施工过程示意图
2、按材料分类： 混凝土、钢筋混凝土、钢、 竹筋混凝土沉井等 3、按平面形状分类：圆形、 方形、矩形、椭圆形、圆端 形、多边形及多孔井字形等
4、按竖向剖面形状分类：
圆柱形、阶梯形及锥形等
9.1.3. 沉井基础的构造
6．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。 7．封底及顶盖
9.2.4 沉井下沉过程中遇到的问题及处理
9.2.4 沉井下沉过程中遇到的问题及处理
（一）沉井发生倾斜和偏移
偏斜主要原因：土岛表面松软，使沉井下沉不均，河底土质
软硬不匀；挖土不对称；井内发生流砂，沉井突然下沉，刃脚 遇到障碍物顶住而未及时发现；并内挖除的土堆压在沉井外 一侧，沉井受压偏移或水流将沉井一侧土冲空等。
沉井基础的构造[详细]
同时，由于沉井基础埋置较深，稳定性好，能支 撑较大的荷载。近年来，沉井的施工技术和施工机械 都有了很大改进，可使地表产生很小的沉降和位移。
2、沉井的分类
（1） 按下沉环境可分为陆地沉井和浮式沉井（用于 深水中的施工）； （2）按沉井构造形式可分为独立沉井（多用于独立深 基础或独立深井构筑物）和连续沉井（多用于隧道工 程）； （3）按沉井平面形式可分为圆形、圆端形、正方形、 矩形和多边形等，也可分为单孔沉井和多空沉井； （4）按沉井制作材料可分为混凝土、钢筋混凝土、钢、 砖、石以及组合式沉井等。
沉井的平面形式分类
a—圆形单孔沉井；b—正方形单孔沉井；c—矩形单孔沉井； d—矩形双孔沉井；e—椭圆形双孔沉井；f—矩形多孔沉井
圆形沉井
最适合用于斜交桥梁和流向不稳定的河流
矩形沉井
圆端形沉井
3、沉井的设计原则
结构简单对称，受力合理，施工方便。 沉井的长短边之比越小越好，以保证下沉
时的稳定性。
a）、（b）竖直的；（c）、（d）台阶形的； （e）锥形的；（f）倒锥形的
减小下沉时的阻力或避免沉井由硬土层进 入软土层时，上部被硬层夹住，下部悬挂 在软土中而发生拉裂
柱
形
锥形
阶梯 型
下沉时周围土体的约束较均衡， 不易倾斜，对周围土体扰动较 小，但外壁摩阻力较大
合理利用材料（井壁受力上小下 大）减小井壁所受摩阻力，有利 下沉。
探测管：探测刃脚和隔墙底面下的泥面标高，清基射水或 破坏沉井正面土层以利下沉；
气管：空气幕下沉沉井 ； 压浆管：埋设压浆管
7、封底
渗水率小于6mm/min时，排干水后用C15或C20普 通混凝土浇筑；
沉井基础施工
第四节沉井基础施工一、沉井基础的基本概念1、沉井基础的适用情况对于大跨径斜拉桥这样的在竖向和横向都需要承受大承载力的深基础，如果受水文、地质条件限制采用桩基础施工难度较大，而沉井下沉施工又不困难时，则常采用沉井基础。
沉井是桥梁深基础中常采用的基础结构形式。
2、沉井基础的作用及工作原理沉井基础利用沉井结构作为桥梁墩、塔等结构的基础，承受并将墩、塔等结构传来的荷载最终传递、分散到地基中去，使桥梁结构处于稳定、安全的受力状态。
沉井基础工作方式和原理见图3-2-28。
图3-2-28 沉井基础工作方式和原理示意图3、沉井结构的组成沉井从主体上看为空心的柱体结构，一般由刃脚、井壁、隔墙、封底混凝土、顶盖板等部分构成，见图3-2-29。
图3-2-29 沉井结构示意图1、刃脚；2、井壁；3、井孔；4、顶盖板；5、隔墙；6、凹槽；7、封底（1）刃脚刃脚为斜尖状构造，这种形式使刃脚能更容易地切入土层中，从而引导整体沉井在土中下沉。
刃脚也可看作是沉井井壁的一部分，即刃脚是从沉井最底部至尖状体顶面的那一部分井壁体，或者说是沉井井壁底部的尖状体部分。
为了减少刃脚底面的承载应力，刃脚底有时做成较窄的，但有一定宽度的平底面形式。
刃脚的平底面称为刃脚踏面。
（2）井壁井壁是沉井的主体部分，既是沉井基础中的主要受力构造，又是沉井施工过程中挡土和挡水的主堰体构造。
（3）隔墙当沉井承受井外土体侧压力或承受井内外水头差压力时，隔墙对井壁起支撑作用，以减少井壁的跨间弯矩。
而且，在沉井基础承受桥梁结构的竖直和水平荷载时，隔墙既加强了井壁间的联系，提高了沉井截面的整体刚度，又增加了沉井截面的抵抗面积和抵抗惯性矩。
隔墙底面要高出刃脚50cm以上，以避免妨碍沉井下沉。
（4）封底混凝土封底混凝土是在沉井内底部所浇筑的混凝土，是传递墩、塔等结构荷载于地基的承重结构，是在井内抽水时的阻水构造。
封底混凝土必须与井壁、隔墙紧密结合，而且必须有足够的厚度，以便通过井壁、隔墙与混凝土之间的剪力传递而使封底混凝土能有效地承受沉井传下来的荷载。
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按结构设计要求传递槽段间的应力并起伸缩接头的作用
拆装方便，在泥浆中较准确定位，造价不高 防止浇注混凝土时混凝土从接头部位下端及侧面流入接 头背后。
• 施工接头的类型 1）接头管接头 特点：施工方便，操作简便。 施工方法：开挖槽段→吊放接头管至槽段端部就位→吊放
钢筋笼→浇筑混凝土→拔出接头管（混凝土浇筑3~5小时后）
• 土压力计算 1）古典土压力理论 2）静止土压力理论 3）经验图式 • 水压力计算：水土合算、水土分算 墙体内力计算：常用板桩计算方法计算（参见P.201表5-
5）。
4）失水量与泥皮：失水量大，泥皮厚且疏松，不利施工
5）pH值：pH>11，泥浆产生分层现象，失去护壁作用 6）胶体率及稳定性：胶体率高，悬浮钻渣能力强；稳定 性好，泥浆分布均匀 7）静切力：静切力大，悬浮土渣能力强
• 泥浆的制备与处理 泥浆制备通常按配比用搅拌机（回转式、喷射式）制 备泥浆。 废浆当量与挖槽方式、土质、地下水质、混凝土浇筑
特点
• 结构刚度大 • 整体性好、防渗性强 • 无振动、噪音小 • 施工速度快 • 建造深度大 • 适应较复杂的地质条件（岩溶地区或承压水头较高的砂
砾层地基需结合其他辅助措施）
• 可以兼作地下结构的一部分，节省工程造价
适用性 • 基坑的挡土、防渗措施，兼作挡土构造或基础部分； • 对周围地下水及建筑物影响较小； • 可适用于“逆作法”施工，提高施工效率； • 大深度基 坑的开挖与施工 （国外地下连续墙深度已 达
钢筋笼加工与吊放 • 按单元槽段制作钢筋笼； • 按灌注要求在钢筋笼内留出安放混凝土导管的竖直空间， 纵向钢筋净距不小于100mm；
• 为加强钢筋笼的整体刚度，应在笼内布置 2~4榀纵向桁架；
• 吊放时应制定周密的施工方案，避免钢筋笼变形； • 入槽后应检查钢筋笼的位置并进行定位； • 当钢筋笼难以插入时，应吊出钢筋笼检查原因，不可强行 插入。
混凝土灌注 • 浇筑混凝土导管埋入混凝土的深度必须在1.5m以上，但一
般也不超过6m；
• 导管距槽段端部的距离不得大于 2m ，采用多根导管施工 时，应控制导管的间距，当灌注上升速度 v<5m/h时，一根 导管的灌注有效半径R可按下式估算： R=6.25S· v
混凝土塌落度
• 每单元 槽 段的灌 注 时间控 制 在 4~6h ， 灌注速度 一般为
131m ，垂直精度达 1/2000 ，国内有深度达 65m ，厚度达
1.3m）； • 地下连续墙技术的发展趋势：
采用预制桩式、板式连续墙；
大深度、高精度； 采用聚合物泥浆，可以减少浆量，提高重复使用次数； 废浆处理技术广泛应用。
地下连续墙的类型与接头构造 • 类型
按成墙方式划分
排桩式 壁板式 桩壁组合式 按筑墙材料划分
按支护方式划分
自立式 锚碇 支撑式 逆作法
土质墙
混凝土墙 钢筋混凝土墙 组合墙
• 接头构造 地下连续墙的接头形式及质量直接影响地下墙的工作性
能，地下连续墙的接头可分为施工接头与结构接头两类。
墙段接头（施工接头） • 施工接头的作用 便于下一槽段的成槽施工 能承受混凝土的侧向压力而不致产生严重变形
30~50m3/h； • 实际混凝土面灌至设计标高以上 0.3~0.5m，硬化后再凿除， 以保证设计标高处的混凝土强度满足要求。
地下连续墙设计计算简介
• 地下连续墙的破坏类型
稳定性破坏
整体失稳（倾覆、滑移） 基坑隆起
强度破坏
支撑强度不足、压屈
墙体强度不足
管涌、流砂
• 地下连续墙设计计算方法
荷载计算
→形成接头。
2）接头箱接头 特点：接头部位连接的整体性好，接头的刚度大。 施工方法：开挖槽段→吊放接头箱至槽段（接头箱一侧开 口）→吊放钢筋笼（钢筋笼头部设有钢板，使混凝土不能
进入接头箱）→浇筑混凝土→拔出接头箱→下一槽段钢筋
笼吊放后，前槽段伸入接头箱的水平钢筋与下一槽段钢筋 笼的水平钢筋重叠，下一槽段混凝土浇筑后，相邻两段的 水平钢筋交错搭接而形成整体接头。
方法等因素有关，泥浆处理方式有以下两类：
土渣分离处理（物理再生处理）
重力沉降
机械处理 化学再生处理（分散剂等）
挖槽施工 • 单元槽段划分 挖槽施工前，预先沿地下墙的长度方向将地下墙划分为 若干一定长度的单元槽段，单元槽段长度一般为5~7m，条
件允许也可大于10m。
• 挖槽机械——抓斗式、冲击式、回转式 1）抓斗式挖槽机：适用于较松散的土质条件。
抓斗式成槽机
2）冲击式挖槽机：适用于一般土层、卵砾石层、岩石
冲击式成槽机
3）回转式挖槽机：槽壁光滑，在软土、砂土、小粒径卵 砾石层中均能顺利成槽，噪音小，无振动。
多头式成槽机
回转式成槽机
• 槽壁维护 1）地下水位较高的情况下，可降低地下水位配合施工； 2）控制挖槽的长深比； 3）控制沟槽附近的超载；
地下工程等领域推广应用。目前，地下连续墙已在建筑物 地下室、地下停车场、地下铁道、各种基础结构等地下工 程及基础工程中广泛应用。地下连续墙的成墙工艺见 P.195 说明，施工顺序及见P.196图5-40及下图。
导墙施工
挖土成槽
泥浆分离
泥浆池
钢筋笼制作
钢筋笼吊装
混凝土浇筑
安装导管
• 地下连续墙的特点及适用性
• 地下连续墙施工 修筑导墙 • 导墙的作用
挡土，防止槽口坍塌
作为施工的基准
设备、挖槽机械的支撑 存蓄泥浆、防止流失 减小对邻近建筑物影响
• 导墙的形式 选择导墙的形式主要考虑的因素： 1）土质条件及土层分布、地下水 2）荷载条件
3）对邻近建筑物的影响
导墙常用现浇钢筋混凝土制作，考虑重复使用时也可 用钢制或预制钢筋混凝土装配式导墙。 • 导墙的施工
• 准备工作 工程地质及水文地质情况的调查分析
土层性状与分布 土层物理力学性质指标 地下水位及变化
渗流及水质分析
承压水层分布、压力
现场情况调查
大型机械进出场条件
水源及电源条件 邻近建筑物情况 地下障碍物情况 环境影响
施工组织设计
规模、质量要求、水电、道路、场地 场地地质条件及环境条件 施工方案与方法 • 施工设备选择
• 导墙设计
• 单元槽段划分与施工循序 • 预埋件与连接设计
• 泥浆（配比、循环路径布置、泥浆处理）
• 钢筋笼（制作、运输、吊放等） • 混凝土（配合比设计、供应、灌注工艺）
• 供排水、供电设施布置
施工平面布置 • 机械布置及运行路线 • 灌注机具布置 • 泥浆制备与处理设施布置 • 出土运输路线 • 钢筋加工与堆放场地 • 搅拌站设置 • 库房、料场、混凝土运输路线、临时设施布置 施工进度计划、材料及劳动力供应 安全措施、质量管理、技术组织等
4）出现漏浆时应及时补浆，保证泥浆面的高度。
清底 • 对槽段断面进行测量（钻头或超声波），不符要求的槽壁 要进行修正； • 对已完工的槽段接头部位进行清刷；
• 吊放钢筋笼使槽壁泥皮剥落堆积槽底，应在吊放钢筋笼后
再一次清底； • 挖槽结束后静置2~4h，大部分土渣已沉淀，可开始清底； • 清底的方法有沉淀法和置换法； • 清底完成后吊放接头管及相关部件。
适用：表层土较好、导墙上荷载较小
适用：表层土为杂填土、软粘土
适用：导墙上荷载较大
适用：有邻近建筑物
适用：地下水位较高，未采取降水措施，需要保持槽内外水位差
适用：作业面位于先期施工支护结构附近，需维护已有结构的稳定
适用：可重复使用
泥浆制备与处理 • 泥浆的作用
悬浮作用：避免土渣的大量沉积 而影响施工 润滑、降温作用：对钻头式、冲 击式挖槽机有润滑、降温作用 支撑作用：利用内外压差形成外 向静水压力，防止槽壁坍塌 形成泥皮：防渗、保持内外压差
接头管吊放
拔出接头管
墙面接头（结构接头）
地下连续墙与内部结构的楼板、柱、梁、底板等的结构接 头主要有以下3种。
• 预埋连接钢筋法
• 预埋连接钢板法
• 预埋剪力连接件法
地下连续墙的施工
准备工作
工程地质及水文地质情 况的调查分析
现场情况调查 施工组织设计
地下连续墙施工
修筑导墙
泥浆制备与处理 挖槽施工 清底 钢筋笼加工与吊放 混凝土灌注
6．地下连续墙简介
地下连续墙的概念、特点及其应用与发展
• 地下连续墙的基本概念 1950年首先在意大利米兰采用泥浆护壁进行地下连续墙 施工，上世纪 50年代后传到法、日等国， 60年代推广到英、 美、前苏联等国，我国在50~60年代首先在水利部门采用地
下连续墙（地下止水帷幕）， 70年代开始，在建筑、交通、
沟槽的倒塌安全系数：
粘性土：
Nτ K p0 m p1m
砂土：
2( - 1 )1/2 tan K 1
p0m：槽壁外侧土压力及水压力； p1m：槽壁内侧泥浆压力； γ：砂土
γ1：泥浆重度
φ：砂土内摩擦角
• 泥浆性质的控制指标 1）泥浆的相对密度（比重）：膨润土泥浆 1.05~1.15 2）粘度：与土质有关，渗透能力大，用粘度大的泥浆 3）含砂量：含砂量大，粘度低，新鲜泥浆含砂量<4%
根据槽内外压差与土抗剪强度之间的关系，可由下式确 定采用泥浆护壁时的沟槽临界深度（Meyehof 公式）：
H cr
Nτ K 0 γ' γ 1'
N：条形基础承载力系数，对于矩形沟槽，N=4(1+B/L)；
τ：土的不排水剪强度； K0：静止土压力系数 γ’：土体有效重度； γ1’：土体有效重度；