《沉井基础施工》PPT课件
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沉井基础施工—浮式沉井施工(地基基础施工课件)
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。
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；
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。
带钢气筒的浮运沉井
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。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模（图511），绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。
钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空心井壁沉井，这是制造浮运沉井较好 的方法，具有施工方便、节省钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢 丝网水泥制成。做法是将若干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网的两侧，外面涂抹不低 于M5的水泥砂浆，使它充满钢筋网和钢丝网之间的间隙并形成厚1～3mm的保护层。
2.带钢气筒的浮运沉井
4.流砂 原因：
土中动水压力的水头梯度大于临界值。
防止流砂的措施 ： 排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水； 不排水除土下沉时，减小水头梯度； 采用井点，或深井和深井泵降水。
外围形成有一定厚度的泥浆层。主要利用泥浆的润滑减阻，降低沉井下沉中的摩擦阻力。
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。
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；
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。
带钢气筒的浮运沉井
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。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模（图511），绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。
钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空心井壁沉井，这是制造浮运沉井较好 的方法，具有施工方便、节省钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢 丝网水泥制成。做法是将若干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网的两侧，外面涂抹不低 于M5的水泥砂浆，使它充满钢筋网和钢丝网之间的间隙并形成厚1～3mm的保护层。
2.带钢气筒的浮运沉井
4.流砂 原因：
土中动水压力的水头梯度大于临界值。
防止流砂的措施 ： 排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水； 不排水除土下沉时，减小水头梯度； 采用井点，或深井和深井泵降水。
外围形成有一定厚度的泥浆层。主要利用泥浆的润滑减阻，降低沉井下沉中的摩擦阻力。
沉井基础施工 -课件
三、沉井的构造
（六）探测管和射水管
2. 射水管 当预计沉井自重不足以克服下沉阻力时，可在井壁四周 预埋高压射水管。 射水管的作用是：利用高压射水冲动沉井周围及刃脚下 的土，以减小土对沉井的摩阻力。 射水管装设在井壁内，管口开在刃脚下端和井壁外侧， 沿井壁均匀布置，并联成四个单独分离的管组，以便于控 制射水部位，校正沉井的倾斜。
三、沉井的构造
（二）刃脚
位于井壁的最下端，受力最集中。一是作用切土下沉，另 一作用是支承，故应具有一定的强度。 常用的刃脚形式。
三、沉井的构造
（四）井孔（取土井）
井孔是挖土、排土的工作场所。井孔的平面尺寸应满足 挖土机具所需的净空要求，最小边长一般不宜小于3m。井 孔内壁上可安设扶梯，供施工人员上、下使用。
三、沉井的构造
（八）顶盖（封顶或井盖）
井孔用混凝土或其它圬工材料填充时，顶盖可用不低于 C15混凝土灌注。
沉井若为空心基础，井内不填充任何材料或仅用砂、石 料填充的，则顶部必须设置钢筋混凝土顶盖，以承受墩台 身及其以上结构的荷载。顶盖厚一般为1.5～2.0m，钢筋 的配置由计算确定。
三、沉井的构造
二、沉井的类型
3. 圆端形沉井 圆端形沉井引起河床局部冲刷最小，但沉井的制作较麻 烦，它的优缺点介于圆形和矩形两种沉井之间，常用于圆 端形桥墩的基础。
二、沉井的类型
（二）按沉井立面形状分类
二、沉井的类型
（三）按沉井立面形状分类
1. 柱形沉井 摩阻力大，下沉困难。适用于摩阻力较小的松软土层。下 沉时易于控制方向，不易偏斜。 2. 阶梯形沉井 下沉时底节以上各节井壁所接触的土层已松动过，减少了 井壁摩阻力，有利于沉井下沉，但容易偏斜。适用于摩阻 力较大的土层中。 3. 锥形沉井 井壁摩阻力较小，下沉时发生偏斜的可能性较大，一般不 常用。
沉井基础PPT课件
K2 G＋R f B'
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：
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
造
井孔的布置和大小应满足取土机具操作的需 要，对顶部设置围堰的沉井，宜结合井顶围堰统 一考虑。
说明
6.2
6 沉井基础
• 6.2.2 沉井每节高度可视沉井的平面尺寸、总高 度、地基土情况和施工条件而定，不宜高于5m。 沉井外壁可做成垂直面、斜面（斜面坡度为竖/
节 横：20/1～50/1）或与斜面坡度相当的台阶形。 构 说明
算
极限状态计算和正常使用极限状态计算。计算时 其结构重要性系数和作用效应组合，应分别符合 本规范第1.0.5条的规定。
6.3
6 沉井基础
• 6.3.2 沉井井壁应按下列规定验算。薄壁浮运沉 井的井壁应根据实际可能发生的情况进行验算。 1 施工下沉时，沉井底节应按下列情况验算其竖
节 向弯曲强度： 计 1）当排水挖土下沉时，沉井底节假定支承在四 算 个支点“1”上（图6.3.2-1），验算其竖向弯曲；
计 剪力。
算
根据排水或不排水的情况，沉井井壁在水压
力和土压力等水平荷载作用下，应作为水平框架
验算其水平方向的弯曲。
6 沉井基础
采用泥浆套下沉的沉井，泥浆压力大于上述 水平荷载，井壁压力应按泥浆压力计算。
采用空气幕下沉的沉井，井壁压力与普通沉 节 井的计算相同。 计 • 6.3.3 沉井刃脚可分别作为悬臂梁和水平框架验
造
• 6.2.3 沉井井壁的厚度应根据结构强度、施工下 沉需要的重力、便于取土和清基等因素而定，可 采用0.8～1.5m；但钢筋混凝土薄壁浮运沉井及钢 模薄壁浮运沉井的壁厚不受此限。
6.2
6 沉井基础
• 6.2.4 沉井刃脚根据地质情况，可采用尖刃脚或 带踏面刃脚。如土质坚硬，刃脚面应以型钢加强 或底节外壳采用钢结构。刃脚底面宽度可为
井孔的布置和大小应满足取土机具操作的需 要，对顶部设置围堰的沉井，宜结合井顶围堰统 一考虑。
说明
6.2
6 沉井基础
• 6.2.2 沉井每节高度可视沉井的平面尺寸、总高 度、地基土情况和施工条件而定，不宜高于5m。 沉井外壁可做成垂直面、斜面（斜面坡度为竖/
节 横：20/1～50/1）或与斜面坡度相当的台阶形。 构 说明
算
极限状态计算和正常使用极限状态计算。计算时 其结构重要性系数和作用效应组合，应分别符合 本规范第1.0.5条的规定。
6.3
6 沉井基础
• 6.3.2 沉井井壁应按下列规定验算。薄壁浮运沉 井的井壁应根据实际可能发生的情况进行验算。 1 施工下沉时，沉井底节应按下列情况验算其竖
节 向弯曲强度： 计 1）当排水挖土下沉时，沉井底节假定支承在四 算 个支点“1”上（图6.3.2-1），验算其竖向弯曲；
计 剪力。
算
根据排水或不排水的情况，沉井井壁在水压
力和土压力等水平荷载作用下，应作为水平框架
验算其水平方向的弯曲。
6 沉井基础
采用泥浆套下沉的沉井，泥浆压力大于上述 水平荷载，井壁压力应按泥浆压力计算。
采用空气幕下沉的沉井，井壁压力与普通沉 节 井的计算相同。 计 • 6.3.3 沉井刃脚可分别作为悬臂梁和水平框架验
造
• 6.2.3 沉井井壁的厚度应根据结构强度、施工下 沉需要的重力、便于取土和清基等因素而定，可 采用0.8～1.5m；但钢筋混凝土薄壁浮运沉井及钢 模薄壁浮运沉井的壁厚不受此限。
6.2
6 沉井基础
• 6.2.4 沉井刃脚根据地质情况，可采用尖刃脚或 带踏面刃脚。如土质坚硬，刃脚面应以型钢加强 或底节外壳采用钢结构。刃脚底面宽度可为
沉井基础施工ppt课件
沉井的分类
按沉井的施工方法分类 浮运沉井
按沉井的建筑资料分类
混凝土沉井 钢筋混凝土沉井 竹筋混凝土沉井
钢沉井
沉井的平面外形 沉井的立面外形
圆形 圆端形 矩形
柱形 阶梯形 锥形
a)
多图
5-3
孔沉井单孔沉 沉 井井 ；的
b)
平
双 孔 沉
面 外 形
井
；
c)
图 5-4 沉井剖面图 a〕直壁柱型； b〕外壁单阶型； c〕外壁多阶型； d〕内壁多阶型
刃脚阻力。
沉井封底
当沉井下沉至设计标高时，应进展沉降观测．假设8h内沉井的 下沉量不大于l0mm，方可进展封底。
干封法：干封法适宜于沉井底部无地下水的情况下浇筑底板混 凝土，这种方法本钱低、工期短、质量好。
水下封底应符合以下要求： (1)井内水位不应低于设计水位，锅底应按设计尺寸整理，堆
积于井底的浮泥应予去除。 (2)浇灌水下混凝土各导管的有效半径必需相互搭接，并盖满
沉井施工特点： 〔1〕沉井可在井筒的维护下作 垂直下挖，施工中井筒既能防土 又能防水，下沉终了后成为根底 的一部分。沉井法施工可以有效 地抑制明挖法土石方量大、干扰 大的弊病。〔2〕逐节接筑，不 断挖土，借助混凝土井筒的自重， 边挖土边下沉，因此比较简便、 平安。〔3〕必需经过先浇筑，
沉井制造
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；假设水深或流速加大， 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〕。
(园沉井为相互垂直两直径与园周的交点) 间程度间隔的1/100并≯30cm H为沉井高度。
第6章沉井基础PPT课件
难沉：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）；解决方法（射水、加重井壁、减 小踏面、小型爆破）
突沉：沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生于软土 地区；主要原因是井壁侧阻较小
流砂：在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主 要原因是土中动水压力的水头梯度大于临界值；防治措 施有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水
6.1 概 述
沉井：带刃脚的井筒状构造物， 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， 逐节下沉至基底设计标高的基础。
沉井基础示意
1
第1页/共22页
6.1.1 沉井的作用及适用条件
特点 ✓ 下基深，hmax=220m，适用于深水，整体性强，
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
19
第19页/共22页
1为了沉井顺利下沉，下列哪种方法是错误的( )。 (A)触变泥浆润滑套法 (B)将沉井设计为锥形形状 (c)井壁外喷射高压空气 (D)沉井内作横隔墙，加强沉井的刚度
第20页/共22页
2关于沉井基础施工，下列哪种说法是错误的( )。 (A)采用不排水下沉，适用于流砂严重的地层中和渗水量大的砂砾
封底和盖板示意
10
第10页/共22页
6.5 沉井施工
旱地沉井施工：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 基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。
水上筑岛：水流速不大，水深≤3～4m时采用， 砂岛应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑 沉井。
浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑 入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼 下沉至河床。
H >0.5m
突沉：沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生于软土 地区；主要原因是井壁侧阻较小
流砂：在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主 要原因是土中动水压力的水头梯度大于临界值；防治措 施有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水
6.1 概 述
沉井：带刃脚的井筒状构造物， 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， 逐节下沉至基底设计标高的基础。
沉井基础示意
1
第1页/共22页
6.1.1 沉井的作用及适用条件
特点 ✓ 下基深，hmax=220m，适用于深水，整体性强，
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
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1为了沉井顺利下沉，下列哪种方法是错误的( )。 (A)触变泥浆润滑套法 (B)将沉井设计为锥形形状 (c)井壁外喷射高压空气 (D)沉井内作横隔墙，加强沉井的刚度
第20页/共22页
2关于沉井基础施工，下列哪种说法是错误的( )。 (A)采用不排水下沉，适用于流砂严重的地层中和渗水量大的砂砾
封底和盖板示意
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第10页/共22页
6.5 沉井施工
旱地沉井施工：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 基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。
水上筑岛：水流速不大，水深≤3～4m时采用， 砂岛应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑 沉井。
浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑 入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼 下沉至河床。
H >0.5m
3.3沉井基础施工
——
国内最大的水中沉井基础（泰州长江大桥）（58m44m）
二 沉井基础类型及构造
2.1 分 类
1. 按施工方法分类 一般沉井：设计位置上制造，就地挖土下沉。水浅、流速小时采用。 浮运沉井：岸边制造，浮运到位下沉。水深、流速大、有通航要求时。
2. 按材料分类
混凝土沉井 3. 按几何形式 圆形 矩形 单孔 双孔 竹筋混凝土沉井 钢筋混凝土沉井
带钢气筒的浮运沉井 双壁浮运沉井 带气筒的浮运沉井 带临时性井底的浮运沉井
钢气筒 探测管 竖向框架 内井壁板 隔板 外井壁板 外壁板 竖直肋骨角钢 圆环外弦杆 圆环缀角
钢气筒 单壁钢壳 探测管 竖向框架 内井壁板 隔板 双壁钢沉 井底节 竖直框架 外井壁板 底板
钢气筒底
底板 圆环内弦杆 单壁钢壳 钢气筒 探测管 水平圆环 内壁板 竖直肋骨角钢 双壁钢壳细部结构
沉和不排水挖土下沉两种。
在稳定性较好且渗水量不大的土层中(每m2沉井面积 渗水量小于1.0m3／h)，抽水时不会发生翻砂现象， 可采用排水挖土下沉，否则应采用不排水挖土下沉方 法(图4—42)。 不排水开挖下沉的挖土方法，一般宜采取抓泥、吸泥、 射水交替或联合作业。必要时可辅以其他措施，
诸如压重、 高压射水、 炮震、降低 井内水位减 小浮力以增 加自重，用 泥浆润滑套 或空气幕等 方法。
hk 2 p'e w pe w 作用位置 y ' 3 p e w pe w
2）土的竖向反力
Rv G T0
单位周长沉井的自重
取小值
T0 q hE 1
单位宽度摩阻力
T0 0.5E
V1
2a Rv 2a b
V2
b Rv U V2 tan 2a b
沉井法施工演示(完整版) ppt课件
实际工程中，沉井被卡住较为常见，也 出现过被拉裂的沉井 。
ppt课件
25
表8-2 沉井竖向拉力计算及其最小配筋率
验算建议值
沉井施工 状态
排水下沉
不排水下 沉 泥浆套中 下沉
沉井结构或受其影响建筑物的安全 纵向钢筋最小
等级与拉力计算取值
构造配筋率
一级 0.50G 0.40G 0.30G
二级 0.30G 0.25G 0.25G
井壁摩阻力可假定沿沉井全高按倒三角形 分布，即在刃脚底面处为零，在地面处为 最大，此时最危险的截面在沉井入土深度 的1/2处
ppt课件
23
沉井外侧直立时的井壁 受拉计算图
ppt课件
24
按《公路桥涵地基与基础设计规范》，
最大竖向拉力Plmax为此时沉井全部重力 G的1/4，即
Pl max G / 4
主讲教师 ： 穆保岗
ppt课件
1
第8章 沉井基础
8.1 概述 8.1.1 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。
平钢筋。
ppt课件
27
计算简图
q W EQ
W W W t 2
E E E t 2
Q——由刃脚传来的剪力，其值等于求
算刃脚竖直外力时分配于悬臂梁上的水平力（kN/m）。
ppt课件
W h w
W h w
W 2W t W W 3
超过深度5m以后取 常数值
ppt课件
25
表8-2 沉井竖向拉力计算及其最小配筋率
验算建议值
沉井施工 状态
排水下沉
不排水下 沉 泥浆套中 下沉
沉井结构或受其影响建筑物的安全 纵向钢筋最小
等级与拉力计算取值
构造配筋率
一级 0.50G 0.40G 0.30G
二级 0.30G 0.25G 0.25G
井壁摩阻力可假定沿沉井全高按倒三角形 分布，即在刃脚底面处为零，在地面处为 最大，此时最危险的截面在沉井入土深度 的1/2处
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沉井外侧直立时的井壁 受拉计算图
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按《公路桥涵地基与基础设计规范》，
最大竖向拉力Plmax为此时沉井全部重力 G的1/4，即
Pl max G / 4
主讲教师 ： 穆保岗
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1
第8章 沉井基础
8.1 概述 8.1.1 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。
平钢筋。
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计算简图
q W EQ
W W W t 2
E E E t 2
Q——由刃脚传来的剪力，其值等于求
算刃脚竖直外力时分配于悬臂梁上的水平力（kN/m）。
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W h w
W h w
W 2W t W W 3
超过深度5m以后取 常数值
沉井基础施工
(四)沉井纠偏方法
(5)摇摆法下沉 当沉井入土深度不大, 但偏移量较大,且沉井 结构中心线与设计中心 线平行时,可采用摇摆 法下沉逐渐克服土侧压 力以正位。其作法是: 先将偏移方面一侧先落 低15～20 c m ,然后再 将另一侧落低成水平状 态, 如此反复下沉使沉 井回到正确位置。(四)来自井纠偏方法(一)沉井的分类
—1.按沉井制作的位置不同
按沉井制作的位置不同可分为： ①就地制作的沉井
在基础设计位置上制造,然后在井筒中挖土使其下沉。 适用范围：基础位于浅水中,需先在水中筑岛,再在岛上
筑井下沉。
②浮运沉井
在岸上制造,然后浮运到设计位置下沉。 适用于深水区,筑岛有困难,或有碍通航,或河流流速较
吸泥机
吸泥机是不排水下沉的常用机具,它是由自制吸泥器配上 高压风管即成,如图16—25 所示。 空气吸泥机的工作原理,是把压缩空气通入吸泥器,经向上 斜的小孔进入排泥管中,与泥砂、水相混后,容重减轻,由于 空气的上溢和管外水面形成的水柱反压力,迫使管内水土 混合物上升,从管中涌出。
(三)下沉困难时的辅助措施
荷载传至地基。
井壁厚度
考虑沉井结构强度、刚度外,应根据下沉需要的自重确定
(二)沉井的构造——3. 隔 墙
沉井长宽尺寸较大,则应在井筒内设置隔墙： 作用：
增加沉井下沉时的刚度； 将井筒分隔成若干个井孔,有利于控制挖土下沉的方向。
厚度：
因隔墙不直接承受土压力,所以厚度较外壁要薄些。
混凝土。 沉井制造工序多,时间长, 所以要组织平行作业,搞好 各工序的衔接,尽量缩短制作时间。
二、沉井的施工步骤——(三)底节沉井下沉
先拆除沉井内外模板,待混凝土达到规定强度后, 就可拆垫木或挖土模。 沉井下沉主要靠在井内除土：
特种基础工程 沉井基础施工.
扩散管
入扩散管。在扩散管内，混合的泥浆流的
动能转变为位能。因此， 可将低处的泥
浆提升到一定高度，经过排泥管而排到井
外。
进水管
空气吸泥的原理
排泥管
当压缩空气沿进气管进入空气箱以后，
通过内壁上的小孔眼进入混合管，与水混合
形成相对密度小于1的气水混合物。
进气管 空气箱
混合物在管外水头压力的作用下，顺着
排泥管上升而排除井外。 同时吸泥管口的泥浆，由于气水混合物
排水下沉 ：透水性很低或漏水量不大的稳定土层，涌水量每
m2沉井面积不超过每小时1m3时，人工或机械挖土
排水法下沉施工
钢板井下沉 1
钢板井下沉 2
不排水下沉：沉井穿过较厚的粉砂层，且含水量很大时，土
层不稳定，一般机械挖土，维持井内水位高出井外水位 1.0—
2.0m 注意事项：
挖土时一般先挖锅底，再挖刃角附近的土，挖土设备均匀布置 沉井下沉时，每次不超过50cm，须进行清土校正
省去刃脚下的底模板，其厚度一般采用10—15cm。
（2）混凝土厚度
G ( b) R1 h 2
h b
b+2h
h — 混凝土垫层的厚度 G —沉井第一节的单位长度重量 R1 — 砂垫层承载力设计值，一般取100kN/m2
注意事项：
在新浇沉井第一节混凝土时，因不允许沉降太多，砂垫层的
允许承载力应适当降低。当接高浇筑混凝土时，应适当予以提高，
Chapter
2
沉井基础施工
2.1 概 述
一 、沉井的基本概念 井筒状结构物，先在地面制作。。。。沉井既是基础，又是施 工时的挡土和挡水结构物。
沉井法是地下工程和深埋基础施工的一种方法。当上部荷载 较大、基础埋置深度较深时，沉井基础是最常用的基础类型之一。
沉井基础施工
沉井基础施工1 工艺概述沉井基础一般适用于非岩石土的覆盖层中，不适用于需穿过岩层、胶结的卵石层及大漂石等地质条件。
就地制作沉井适用于水深较小、流速较缓及枯水期河床面外露的施工场合，浮式沉井适用于水深流急的大江大河上施工。
2 作业内容就地制作沉井主要作业内容包括在墩位处筑岛、制作底节沉井、沉井下沉及接高、沉井封底等。
浮式沉井主要作业内容包括底节沉井制造、底节沉井浮运就位、沉井水中下沉及接高、沉井入河床后的下沉及接高、沉井封底等。
3 质量标准及检验方法《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424－2010《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10753—2010《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218－2008）4 工艺流程图沉井底节制造沉井接高沉井下沉水下混凝土灌注图 4-1就地制作沉井施工工艺流程图沉井底节制造底节沉井浮运就位钢壳沉井下沉及接高混凝土沉井接高混凝土沉井下沉水下混凝土灌注图 4-2浮式沉井施工工艺流程图2.19.5 工艺步骤及质量控制一、就地制作沉井（一）施工准备主要包括自然条件的调查、物资材料及机具设备的准备、施工设施的准备以及技术准备（沉井设计，交底，测量放样定位）等。
（二）筑岛1．原地面整平碾压并铺一层厚约30cm 的石碴，碾压后沿边墙挖 1.1m 深，2.5m 宽槽（同时在两边各引一条排水盲沟），将槽底夯实，再分层夯填碎石，第一层厚10cm，以后每300cm 一层，碎石顶面粉约3cm 厚水泥砂浆整平。
2．填筑土模，每30cm 一层。
分层夯实碾压。
每碾压一层即在同墙下挖0.6m 宽槽并夯填碎石一层，最后碎石顶面亦粉约3cm 厚水泥砂浆整平。
要求同一标高的砂浆面任意二点高差不大于2cm。
3．切除周边土模，用M4 混合砂浆砌砖并粉面，形成刃脚内模。
砌砖时并予埋拉杆螺栓和墙后分布应力的木板，为使砖砌体能较好地传递沉井压力，水平砖缝应尽量减薄。
第四节沉井基础的-课件
方法有关，分别叙述如下：
1、排水下沉 由于排水下沉挖土可人为控制，沉井最后支承点始终可 控制在最有利位置上，同抽垫木时一样，支承点在长边0.7L 处。圆形沉井支承在相互垂直直径的4个支点上。 2、不排水下沉 由于水下挖土无法控制，可按最不利情况确定支承点， 即为支承在短边角点处（产生最大正弯矩）；支承在长边中 点处（产生最大负弯矩）（图6.23（b））。圆形沉井支承 在直径上两个支点上，按圆形梁计算弯矩验算其抗裂性。
zx
(hZ)Z
H D0h
D/2
DH
2 D0
3、应力验算 ①基底应力验算
max min
A N02D H D0 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)
④嵌固处水平阻力P计算 由∑X=0求得基底嵌固处水平阻力P为
Z0=h
2、水平力H作用下地基应力计算
XZ=（h-Z）tanω σzx= mZ（h-Z）tanω
D/2
C0
Dtan
2
建立平衡方程求解未知数ω，对A点取矩：∑MA=0解
上式得
h
H (h h 1 )0 z x b 1 (h Z )d Z D /2 W 0 0
最后解得
tan H
mhD0
D0
b1h3 6DW0 12
P0hZXb1dZHH(b 61D h2 01)
深
三、沉井施工过程结构验算
（一）沉井下沉的自重验算
kG R
式中：K—下沉系数，可取1.15~1.25； G—沉井自重，如为不排水下沉，应扣除水的浮力； R—沉井底端地基总反力Rr与沉井侧面总摩阻力Rf之和。
1、排水下沉 由于排水下沉挖土可人为控制，沉井最后支承点始终可 控制在最有利位置上，同抽垫木时一样，支承点在长边0.7L 处。圆形沉井支承在相互垂直直径的4个支点上。 2、不排水下沉 由于水下挖土无法控制，可按最不利情况确定支承点， 即为支承在短边角点处（产生最大正弯矩）；支承在长边中 点处（产生最大负弯矩）（图6.23（b））。圆形沉井支承 在直径上两个支点上，按圆形梁计算弯矩验算其抗裂性。
zx
(hZ)Z
H D0h
D/2
DH
2 D0
3、应力验算 ①基底应力验算
max min
A N02D H D0 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)
④嵌固处水平阻力P计算 由∑X=0求得基底嵌固处水平阻力P为
Z0=h
2、水平力H作用下地基应力计算
XZ=（h-Z）tanω σzx= mZ（h-Z）tanω
D/2
C0
Dtan
2
建立平衡方程求解未知数ω，对A点取矩：∑MA=0解
上式得
h
H (h h 1 )0 z x b 1 (h Z )d Z D /2 W 0 0
最后解得
tan H
mhD0
D0
b1h3 6DW0 12
P0hZXb1dZHH(b 61D h2 01)
深
三、沉井施工过程结构验算
（一）沉井下沉的自重验算
kG R
式中：K—下沉系数，可取1.15~1.25； G—沉井自重，如为不排水下沉，应扣除水的浮力； R—沉井底端地基总反力Rr与沉井侧面总摩阻力Rf之和。
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取土井
取土井在平面上应沿沉井的中轴线对称布 置，以利于沉井均匀下沉，并便于校正倾斜和偏 移。取土井大小由取土方法而定，采用挖土斗取 土时，应能保证挖土斗的自由升降，其最小边长 不宜小于2.5m 。在沉井下沉完毕并封底后，如作 基础用，则取土井可填以素混凝土、片石混凝土 或填砌片石；在无冰冻地区也可以采用粗砂或砂 砾填料；当作用在墩台上的外力不大时，也可采 用空心沉井。但在砂砾填心和空心沉井的顶面均 须设置钢筋混凝土盖板，盖板厚度应由计算确19定。
5
1.1 沉井定义及应用范围
沉井基础广泛应用于桥梁、烟囱、水 塔等的基础工程，以及水泵房、地下油库 、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的 工作井。
6
1.1 沉井定义及应用范围
采用沉井基础，施工时不需要板桩围 护，技术上安全可靠，施工操作方便。比 敞口明挖占地面积小，挖土量少，对邻近 建筑物影响较小。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。
16
井壁
钢筋混凝土井壁中一般应配置两层竖 向钢筋及水平钢筋，并且还要有靠自重作用 能顺利下沉的足够重量。
井壁外侧的形式如下图所示。
17
内隔墙
内隔墙为沉井的分隔墙。作用是加强沉 井刚度、缩小外壁计算跨度，同时又将沉井分 为多个取土井，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18 做 成与刃脚底面平齐。
（2）沉井的长短边之比越小越好，以保证下沉时的稳定性；
（3）为了便于沉井制作和井内挖土出土，一般沉井应分节 制作，每节高度不宜大于5m,且不宜小于3m。沉井底节高度 除应满足拆除支撑时沉井的纵向抗弯要求之外，在松软土层 中下沉的沉井，底节高度不宜大于0.8b（b为沉井宽度10）
1.4 沉井的施工步骤
凹槽
沉井内设凹槽是为了使封底混凝土嵌 入井壁。形成整体，将传至沉井壁上的力更 好地传递至封底混凝土底面。同时，当遇到 意外困难，还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖 板，将沉井改为沉箱。凹槽水平方向深约0. 15-0.25m,高约1.0m,其底面距刃脚底面一 般大于1.5m。
20
射水管组、探测管、气管和压浆管组
（1）射水管组
当沉井下沉较深，并估计土的摩阻力较大，
下沉会有困难时，可在沉井壁中埋设射水管，
管口设在刃脚下端和井壁外侧。射水管应均
匀布置在井壁横向四周，并将其连成沿沉井
平面中轴线对称的互相独立的四组。这样通
过每组水管的水压力大小和水量可调整沉井
的下沉方向和下沉速率。
21
射水管组、探测管、气管和压浆管组
（2）探测管
在平面尺寸较大，且不排水下沉较深 的沉井中可设置探测管。一般采用直径200 -500mm的钢管或在井壁中预制管道。作用 是探测刃脚和内隔墙底面下的泥面标高。沉 井水下封底后，可用作刃脚和内隔墙下封底 混凝土的质量检查孔。
22
射水管组、探测管、气管和压浆管组
（3）气管
当采用空气幕下沉沉井时，可沿井壁外缘埋 设内径25mm的硬塑料管作为气管。空气幕的原 理是预先埋设在井壁四周 的气管中压入高压空气， 此高压空气由设在井壁上的喷气孔喷出，并沿井 壁外表面上升溢出地面，从而在井壁周围形成一 层松动的含有气体与水的液化土层，此含气土层 如同幕帐一般围绕着沉井，故称之为空气幕。
（1）场地平整（或筑岛）、铺垫木，制作底节沉井； （2）拆模，刃脚下一边填塞砂，一边对称抽拔出垫木； （3）均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕； （4） 接筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁； （5）下沉至设计标高； （6）沉井封底处理； （7）施工井内设施和封顶等。
11
1.4 沉井的施工步骤
7
1.2 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、
12
2 沉井构造
沉井主要由刃脚、井壁、内隔墙、取土 井、凹槽、封底、顶板等部分组成。
13
刃脚
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45o。 刃脚的高度应视井壁的厚度确定，并应考虑
14
便于拔出垫木和挖土。
刃脚
15
井壁
井壁即沉井的外壁，是沉井承担其自 重及井外水土压力的主要部分。井壁厚度应 根据结构强度、施工下沉需要的重力、便于 取土和清基等因素而定。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。但钢筋混凝土薄壁沉井及钢模 薄壁浮式沉井的壁厚不受此限。
沉井基础
上海理工大学土木工程系 陈有亮
1
施工人员对泰州长江大桥中塔沉井基础进 行混凝土浇筑作业
2
主
要
1 概述
内
2 沉井构造
容
3 沉井结构设计计算
3
1 概述
1.1 沉井定义及应用范围 1.2 沉井的分类 1.3 沉井的设计原则 1.4 沉井的施工步骤
4
1.1 沉井定义及应用范围
沉井基础
将位于地下一定深度的建筑物或建筑 物基础，先在地面制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。
钢、砖、石以及组合式的设计原则
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。具体要求为：
（1） 沉井棱角处宜做成圆角或钝角，可使沉井在平面框架 受力状态下较少应力集中，减少井壁摩阻面积和便于吸泥 （不至于形成死角）；