基坑沉井围护结构

基坑沉井围护结构

概述

沉井是用钢筋混凝土等材料制成的带有刃脚的箱形或筒形结构物。施工人员时就地逐节浇筑井身，同时在井内前后挖土，依靠自重克服

井侧摩阻力不断下沉。直至预定位置。

沉井可用作深基础和地下建（构）筑物的施工围护结构，如桩承

台基础型的高层建筑地下室和各类设备基础，深基础型的水泵房基础等。沉井在建成后常常成为深基础和地下建（构）筑物的一部分。

沉井的平面形状有圆形、椭圆形和矩形等。主要由井壁和刃背组成。根据基坑的尺寸、地下建（构）筑物的结构以及工程地质、水文

地质条件，考虑内隔墙、凹槽、底板和顶板的设置。沉井的构造和作

用力系见图9.4-1。

沉井的适用市场条件为∶

（1）地层不够均匀平整，无影响沉井下沉的大块石、漂石及障碍物。

（2）土层的透水性较大型，如软粘土，采用一般的排水措施可或

进行开挖。若在砂土中下沉，则要采取降水措施或水中下沉。

（3）因沉井下沉造成的井周土体破坏、沉陷和因抽水造成的井周

地面下沉对周围建筑物和市政设施的影响在容许程度内。

（4）基坑面积不宜太大，且形状较规则，一般控制在边长不能和

直径不大于50m。但根据施工市场条件和施工经验，也可适当增大。

（5）要有准确、环境工程完备的工程地质及水文地质勘察资料。

沉井起止日期能同时起到挡土、挡水、防渗和承力的作用。具有

占地面积小，整体刚度大，可在地面上面施工等优点，而且还可以作

为地下建（构）筑物的一部分，如井壁作为地下室外墙。内隔墙作为

结构重要一环墙。但沉井作围护结构宜用于面积不太大目形状顶板比较规则的基坑，对地层的均匀性和平整度要求较高，且控制沉井平稳下沉需要一定的措施和倾斜经验。

作用机理

钢筋混凝土沉井，由井壁、刃脚、内隔墙、凹槽等组成，用于挡土、截水、防渗和承力。刃脚能减小下沉阻力，使沉井依靠自重切土下沉。根据土质软硬程度和沉井差异性下沉深度来决定刃脚的垂直、角度、踏面宽度和强度，在土层坚硬的情况下，刃脚或踏面常用型钢加强。

井壁用于承受井外水、土压力和自重，同时起防渗作用。根据下沉系数和地质条件一致同意

井壁厚度和阶梯式宽度等。

布设内隔墙顶板能增大沉井刚度，缩小弧形计算跨度，同时又将沉井分成若干个顶板取土井，便于掌握挖土顺序，控制下沉方向。

沉井视高度不同，可一次浇筑，也可分节浇筑，应保证在能克服各施工第二阶段都能克服侧壁摩阻力顺利下沉，同时保证沉井结构强度和下沉硬度稳定。

9.4.3设计计算

沉井的设计计算主要是验算各模块化施工阶段的井身强度，一般不需考虑地基的强度和变形问题。设计内容主要包括以下三个方面∶

（1）确定外形尺寸;

（2）计算下沉系数和稳定系数;

（3）各施工阶段的刃脚、井壁以及封底混凝土的振幅强度计算。

1.尺寸确定

（1）平面尺寸

沉井下沉过程中发生不同程度的倾斜和位移，长宽因此沉井的平

面尺寸应少于基础尺寸，即要在四周留有襟边，一般规定襟边宽度不

小于沉井总高的1/50，同时也不小于20cm，如果施工条件差，蒸边倾

斜度还要加大。

沉井的平面圆形以圆形六边形为佳，矩形和椭圆形沉井的长短边

之比一般不宜大于3，以保证下沉时的稳定性。作为围护结构的沉井尺寸不宜太大，从整体而言我国较成功的工程实例来看，直径或边长在

50m左右。

（2）高度

沉井围护结构的入土深度。主要取决于地下建（构）筑物的基础

埋深.例如，对于高层建筑的桩主缆基础地下室，沉井刃脚底面为位于

承台底面标高处，对于循环水泵房，刃脚根部位于底板底面处。此外。还应根据场地工程地质和水文地质条件。针对以下各方面的要求进行

验算∶

1）沉井稳定性要求;

2）基坑底抗隆起、管涌及控管渗水量要求;

3）改建工程影响范围内建筑物（包括市政工程体育场馆）的安全

防护要求。

沉井的顶面爱宕山标高主要根据地下建（构）筑物的结构其要求

设定，一般设在地面下0.2m或在地下水位以上0.5m。实际施工时，常在沉井顶面设置环墙，墙顶高出地面，作为安全护栏。

（3）壁厚

井壁和内隔墙的厚度主要根据下沉系数和沉井本身的强度刚度要

求确定，井壁厚度一般为0.6～1.5m。对一些小沉井，井壁也可用

0.3~0.4m;内隔墙厚度为0.5m左右。在并侧摩阻力较大的情况下，井壁可制成台阶形，台阶宽度一般取0.1～0.2m。

此外。刃脚踏面宽度和角度应根据沉井自重和地基强度确定。在土层较坚硬的情况下，刃脚可作成尖角，并常以型钢加强。刃脚踏面宽度一般寄0.2～0.4m，刃脚斜面与水平面弧一般取40°～60°。

内隔墙一般布置在刃脚斜面上，刃脚高度一般取1.5~2.0m。可以通过调整内隔墙底和刃脚底四片的内所高差来控制沉井下沉。

沉井的尺寸要根据改建工程和使用要求的要求，经过多次验算，才能最后确定。

2.下沉系数和稳定系数的量测

（1）下沉系数k1

当初步设定沉井尺寸后，应对各施工阶段，沉井能否土的阻力顺利下沉进行验算。建议下沉系数k1应满足下式要求∶

砂垫层宽度以居多满足抽垫木要求为主，在沉井每侧增加2.5～3.0m。

（2）砂垫层施工

1）开挖基槽

按砂支脚宽度要求长度开挖基槽，在底槽底设置排水沟和集蓄水池。集水井要比排水沟底深60cm以上。

2）铺设砂垫层

砂垫层宜采用颗粒级配良好的中砂、粗砂或砾砂。在刃脚下可掺人一定的卵石或碎石。

砂垫层的每层铺设厚度以40cm为宜，可采用平板震捣器或碾压法使之密实，其干密度应大于1.5t/m3。