4.7 沉井工程简介及构造要求——基础工程学PPT课件

一般沉井的构造
➢ 刃脚
井壁下端形如楔状的部分称为刃脚。其作用是在沉井 自重作用下易于切土下沉。刃脚底面(踏面)宽度一般为 0.1～0.2m，对软土可适当放宽。下沉深度大，且土质较 硬，刃脚底面应以型钢(角钢或槽钢)加强(图5-7)，以防刃 脚损坏。刃脚内侧斜面与水平面的夹角一般为45°～60°。 刃脚高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定，一般当沉井 湿封底时，取1.5m左右；干封底时，取0.6m左右。由于 刃脚在沉井下沉过程中受力较集中，故刃脚宜采用C20以 上的钢筋混凝土制成。
沉井的分类
➢ 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。 对平面尺寸较大的沉井，可在沉井中设置隔 墙，使沉井由单孔变成双孔或多孔。
沉井的分类
按沉井的形状分类
➢ 按沉井的立面形状
主要有竖直式、倾斜式及台阶式等。采用形式应视沉井需要通过的土层性质和下沉深度而定。
沉井的分类
沉井的分类
➢ 圆形沉井：沉井在下沉过程中易控制方 向；使用抓泥斗挖土，要比其他类型的 沉井，更能保证其刃脚均匀地支承在土 层上；在侧压力作用下，井壁只受轴向 力(侧压力均布时)，或稍受挠曲(侧压力 非均布时)；承受水平土压力和水压力 性能良好。
沉井的分类
➢ 矩形沉井：具有制造简单，基础受力有 利的优点，常能配合墩台(或其他结构物) 底部平面形状。四角一般做成圆角，可 有效改善转角处的受力条件，减缓应力 集中现象，以降低井壁摩阻力和避免取 土清孔的困难。矩形沉井在侧压力作用 下，井壁受较大的挠曲力矩；在流水中 阻水系数较大，冲刷较严重。
上述各类沉井的适用条件：
外壁竖直形式的沉井，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。
沉井的分类
上述各类沉井的适用条件：
倾斜式及台阶式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。故在土质较密实，沉井下沉深度 大，要求在不太增加沉井本身重量的情况下沉至设计 标高，可采用这类沉井。
➢ 浮运沉井：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。
沉井的分类
按沉井的形状分类
➢ 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。
沉井平面形式 a)单孔沉井；b)双孔沉井；c)多孔沉井
一般沉井的构造
➢ 井壁
井壁是沉井的主要部分。它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。当沉井施工完毕后，它就成为基础或基础的一部分而 将上部荷载传递给地基。因此，井壁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，可以在井壁内配置竖向及水平向钢筋，以增加井壁强度。井壁厚 度按下沉需要的自重，本身强度以及便于取土和清基等因素而定，一般为0.80～1.50m， 为便于绑扎钢筋及浇筑混凝土，其厚度不宜小于0.4m。钢筋混凝土薄壁沉井可不受此 限制。井壁的混凝土强度等级不低于C15。
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。
二、沉井的类型和构造
沉井的分类
按沉井的施工方法分类
➢ 一般沉井：指就地制造下沉的沉井，这种沉井是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉 井自重下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉。
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。
沉井的适用条件
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。
沉井的分类
上述各类沉井的适用条件：
台阶式井壁的台阶宽度约为100～200mm。倾斜式的沉井井 壁坡度一般为1/20～1/50，外壁倾斜式沉井同样可以减少下沉时 井壁外侧土的阻力，但这类沉井具有下沉不稳定，制造困难等缺 点，故较少使用。
一般沉井的构造
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。
华东交通大学土木建筑学院
基础工程学
课程团队：徐长节、胡文韬、耿大新、可文海、陈丹华
4 深基础
——4.7 沉井工程简介及构造要求
主讲人——耿大新
一、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)。
一般沉井的构造
➢ 隔墙
沉井平面尺寸较大，也即井壁跨径较大时， 应在沉井内设置隔墙，以加强沉井的刚度，使井 壁的挠曲应力减小，其厚度一般小于井壁。隔墙 底面应高出刃脚底面0.5m以上，避免隔墙下的土 顶住沉井而妨碍下沉。也可在刃脚与隔墙联结处 设置埂肋加强刃脚与隔墙的连结。如为人工挖土， 在隔墙下端应设置过人孔，便于工作人员井孔间 往来。
一般沉井的构造
➢ 井孔
井孔是挖土排土的工作场所和 通道。井孔尺寸应满足施工要求， 宽度(直径)不宜小于3m。井孔布置 应对称于沉井中心轴，便于对称挖 土使沉井均匀下沉。
一般沉井的构造
➢ 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。
图1 沉井下沉示意图
图2 沉井基础
沉井的优缺点
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。