9 沉井结构
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与逆作法连续墙比较：结构功能、施工技术、工程质量、 工程造价。
应用：作为永久性地下构造物使用的地下储油罐、地下气 罐、地下泵房、地下沉淀池、地下水池、地下防空洞、地 下车库、地下变电站、地下料坑等多种地下设施，作为盾 构隧道施工中的临时性工作井(盾构机械的搬入、组装、 进发、到达、解体、管片及场地)、盾构设备的接收井和 永久性的隧道通风井、排水泵房井等，作为桥梁墩台、重 型厂房和各种工业构筑物的深基础。大型沉井可用于地下 工厂、车间、地下车库、地下娱乐场所等地下空间开发， 大型浮运沉井可用来建造海上石油开采平台。
1999年竣工通车的江阴长江大桥北锚超大沉井，其平面长69 m、宽51 m， 面积足有10个篮球场大，下沉深达58 m，下沉过程长达20个月。
江阴长江大桥北锚超大沉井
现在有没有更大的同类沉井？
江阴长江大桥
9.1.2 沉井设计一般要求（构造上） 沉井平面尺寸与形状力求简单对称，可使受力合理，施工
9.2.1 沉井结构的类型 (1)按下沉环境可分为陆地沉井(包括在浅水中先筑岛制作
的沉井)和浮运沉井(用于深水中施工的沉井)；
(2)按沉井平面形式可分为圆形、椭圆形、正方形、矩形和 多边形等；也可分为单孔和多孔沉井，如图9.3所示；
(3)按沉井构造形式可分为独立沉井和连续沉井(用于隧道 工程，见图9.4)；
设施，直至封顶。
图9.2 沉井施工步骤示意图
(a)筑岛、铺垫木、制作沉井底节；(b)抽除支承垫木；(c)挖土下沉；(d)清基及封底
1-袋装粘土筑岛护壁；2-填土；3-铺设垫木；4-边对称抽除垫木，边回填砂土； 5-封底混凝土；6-沉井顶板
9.2 沉井结构的类型与构造
虽然，随着地下连续墙结构的兴起，许多地下工程可用地 下连续墙施工。但是沉井结构的单体造价较低，主体的混 凝土都在地面上浇筑，质量较易保证，不存在接头的强度 和漏水问题，可采用横向主筋构成较经济的结构体系。因 此，在一定的场合下，沉井是一种不可取代的较佳方案。
ห้องสมุดไป่ตู้
9.1.3 沉井的施工步骤（陆地沉井）
图9.2为沉井施工步骤示意图。依次为： (1)场地平整(或筑岛)，铺垫木、制作底节沉井； (2)拆模，刃脚下一边对称地抽出垫木、一边填塞砂土； (3)均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕，接筑第二节
沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁； (4)下沉至设计标高，进行清基和封底处理，并施工井内
9 沉井结构
本章提要 (1) 沉井结构的概念、特点及应用 (2) 沉井设计一般要求及施工工艺 (3) 沉井结构的类型与构造 (4) 沉井结构的施工计算（下沉系数、抗浮安全系数） (5) 沉井施工引起的土体移动
9.1 概述
9.1.1 沉井结构的概念、特点及应用 概念：沉井结构主要以其施工方式命名，简言之，就是将
井壁的外壁有多种形式，如图9.6所示。
图9.6 沉井外壁的形式
(a)、(b)竖直；(c)、(d)台阶形；(e)锥形；(f)倒锥形
(2)刃脚
刃脚为井壁下端部分，一般做成刀刃状，如图9.7(a)所示， 故称为“刃脚”。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。刃脚的脚底水平面称为踏面， 踏面宽度b=0.35~0.7 m，软土地基取大值，斜面倾角α=40o ~60o。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[见图9.7(b)]；在坚硬地基上且需要用爆 破方法清除刃脚下障碍物时可采用钢板刃脚，并不设踏面 而直接做成尖角[见图9.7(c)]。刃脚的高度应视井壁的厚度 确定，并应考虑便于抽拔垫木和挖土，一般干封底时取 0.6 m左右，湿封底时取1.5 m左右。
已建的“井”通过某种方法“沉”到地下或水下的一定 位置处后修筑而成的一种地下结构。 具体来说，先在地表制作成一个井筒状的结构物，然后 在井壁的围护下通过从井内不断挖土，借助井体自重及 其它辅助措施而逐步下沉至预定设计标高，再浇筑底板、 内部结构和顶盖，从而完成地下工程的建设。
特点：刚度大，承载力高，抗渗能力强，可直接作为施工 时的挡土和挡水结构物，不需要另设围护，且占地面积小， 挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，适合近接施工； 适应土质范围广，施工操作简便，技术上比较稳妥可靠， 特别是近年来沉井的施工技术和施工机械都有了很大改进， 如触变泥浆润滑套法、壁后压气法、钻吸排土及中心岛式 下沉等施工技术，能较好地解决施工过程中的下沉困难、 流砂、倾斜等问题；作为基础，其埋置较深，稳定性和抗 震性能好，能支承较大的荷载。
9.2.2 沉井结构的构造
沉井一般由下列各部分组成：刃脚、井壁、内隔墙、取土 井、凹槽、封底、顶板等，如图9.5所示。
(1)井壁 井壁是沉井的主要部分，应有足够的强度、刚度及厚度。
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，再进行强度验算。井壁厚度 一般为0.4~1.2 m。有战时防护要求的，井壁厚度可达 1.5~1.8 m。但钢筋混凝土薄壁沉井、钢模薄壁浮式沉井的 壁厚不受此限。
方便；长短边之比越小越好，有利于保证下沉时的稳定性。
沉井棱角处宜做成圆角或钝角，可使沉井在平面框架受力 状态下减少应力集中，减少井壁摩阻面积和便于吸泥(不 至于形成死角)。沉井顶面襟边的宽度不应小于沉井全高 的1/50，且不得小于200 mm。浮式沉井另加200 mm。
为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5 m，且不宜小于3 m。沉井底节高度除应 满足拆除支承时沉井纵向抗弯要求之外，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)。如沉井 高度小于8 m，地基土质情况和施工条件都允许时，沉井 也可一次浇成。
(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。
图9.3 沉井按平面形式分类
(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
二者构造与组成的不同之处？
图9.4 连续沉井的节段
图9.5 独立沉井的构造
应用：作为永久性地下构造物使用的地下储油罐、地下气 罐、地下泵房、地下沉淀池、地下水池、地下防空洞、地 下车库、地下变电站、地下料坑等多种地下设施，作为盾 构隧道施工中的临时性工作井(盾构机械的搬入、组装、 进发、到达、解体、管片及场地)、盾构设备的接收井和 永久性的隧道通风井、排水泵房井等，作为桥梁墩台、重 型厂房和各种工业构筑物的深基础。大型沉井可用于地下 工厂、车间、地下车库、地下娱乐场所等地下空间开发， 大型浮运沉井可用来建造海上石油开采平台。
1999年竣工通车的江阴长江大桥北锚超大沉井，其平面长69 m、宽51 m， 面积足有10个篮球场大，下沉深达58 m，下沉过程长达20个月。
江阴长江大桥北锚超大沉井
现在有没有更大的同类沉井？
江阴长江大桥
9.1.2 沉井设计一般要求（构造上） 沉井平面尺寸与形状力求简单对称，可使受力合理，施工
9.2.1 沉井结构的类型 (1)按下沉环境可分为陆地沉井(包括在浅水中先筑岛制作
的沉井)和浮运沉井(用于深水中施工的沉井)；
(2)按沉井平面形式可分为圆形、椭圆形、正方形、矩形和 多边形等；也可分为单孔和多孔沉井，如图9.3所示；
(3)按沉井构造形式可分为独立沉井和连续沉井(用于隧道 工程，见图9.4)；
设施，直至封顶。
图9.2 沉井施工步骤示意图
(a)筑岛、铺垫木、制作沉井底节；(b)抽除支承垫木；(c)挖土下沉；(d)清基及封底
1-袋装粘土筑岛护壁；2-填土；3-铺设垫木；4-边对称抽除垫木，边回填砂土； 5-封底混凝土；6-沉井顶板
9.2 沉井结构的类型与构造
虽然，随着地下连续墙结构的兴起，许多地下工程可用地 下连续墙施工。但是沉井结构的单体造价较低，主体的混 凝土都在地面上浇筑，质量较易保证，不存在接头的强度 和漏水问题，可采用横向主筋构成较经济的结构体系。因 此，在一定的场合下，沉井是一种不可取代的较佳方案。
ห้องสมุดไป่ตู้
9.1.3 沉井的施工步骤（陆地沉井）
图9.2为沉井施工步骤示意图。依次为： (1)场地平整(或筑岛)，铺垫木、制作底节沉井； (2)拆模，刃脚下一边对称地抽出垫木、一边填塞砂土； (3)均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕，接筑第二节
沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁； (4)下沉至设计标高，进行清基和封底处理，并施工井内
9 沉井结构
本章提要 (1) 沉井结构的概念、特点及应用 (2) 沉井设计一般要求及施工工艺 (3) 沉井结构的类型与构造 (4) 沉井结构的施工计算（下沉系数、抗浮安全系数） (5) 沉井施工引起的土体移动
9.1 概述
9.1.1 沉井结构的概念、特点及应用 概念：沉井结构主要以其施工方式命名，简言之，就是将
井壁的外壁有多种形式，如图9.6所示。
图9.6 沉井外壁的形式
(a)、(b)竖直；(c)、(d)台阶形；(e)锥形；(f)倒锥形
(2)刃脚
刃脚为井壁下端部分，一般做成刀刃状，如图9.7(a)所示， 故称为“刃脚”。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。刃脚的脚底水平面称为踏面， 踏面宽度b=0.35~0.7 m，软土地基取大值，斜面倾角α=40o ~60o。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[见图9.7(b)]；在坚硬地基上且需要用爆 破方法清除刃脚下障碍物时可采用钢板刃脚，并不设踏面 而直接做成尖角[见图9.7(c)]。刃脚的高度应视井壁的厚度 确定，并应考虑便于抽拔垫木和挖土，一般干封底时取 0.6 m左右，湿封底时取1.5 m左右。
已建的“井”通过某种方法“沉”到地下或水下的一定 位置处后修筑而成的一种地下结构。 具体来说，先在地表制作成一个井筒状的结构物，然后 在井壁的围护下通过从井内不断挖土，借助井体自重及 其它辅助措施而逐步下沉至预定设计标高，再浇筑底板、 内部结构和顶盖，从而完成地下工程的建设。
特点：刚度大，承载力高，抗渗能力强，可直接作为施工 时的挡土和挡水结构物，不需要另设围护，且占地面积小， 挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，适合近接施工； 适应土质范围广，施工操作简便，技术上比较稳妥可靠， 特别是近年来沉井的施工技术和施工机械都有了很大改进， 如触变泥浆润滑套法、壁后压气法、钻吸排土及中心岛式 下沉等施工技术，能较好地解决施工过程中的下沉困难、 流砂、倾斜等问题；作为基础，其埋置较深，稳定性和抗 震性能好，能支承较大的荷载。
9.2.2 沉井结构的构造
沉井一般由下列各部分组成：刃脚、井壁、内隔墙、取土 井、凹槽、封底、顶板等，如图9.5所示。
(1)井壁 井壁是沉井的主要部分，应有足够的强度、刚度及厚度。
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，再进行强度验算。井壁厚度 一般为0.4~1.2 m。有战时防护要求的，井壁厚度可达 1.5~1.8 m。但钢筋混凝土薄壁沉井、钢模薄壁浮式沉井的 壁厚不受此限。
方便；长短边之比越小越好，有利于保证下沉时的稳定性。
沉井棱角处宜做成圆角或钝角，可使沉井在平面框架受力 状态下减少应力集中，减少井壁摩阻面积和便于吸泥(不 至于形成死角)。沉井顶面襟边的宽度不应小于沉井全高 的1/50，且不得小于200 mm。浮式沉井另加200 mm。
为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5 m，且不宜小于3 m。沉井底节高度除应 满足拆除支承时沉井纵向抗弯要求之外，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)。如沉井 高度小于8 m，地基土质情况和施工条件都允许时，沉井 也可一次浇成。
(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。
图9.3 沉井按平面形式分类
(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
二者构造与组成的不同之处？
图9.4 连续沉井的节段
图9.5 独立沉井的构造