第六讲-沉井和沉箱基础

第六讲沉井和沉箱基础和地下连续墙（深基础）

6.1 天然地基上深基础的修筑方法

概述

基础d↑→施工难度（特别当d>30m时）↑→施工安全系数↓

水中施工→采用特殊处理方式（如围堰）→需更多更强的支撑结构来挡土、挡水→施工困难、造价上升→新施工方式→沉井基础、沉箱基础

施工步骤

制作井筒→挖土下沉→达到设计标高→封底填充井孔→修建桥墩

4.2沉井的类型和构造

概念：沉井基础是一种井筒状的结构物，它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后采用混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。

沉井的工作原理

江阴长江公路大桥

北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为69米×51米，下沉58米，为世界第一大沉井(面积近９个半篮球场，高度相当于２２层楼)

南岸重力嵌岩锚

北岸锚锭沉井

特点

（1）施工过程：沉井挡土、挡水、起临时围堰作用，按维护结构进行受力分析

（2）运营阶段：深埋的实体基础，计入周围土体对它的弹性固着作用，受力不同，应分别进行验算。

可见，沉井既是深基础的一种施工方法，又是基础的组成部分。优点

（1）刚度大、横向抗力较大、抗震性能可靠

（2）机具简单、施工方便，可全面开工

按下沉方法分

（1）一般沉井（就地灌注下沉）

（2）浮运沉井水深流急（10~15m）筑岛对通航有障碍时，浮运

到位

按材料分

混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢沉井及其他

沉井构造

沉井的结构

通常由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组、探测管组、封底混凝土、顶盖等部分组成。

1. 平面形状

圆形①受力性能好充分发挥砼抗压强度

②挖土方便、下沉均匀、易于控制方向

③基底

>同面积矩形

max

矩形①制造方便，下沉方向不易控制

②能充分利用地基承载力

②长宽比较大时，容易受到较大的弯曲应力（可设置隔墙调节）

园端形优缺点介于上述两者之间，井壁产生弯曲应力

2. 平面尺寸

顶面尺寸：>墩底尺寸

底面尺寸：由地基容许承载力[]σ确定

3. 沉井高度

顶面标高：H顶低于最低水位或低于地面

底面标高：H底由最小埋深（冲刷深度）及[]σ确定

沉井高度：H=H顶-H底

高沉井可分节制造每节高不超过5~6m，底节一般为4~6m

4. 井孔设置及大小

设置目的：排土

平面尺寸：挖土机具能顺利通过位置：对称布置

设置方式：隔墙单孔沉井、双孔沉井、多孔沉井

5. 井壁应具有足够的强度、重量

外形：①竖直形：优点：与土接触紧密，易于控制方向；缺点：摩擦力大，不易下沉

②台阶形台阶宽10~20cm，多设在沉井分节处

③斜坡形井壁做成100：1~50：1，有利下沉，易偏移

6. 内壁（隔墙）

作用：①使得井壁受弯宽度↓、沉井刚度↑、应力↓

②均匀挖土，控制下沉方向，不致倾斜

特点：①厚：0.8~1.2m，底面高出刃脚踏面一般不小于0.5m；防止土搁住隔墙，影响下沉；

②h较大时，设梗肋于隔墙底部与刃脚连接处

③排水下沉：隔墙底留1.0×1.2m2的过人通道

④透气孔：隔墙上部、离顶面2~3m处宜设0.2m的连通管或20×20cm的透水孔若干

7. 射水管组

作用：①利于高压水流冲松井壁周围的土，降低侧阻力、端阻力

②调整水量、水压大小，调整下沉方向

布置特点：①管口设在刃脚下端及井壁外侧

②均匀分布于横向四周

8. 探测管组

作用①探测刃脚及隔墙底面泥面标高

②清基、射水或帮助破坏沉井正面土层，以利于下沉

③沉井水下封底后，作为刃脚和隔墙下封底砼的质量检测孔适用条件：平面尺寸大、不排水下沉，较深

预留方法：用 200~500mm的钢管在井壁上预制管道

9. 凹槽

作用①使封底砼更好地与井壁联接（嵌入井壁，形成整体）

②如将沉井改为沉箱，凹槽处可预制箱顶（浇注钢筋砼顶盖）

井孔如用砼或圬工填实时，可不设凹槽

10. 井壁围堰

作用防止井顶以上的土（水）落入井内

形式土、砖、木板桩、钢板桩

11. 封底砼

作用：井中水无法抽干→封底→抽水

厚度计算：抗浮起

12. 顶盖

受力和稳定条件决定是否充填？

低于冻结线以下0.25m部分，必须充填。

空心沉井或填砂、石时，钢筋砼顶盖（厚1.5~2.0m）

6.3 一般沉井的制造与下沉

陆地：平整场地

水中：土岛岛面标高≥施工期最高水位+0.5m

岛面积=沉井平面尺寸+护道宽2m

（1）制作第一节沉井铺垫层→木立模、绑扎钢筋→灌注砼

（2）拆除模板和垫木

模板拆除时间：侧面直立模板：≥设计强度25%

刃脚斜面、隔墙底模：≥设计强度70%

（3）拆除垫木顺序

先内壁→后外壁，先短边→长边

（4）挖土下沉

排水下沉抓土斗、人工挖土注意：基坑涌水翻沙

不排水下沉空气吸泥机、水力吸泥机、水力吸石筒、抓土斗（5）接筑沉井和井顶围堰

前一节沉井顶面距离地面只有0.5~1.0m时，接筑下一节沉井；

当沉井沉至接近基底标高时，若井顶低于土面或水面，则需要接筑一临时性的井顶围堰。

倾斜刃脚高的一侧偏挖土或偏压重：施加水平力（排水下沉时还可在刃脚低的一侧回填砂石）

偏移先偏挖土使之倾斜，再均匀挖土至井底中心接近设计中心时，再纠倾斜

遇障碍物人工排除、爆破排除

土与井壁间F过大顶部压重，减小f：辅助射水、空气幕、泥浆套