沉井基础课件.pptx
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- 沉井 基础 课件
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1、第第8 8章章 沉井基础沉井基础n8.1 概述概述n8.1.1 沉井基础的特点及其应用范围沉井基础的特点及其应用范围n是以是以沉井法施工沉井法施工的的地下结构地下结构或或深基础深基础的一种型的一种型式。式。 n先在先在地表制作地表制作成一个井筒状的结构物(沉井),成一个井筒状的结构物(沉井),然后在井壁的围护下通过从然后在井壁的围护下通过从井内井内不断不断挖土挖土,使,使沉井在自重作用下沉井在自重作用下逐渐下沉逐渐下沉,达到预定设计标,达到预定设计标高后,再进行高后,再进行封底封底,构筑构筑内部结构。内部结构。 沉井基础概述沉井基础概述 沉井基础概述沉井基础概述n广泛应用于广泛应用于桥梁、烟囱
2、、水塔桥梁、烟囱、水塔的基础;的基础;n水泵房、地下油库、水池竖井等深井构水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的筑物和盾构或顶管的工作井工作井 。n技术技术稳妥可靠,挖土量少,对邻近建筑稳妥可靠,挖土量少,对邻近建筑物的影响比较小,物的影响比较小,沉井基础埋置较深沉井基础埋置较深,稳定性好,能支承较大的荷载。稳定性好,能支承较大的荷载。 沉井基础概述沉井基础概述8.1.2 8.1.2 沉井的分类沉井的分类n(1)按)按下沉环境下沉环境可分为可分为陆地沉井陆地沉井(包括在浅(包括在浅水中先筑岛制作的沉井)和水中先筑岛制作的沉井)和浮运沉井浮运沉井;n(2)按)按沉井构造形式沉井构造
3、形式可分为独立沉井和连续可分为独立沉井和连续沉井沉井 ;n (3)按)按沉井平面形式沉井平面形式可分为圆形、椭圆形、可分为圆形、椭圆形、正方形、矩形和多边形等;也可分为单孔和多正方形、矩形和多边形等;也可分为单孔和多孔沉井(见图孔沉井(见图8-1););n(4)按)按沉井制作材料沉井制作材料可分为混凝土、钢筋混可分为混凝土、钢筋混凝土、钢、砖、石以及组合式沉井等。凝土、钢、砖、石以及组合式沉井等。 沉井的分类沉井的分类 沉井的分类沉井的分类 沉井按平面形式分类沉井按平面形式分类na圆形单孔沉井;b正方形单孔沉井;c矩形单孔沉井;nd矩形双孔沉井;e椭圆形双孔沉井;f矩形多孔沉井 沉井的分类沉井
4、的分类8.1.3 8.1.3 沉井的设计原则沉井的设计原则n结构结构简单对称,简单对称,受力受力合理,合理,施工施工方便。方便。 n沉井的沉井的长短边之比长短边之比越小越好,以保证下沉越小越好,以保证下沉时的稳定性。时的稳定性。n一般沉井应一般沉井应分节制作分节制作,每节高度不宜大于,每节高度不宜大于5m。n沉井底节高度沉井底节高度应满足拆除支承时沉井纵向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,抗弯要求之外,在松软土层中下沉的沉井,底节高度不宜大于底节高度不宜大于0.8b 。 沉井的设计原则沉井的设计原则8.1.4 8.1.4 沉井的施工步骤沉井的施工步骤 沉井施工步骤示
5、意图沉井施工步骤示意图 沉井的施工步骤沉井的施工步骤8.2 8.2 沉井构造沉井构造n沉井组成:沉井组成:n刃脚、刃脚、n井壁、井壁、n内隔墙、内隔墙、n取土井、取土井、n凹槽、凹槽、n封底、封底、n顶板顶板 沉沉 井井 构构 造造1)沉井)沉井刃脚刃脚:作用在于减少沉井下沉阻力作用在于减少沉井下沉阻力 a混凝土刃脚;b设角钢的刃脚;c尖刃脚 沉沉 井井 构构 造造2)井壁井壁主要承担井外水土压力和自重的部分主要承担井外水土压力和自重的部分 n设计时通常设计时通常先假定井壁先假定井壁厚度再进行厚度再进行承载力验算承载力验算 ;n井壁厚度井壁厚度n一般为一般为0.81.5m;n na a)、()
6、、(b b)竖直的;()竖直的;(c c)、()、(d d)台阶形的;)台阶形的;n(e e)锥形的;()锥形的;(f f)倒锥形的)倒锥形的n图图8-5 8-5 沉井外壁的形式沉井外壁的形式 沉沉 井井 构构 造造3 3)内隔墙)内隔墙n加强沉井刚度加强沉井刚度、缩小外壁计算跨度,同时又、缩小外壁计算跨度,同时又将沉井分成多个取土井,便于掌握挖土位置将沉井分成多个取土井,便于掌握挖土位置以控制下沉的方向以控制下沉的方向 ;n内隔墙的间距一般不大于内隔墙的间距一般不大于56m,厚度一般,厚度一般为为0.51.0m。 n一般要求隔墙底高出刃脚底面一般要求隔墙底高出刃脚底面0.51.0m。 沉沉
7、井井 构构 造造4 4)取土井)取土井n位置:取土井的平面布置应与中轴线对位置:取土井的平面布置应与中轴线对称,以利于沉井均匀下沉;称,以利于沉井均匀下沉; n大小:由取土方法而定,采用挖土斗取大小:由取土方法而定,采用挖土斗取土时,应能使挖土斗自由升降,最小边土时,应能使挖土斗自由升降,最小边长不宜小于长不宜小于2.5m。 n处理:处理:以素混凝土、片石混凝土或砌片以素混凝土、片石混凝土或砌片填充。填充。 沉沉 井井 构构 造造5 5)凹槽)凹槽n为了为了封底混凝土嵌入井壁,形成整体封底混凝土嵌入井壁,形成整体,使,使传至沉井壁上的力能更好地传递给封底混传至沉井壁上的力能更好地传递给封底混凝
8、土底面。凝土底面。 n遇到意外遇到意外困难,还可在凹槽处浇筑钢筋混困难,还可在凹槽处浇筑钢筋混凝土盖板,将沉井改为沉箱。凝土盖板,将沉井改为沉箱。n尺寸:凹槽深约尺寸:凹槽深约0.150.25m,高约,高约1.0m左右,其距刃脚底面一般在左右,其距刃脚底面一般在1.5m以以上。上。 沉沉 井井 构构 造造 6 6)射水管组、探测管、气管和压)射水管组、探测管、气管和压浆管浆管 n射水管组射水管组:压入高压水把井壁四周的土:压入高压水把井壁四周的土冲松,以减少摩擦力和端部阻力。冲松,以减少摩擦力和端部阻力。n高压水水压一般不小于高压水水压一般不小于0.6MPa,每一水,每一水管的排水量不小于管的
9、排水量不小于200L/min; n探测管:探测管:探测刃脚和隔墙底面下的泥面标高探测刃脚和隔墙底面下的泥面标高;200-500mm的钢管;的钢管; n气管:气管:空气幕下沉沉井空气幕下沉沉井 ;n压浆管:压浆管:埋设压浆管埋设压浆管( (减小阻力,压水泥浆润滑减小阻力,压水泥浆润滑) ) 沉沉 井井 构构 造造7)封底)封底n渗水率渗水率小于小于6mm/min时,排干水后用时,排干水后用C15或或C20普通混凝土浇筑;普通混凝土浇筑;n当井中的渗水率大于当井中的渗水率大于6mm/min时,宜采时,宜采用导管法浇注用导管法浇注C20级水下混凝土封底。级水下混凝土封底。n厚度按其承载力条件计算确定
10、,一般其顶厚度按其承载力条件计算确定,一般其顶面应高出凹槽面应高出凹槽0.5m。 沉沉 井井 构构 造造8)顶板)顶板n以混凝土以混凝土填心填心的沉井可用素混凝土顶板;的沉井可用素混凝土顶板;n空心空心或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混凝土顶板,厚度一般为凝土顶板,厚度一般为1.02.0m ;n排水下沉的沉井排水下沉的沉井,其顶面在地面或水位以下,其顶面在地面或水位以下时,应设挡土防水墙连接在井壁的顶部。时,应设挡土防水墙连接在井壁的顶部。 沉沉 井井 构构 造造8.3 沉井结构设计计算沉井结构设计计算n8.3.1 下沉系数下沉系数计算计算n验算沉井自重是否能
11、克服下沉时土的摩验算沉井自重是否能克服下沉时土的摩阻力阻力 ,用下沉系数,用下沉系数k表示表示 :25. 115. 1/RGkiiiRfuh表表8-1 沉井井壁与土体之间的摩阻力沉井井壁与土体之间的摩阻力f(kPa)土的种类土的种类粘性土粘性土砂性土砂性土砂卵砂卵石石砂砾石砂砾石软土软土泥浆套泥浆套f(kPa)2550122518301520101235 沉井结构设计计算沉井结构设计计算摩阻力分布摩阻力分布 n假定从地表到假定从地表到5m深深度范围内,单位摩阻度范围内,单位摩阻力按直线规律由零增力按直线规律由零增加至最大值;加至最大值;n超过深度超过深度5m以后取以后取常数值常数值 沉井结构设
12、计计算沉井结构设计计算8.3.2 沉井底节验算沉井底节验算n刃脚下的支承位置刃脚下的支承位置 不断在变,三种情况:不断在变,三种情况:n1)在排水或无水情在排水或无水情况况下下沉沉井下下沉沉井 沉井结构设计计算沉井结构设计计算2)对于)对于不排水下沉不排水下沉的沉井的沉井 n(1)假定底)假定底节沉井仅支承节沉井仅支承于长边的中点于长边的中点(2)假定底)假定底节沉井支承于节沉井支承于短边的两端点短边的两端点 沉井结构设计计算沉井结构设计计算 沉井结构设计计算沉井结构设计计算8.3.3 沉井沉井井壁井壁计算计算n沉井井壁应进行沉井井壁应进行竖直竖直和和水平两个方向水平两个方向的的内力计算。内力
13、计算。n1)竖直方向竖直方向n在沉井的下沉过程中,当沉井被四周土在沉井的下沉过程中,当沉井被四周土体箝固着而刃脚下的土已被掏空时,应体箝固着而刃脚下的土已被掏空时,应验算井壁接缝处的验算井壁接缝处的竖向拉应力竖向拉应力。 沉井结构设计计算沉井结构设计计算n接缝处:接缝处:混凝土不承受拉应力而由接缝处混凝土不承受拉应力而由接缝处的钢筋承受,的钢筋承受,此时钢筋的抗拉安全系数可此时钢筋的抗拉安全系数可采用采用1.25;同时并须验算钢筋的锚固长度。;同时并须验算钢筋的锚固长度。n井壁摩阻力井壁摩阻力可假定沿沉井全高按倒三角形可假定沿沉井全高按倒三角形分布,即在刃脚底面处为零,在地面处为分布,即在刃脚
14、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最大,此时最危险的截面在沉井入土深度的的1/2处处 沉井结构设计计算沉井结构设计计算沉井外侧直立时的井壁受拉计算图沉井外侧直立时的井壁受拉计算图 沉井结构设计计算沉井结构设计计算n按按公路桥涵地基与基础设计规范公路桥涵地基与基础设计规范,最大竖向拉力最大竖向拉力Plmax为此时沉井全部重为此时沉井全部重力力G的的1/4,即,即n实际工程中,实际工程中,沉井被卡住沉井被卡住较为常见,也较为常见,也出现过被拉裂的沉井出现过被拉裂的沉井 。4/maxGPl 沉井结构设计计算沉井结构设计计算n验算建议值验算建议值 表表8-2 沉井竖向拉力计算及
15、其最小配筋率沉井竖向拉力计算及其最小配筋率沉井施工沉井施工状态状态沉井结构或受其影响建筑物的安全沉井结构或受其影响建筑物的安全等级与拉力计算取值等级与拉力计算取值纵向钢筋最小纵向钢筋最小构造配筋率构造配筋率一级一级二级二级三级三级钢筋混凝土最钢筋混凝土最小配筋率不宜小配筋率不宜于少于少0.1%;少;少筋混凝土不宜筋混凝土不宜少于少于0.05%排水下沉排水下沉0.50G0.30G0.25G不排水下不排水下沉沉0.40G0.25G0.20G泥浆套中泥浆套中下沉下沉0.30G0.25G0.20G 沉井结构设计计算沉井结构设计计算2)水平方向)水平方向n根据排水或不排水的情况,沉井井壁在水根据排水或不
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