沉井与沉管法施工沉井法施工讲课课件.pptx
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- 沉井 沉管法 施工 讲课 课件
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1、第一节 沉井法施工第二节 沉管隧道施工技术第七章 沉井与沉管法施工第一节 沉井法施工一.沉井类型与构造沉井:无盖无底筒状构筑物,砖砌、钢结构、钢混凝土。先挖基坑,在垫层上制作沉井筒,在井筒保护下挖土,随着土体挖深,沉井在自重作用下逐渐下沉,直至设计标高,再浇注底板、内部结构和顶盖。从沉井制作,到沉井下沉,最后完成地下结构的工艺过程称为沉井法施工。(1)(1)埋深大;埋深大;(2)(2)整体性好;整体性好;(3)(3)承载力高;承载力高;(4)(4)对邻近建筑物影响小;对邻近建筑物影响小;(5)(5)充分利用地下空间等特点;充分利用地下空间等特点;(6)(6)施工时具有挡水或挡土等作用;施工时具
2、有挡水或挡土等作用;但但施工工期施工工期较长,沉井下沉遇障或遇流砂等都会较长,沉井下沉遇障或遇流砂等都会给施工带来困难。给施工带来困难。沉井的特点上部荷载较大,表层地基承载力不足,而在一定上部荷载较大,表层地基承载力不足,而在一定深度下有较好的持力层,且与其他基础方案相比深度下有较好的持力层,且与其他基础方案相比较为经济合理;较为经济合理;在山区河流中,虽土质较好,但冲刷大,或河中在山区河流中,虽土质较好,但冲刷大,或河中有较大卵石不便桩基础施工;有较大卵石不便桩基础施工;岩层表面较平坦且覆盖层薄,但河水较深,采用岩层表面较平坦且覆盖层薄,但河水较深,采用扩大基坑施工围堰有困难。扩大基坑施工围
3、堰有困难。沉井最适合在沉井最适合在不太透水的土层不太透水的土层中下沉,这样易于中下沉,这样易于控制沉井下沉方向,避免倾斜。一般下列情况可考控制沉井下沉方向,避免倾斜。一般下列情况可考虑采用沉井基础:虑采用沉井基础:有的沉井高度较大,常在井壁不同高度设置若干道横梁、大梁,组成水平框架,以减少井壁的跨度,使整个沉井结构布置合理、经济。有的沉井高度较大,常在井壁不同高度设置若干道横梁、大梁,组成水平框架,以减少井壁的跨度,使整个沉井结构布置合理、经济。1 井壁 2 顶盖和封底 3 隔墙 4 刃脚 5 凹槽 6 射水管 7 井孔图刃脚是受力最集中的部分,刃脚底部为踏面,通常宽度10-20cm;第七章
4、沉井与沉管法施工在整平场地上铺不小于0.封底、充填井孔及浇筑顶盖沉井外壁的摩擦阻力过大(4)纠偏过程中对土体的扰动;刃脚内侧为一倾面,通常倾角为45左右。抓土斗或水力吸泥机水下出土降低井内水位,减小沉井所受浮力有的沉井高度较大,常在井壁不同高度设置若干道横梁、大梁,组成水平框架,以减少井壁的跨度,使整个沉井结构布置合理、经济。一般要求隔墙底高出刃脚底面0.(6)沉井浇注过程中加载引起一定范围内土体的沉降;沉井可用于深基础的施工,如墩台、重型厂房和各种沉井可用于深基础的施工,如墩台、重型厂房和各种构筑物的基础,井孔内可用混凝土或砂砾填实以增加构筑物的基础,井孔内可用混凝土或砂砾填实以增加压重。压
5、重。沉井可作为盾构法隧道施工和顶管法施工的工作井和沉井可作为盾构法隧道施工和顶管法施工的工作井和接收井、通风井和排水泵房井等,也可作为市政工程接收井、通风井和排水泵房井等,也可作为市政工程的排水泵房、自来水厂的取水口等。的排水泵房、自来水厂的取水口等。大型沉井可用于地下空间开发利用,如地下工厂、车大型沉井可用于地下空间开发利用,如地下工厂、车间、地下车库、地下娱乐场所等;间、地下车库、地下娱乐场所等;大型浮运沉井可用来建造海上石油开采平台。大型浮运沉井可用来建造海上石油开采平台。混凝土沉井混凝土沉井钢筋混凝士沉井钢筋混凝士沉井钢壳沉井钢壳沉井(1)按建筑材科分类)按建筑材科分类 3m沉井的分类
6、单孔圆沉井、单孔方形沉井、多孔方形沉井、单孔圆沉井、单孔方形沉井、多孔方形沉井、多孔椭圆形沉井、多排多孔沉井。多孔椭圆形沉井、多排多孔沉井。(2)按平面形状和内部构件的布置分类)按平面形状和内部构件的布置分类圆形沉井圆形沉井 圆形有良好受力性能,故通常都采用单孔圆形沉井,直径最大可达80m。矩形沉井矩形沉井矩形沉井只有平面尺寸较小时才做成单孔的。当边长大于20m时,应增加底框架、顶框架或采用内隔墙分成多孔沉井,以加强沉井结构的刚度。圆端形沉井圆端形沉井单排孔沉井单排孔沉井边长大于20m的单孔沉井整体刚度不足,必要时可在中间加内隔墙框架,形成单排孔沉井。多排多孔沉井多排多孔沉井在沉井内设置几道纵
7、横交叉的内隔墙,使沉井成为刚度较好的空间结构,每个井孔内可设置底梁。该类沉井挖土和下沉工作可以较均衡地进行,有利于均匀下沉,适于平面尺寸大而重量大地下建筑物。将沉井在工厂内做好,在水中浮运到施工现场,沉放在地基上浮运沉井浮运沉井沉井基本构造:刃脚、井壁、隔墙、取土孔、底框架、顶板、底板组成。沉井的构造井壁作用:作用:施工中用作围堰,承受土、水压力施工中用作围堰,承受土、水压力下沉时作为重量下沉时作为重量(靠自重克服井壁与土之间的摩阻力靠自重克服井壁与土之间的摩阻力)施工完毕后,作为基础或基础的一部分承担荷载施工完毕后,作为基础或基础的一部分承担荷载厚度:厚度:0.801.5m且且 0.4m 砼
8、:砼:C15刃脚作用:作用:下沉时切土下沉时切土 砼:砼:C20刃脚刃脚是受力最集中的部分,是受力最集中的部分,刃脚底刃脚底部为踏面,通常宽度部为踏面,通常宽度10-20cm10-20cm;刃脚内侧为一倾面,通常倾角刃脚内侧为一倾面,通常倾角为为4545左右。左右。刃脚是受力最集中的部分,刃脚底部为踏面,通常宽度10-20cm;土中动水压力的水头梯度大于临界值在松软地层中下沉的沉井,底梁及其框架的设置还有防止沉井“突沉”的功能,并便于纠扁,分格分块封底。分区、依次、对称、同步立面设计成阶梯形、台阶形封底、充填井孔及浇筑顶盖将沉井在工厂内做好,在水中浮运到施工现场,沉放在地基上沉井最适合在不太透
9、水的土层中下沉,这样易于控制沉井下沉方向,避免倾斜。(5)井底产生流砂导致地表下陷;沉井外壁的摩擦阻力过大施工中用作围堰,承受土、水压力在大型沉井中为了增加沉井下沉过程中的整体刚度,可在沉井底部增设底梁,并与井壁一起构成底框架,以增加沉井施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。第七章 沉井与沉管法施工上部荷载较大,表层地基承载力不足,而在一定深度下有较好的持力层,且与其他基础方案相比较为经济合理;刃脚内侧为一倾面,通常倾角为45左右。内隔墙 1 井壁井壁 2 顶盖和封底顶盖和封底 3 隔墙隔墙 4 刃脚刃脚 5 凹槽凹槽 6 射水管射水管 7 井孔图井孔图 0.5m作用:作用:加强沉井刚度加强沉井刚
10、度分隔井孔,控制沉降及纠倾分隔井孔,控制沉降及纠倾 内隔墙的间距一般内隔墙的间距一般不大于不大于56m,厚度,厚度一般为一般为0.51.0m 一般要求隔墙底高一般要求隔墙底高出刃脚底面出刃脚底面0.51.0m 封底及顶盖 封底厚由计算确定,顶封底厚由计算确定,顶面突出刃脚根部不小于面突出刃脚根部不小于0.5m,并达凹槽上端,并达凹槽上端,砼强度一般地基砼强度一般地基C20,岩石地基岩石地基C15。顶盖厚一般顶盖厚一般1.52.0m,井孔充填砼时砼应井孔充填砼时砼应C10。沉井顶部浇注钢筋砼顶沉井顶部浇注钢筋砼顶盖,承托上部结构。盖,承托上部结构。作用:作用:使封底混凝土底板嵌入井壁,增强井壁与
11、底板的联结强度使封底混凝土底板嵌入井壁,增强井壁与底板的联结强度的作用的作用制做要求:制做要求:凹槽深凹槽深0.150.25m,高,高1.0m左右,距刃角左右,距刃角1.5m以上。以上。凹槽在松软地层中下沉的沉井,底梁及其框架的设置还有防止沉井“突沉”的功能,并便于纠扁,分格分块封底。在大型沉井中为了增加沉井下沉过程中的整体刚度,可在沉井底部增设底梁,并与井壁一起构成底框架,以增加沉井施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。有的沉井高度较大,常在井壁不同高度设置若干道横梁、大梁,组成水平框架,以减少井壁的跨度,使整个沉井结构布置合理、经济。纵横底梁不宜过多,以免增加结构造价,施工费时,增大土层阻力,
12、影响下沉。底梁和框架二.沉井施工工艺砂垫层砂垫层承垫木承垫木第二节沉井第二节沉井底节沉井底节沉井煤渣片石煤渣片石素混凝土素混凝土钢筋混钢筋混凝土凝土1.1.整平场地整平场地土质较硬:清除杂物土质较硬:清除杂物在整平场地上铺不小于在整平场地上铺不小于0.5m0.5m的砂垫层的砂垫层土质较软:土质较软:夯实或换土夯实夯实或换土夯实沉井施工打桩、开挖、搭台、铺砂垫层砼垫层砼垫层刃脚踏面处对称铺设垫木刃脚踏面处对称铺设垫木 放置刃脚角钢放置刃脚角钢 支模绑扎钢筋,浇支模绑扎钢筋,浇注第一节沉井砼注第一节沉井砼沉井施工2.2.制造第一节沉井制造第一节沉井铺承垫木刃脚斜面钢筋刃脚斜面钢筋待砼强度达到待砼强
13、度达到70%70%,拆模。,拆模。达到设计强度后,抽垫木。达到设计强度后,抽垫木。分区、依次、对称、同步分区、依次、对称、同步(1)顺序:顺序:先内墙,后短边,最后长边。先内墙,后短边,最后长边。(2)撤完一根垫木后,应立即撤完一根垫木后,应立即回填砂土捣实回填砂土捣实沉井施工3.3.拆模及抽垫拆模及抽垫4.4.挖土下沉挖土下沉排水下沉:排水下沉:不排水下沉:不排水下沉:土层性质稳定,不会产生流砂时土层性质稳定,不会产生流砂时人工或机械开挖人工或机械开挖(高压水枪冲土为泥高压水枪冲土为泥)抓土斗或水力吸泥机水下出土抓土斗或水力吸泥机水下出土井内水位高于井外水位井内水位高于井外水位12m吸泥机吸
14、出井外吸泥机吸出井外井内除土井内除土:中部中部均匀、对称均匀、对称刃脚刃脚分层取土分层取土弃土尽量远离沉井,防止偏压,造成沉井偏斜弃土尽量远离沉井,防止偏压,造成沉井偏斜沉井施工偏心受压及沉井一侧受到冲刷较大有的沉井高度较大,常在井壁不同高度设置若干道横梁、大梁,组成水平框架,以减少井壁的跨度,使整个沉井结构布置合理、经济。增设底梁以提高刃脚阻力1 井壁 2 顶盖和封底 3 隔墙 4 刃脚 5 凹槽 6 射水管 7 井孔图刃脚内侧为一倾面,通常倾角为45左右。水下灌注混凝土采用竖管灌注法。刃脚内侧为一倾面,通常倾角为45左右。打桩、开挖、搭台、铺砂垫层控制刃脚附近挖土深度,刃脚下土不挖除,让刃
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