第八章沉井式结构2012.ppt

1998年12月 大屯煤电（集团）公司 中国矿业大学 第六章 沉井式结构 第一节 概述 第二节 沉节结构设计 第三节 沉井的施工 第一节 概述 沉井的概念 沉井的特点 沉井类型 沉井构造 第二节 沉井结构设计 第三节 沉井的施工 一、沉井的概念 沉井是一个上无盖下无底的井筒状结构物，利用结构自重作用而下沉入土，即在地面筑成的“半成品”沉入土中，在地下完成结构物施工。 应用范围 沉井一般沉到较坚实的土层上，充分利用深层土承载能力。 深基础:桥梁墩台基础、 地下结构：取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、地下仓库、盾构拼装井、矿井、地下其他构筑物 泰州长江大桥中塔沉井基础 沉井基础长58米，宽44米，总高度为76米，沉井沉入19米深水和55米河床覆盖层，封底混凝土厚11m. 日本明石海峡大桥，最大施工水深60m，两主塔分别采用直径80m*高70m和78m*67m的浮式钢壳沉井，壁厚12m，分为16个舱，是目前规模最大的桥梁沉井基础 二、沉井的特点 优点 埋置深度大，整体性强、稳定性好，能承受较大荷载； 下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工； 沉井施工时对邻近建筑物影响较小。 缺点 施工期较长 ； 施工技术要求高； 施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。 三、沉井分类 按平面形状 圆形:制作简单、易于控制下沉、受力性能好、 周长小，侧面摩擦力小、对周围的土体扰动小 建筑面积不能充分利用 方形、矩形：制作方便、水平压力产生弯矩，使用方便 受力情况不好、对周围土体扰动大、土压力和摩擦力不均匀 两孔、多孔：孔间有隔墙或横梁，改变井壁和底板的受力状况 施工易于控制、多适用于平面尺寸大的沉井 椭圆形：对水流阻力小，多用于桥梁墩台基础、江心泵站 多边形、多孔井字形 三 沉井分类 按竖向剖面形状 圆柱形：不易发生倾斜、对周围土体扰动小 侧向摩擦力大、井壁容易拉裂 多用于入土不深、土质松散情况 阶梯形： 外壁阶梯形：减小摩擦力、扰动大、节省材料 内壁阶梯形：节省材料、减小扰动、避免下沉过快 隧道连续沉井 单独沉井 平战结合用的人防工事沉井 井壁 沉井的主要部分，要有足够的强度和厚度。 井壁厚度决定于沉井大小、下沉深度以及土壤的力学性质以及沉井能在足够的自重下顺利下沉 井壁断面形式的选择 土质松软、摩擦力小、下沉深度小 直墙式 土质松软、下沉深度深 井壁外侧直线形内侧阶梯形 土质密实、下沉深度大 外壁做成阶梯形井壁 减小摩擦力的措施 触变泥浆润滑、壁外喷射高压空气 刃脚 井壁最下端一般都做成刀刃状的“刃脚”。 刃脚的主要功用是减少下沉阻力。 刃脚还应具有一定的强度，以免下沉过程中损坏。 刃脚形式的选择 踏面宽度 10～30㎝ 刃脚内侧的倾角一般为 刃脚的高度当沉井湿封底时，取1.5m左右，干封底时，取0.6m左右。 内隔墙 内隔墙 增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井壁跨径 把整个沉井分隔成多个施工井孔（取土井），使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。 隔墙的厚度一般为0.5m左右。隔墙下部应设过人孔，供施工人员于各取土井间往来之用。人孔的尺寸一般为0.8×1.2m～1.1～1.2m左右。 封底及顶盖 当沉井下沉到设计标高，经过技术检验并对坑底清理后，即可封底，以防止地下水渗入井内。 封底可分湿封底（即水下灌筑混凝土）和干封封底两种。 封底完毕，待混凝土结硬后在上方浇筑钢筋混凝土底板。 当沉井作为地下结构物时多采用钢筋混凝土顶板。 底梁和框架 在比较大型的沉井中，由于使用要求，不能设置内隔墙，则可在沉井底部增设底梁，并构成框架以增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。 沉井高度较大，常于井壁不同高度设置若干道由纵横大梁组成的水平框架，减少井壁（于顶、底板之间）的跨度，使整个沉井结构布置合理、经济。 在松软地层中沉井，底梁的设置还可以防止沉井“突沉”和“超沉”，便于纠偏和分格封底，以争取采用干封底。 纵横底梁不宜过多，以免增加结构造价，施工费时，甚至增大阻力，影响下沉。 第一节 概述 第二节 沉井结构设计 沉井结构设计的主要环节 沉井的结构计算 第三节 沉井的施工 （一）沉井建筑平面布置的确定； （二）沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。 1.参考已建类似的沉井结构，初定沉井的几个主要尺寸，估算下沉系数，以控制沉速； 2.估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。. （三）施工阶段强度计算 1．井壁板的内力计算； 2．刃脚的挠曲计算； 3．底横梁、顶横梁的内力