沉井基础的分类和构造.ppt

沉井基础 地基土层基本承载力较低，基础需埋置较深时，若采用明挖施工，则基坑深，开挖土方量很大；桩基础作为一种深基础应用较为广泛，但对施工技术要求较高，当这些条件不具备时，可采用沉井基础。 一、沉井的基本概念、作用和适用条件 　概念： 　　沉井是井筒状的结构物。它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁敦台或其它结构物的基础。 　　 优点： 　　1、埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载; 　　2、沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，施工工艺并不复杂 。 　　3、同时，沉井施工时对邻近建筑物影响较小且内部空间可以利用，因而常用作为工业建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础，也常用作为矿用竖井、地下油库等。 缺点： 　　施工期较长，对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜，沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工请来一定困难。 　　 适用： 　　1．上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，做扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其他深基础相比较，经济上较为合理时; 　　2． 在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石不便桩基础施工时; 　　3． 岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深;采用扩大基础施工围堰有困难时。 沉井的类型和构造 一、沉井的分类 （一）平面形式： 1、圆形沉井： 下沉中较易控制其方向和位置；当采用抓土斗开挖时，与其他类型沉井相比，更能开挖得均衡，使沉井刃脚均匀支承在土层上； 在均匀侧压力（土压力、水压力）作用下井壁只承受轴向力； 圆形沉井对水流方向无影响，缺点是与同面积矩形沉井相比，圆形沉井基底压应力较大。 多用于斜交桥或流向不稳定的河流中，尤其适用于圆形、方形桥墩的基础。 2、矩形沉井： 制造简单，基础受力有利，与其他类型沉井相比当所受外力、基底应力相同时，矩形沉井更能节省圬工与挖土数量； 但在侧压力作用下井壁承受较大的挠曲力矩，在流水中阻水系数较大，冲刷较严重。适用于矩形或圆端形墩台基础。 矩形沉井四角一般做成钝角，以减少井壁摩擦面积。 3、圆端形沉井： 在控制下沉、受力条件、阻水冲刷方面比矩形沉井有利，但制造较复杂，适用于圆端形桥墩基础。 平面尺寸较大的沉井，可在沉井中设隔墙，由单孔变为双孔或多孔，这样对沉井受力有利，并便于造井孔内均衡挖土，使沉井下沉均匀，也利于下沉中纠偏。 （二）立面形式： 1、外壁垂直（柱形）：沉井下沉中不易倾斜，便于施工控制，但井壁承受土摩擦力较大，一般用于松软土层或入土不深时。 2、外壁台阶（阶梯形）：当沉井入土较深且土摩擦力较大时，外壁在沉井分节处设台阶，台阶宽度为10-20cm，使沉井由下而上宽度越来越小，可减小土壤摩擦力。 3、斜坡式（锥形）：外壁做成1/100-1/50的斜坡形，其作用也是为了减少井壁所受土壤摩擦力，但施工控制较难，并且沉井制造也较麻烦，故其使用不如台阶形广泛。 （三）按沉井的建筑材料分 1、混凝土沉井：由于混凝土Ra高而Rl低，故混凝土沉井常为圆形，使混凝土只受压。一般只用于下沉较浅（不超过7m）的松软土层中。 2、钢筋混凝土沉井：这是最常用的一种沉井。它是适合建筑物、具有一定刚度、合理利用材料的一种结构形式，可就地制造下沉，也可在岸边先预制，然后浮运下沉。 3、钢沉井：其刚度和强度很高，拼装方便，适用于空心浮运沉井，但用钢量太大，一般较少采用。 (四)按沉井施工方法的分类 1． 一般沉井 指就地制造下沉的沉井，这种沉井是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在岛上筑井下沉。 2． 浮运沉井 在深水地区筑岛有困难或不经济，或有碍通航，当河流流速不大时，可采用岸边浇筑浮运就位下沉的方法，这类沉井称为浮运沉井或浮式沉井。 二、沉井的构造 （一）沉井的轮廓尺寸 　　　平面形状 ←　墩(台)底部的形状。 　　　矩形沉井　 ←　矩形或圆端形墩（沉井的长边与短边之比不宜大于3）　　　方形或圆形沉井　 ←　墩的长宽比较为接近　　　沉井顶面尺寸为墩(台)身底部尺寸加襟边宽度。襟边宽度不宜小于0.2m，也不宜小于沉井全高的1/50，浮运沉井不小于0.4m。 　　　沉井的高度须根据上部结构，水文地质条件及各土层的承载力等定出墩底标高相沉井基础底面的埋置深度后确定。　　　高的沉井应分节制造和下沉，每节高度不宜大于5m，对底节沉井若是在松软土层中下沉时，还不应大于沉井宽度的0.8倍。若底节沉井高度过高，沉井过重，会给制模、筑岛时岛面处理