盾构隧道施工.PPT

沉井基础的计算 沉井的地基承载力验算 沉井的基底应力和横向抗力验算 沉井自重验算 1.沉井的地基承载力验算 沉井作为地下结构物时，荷载较小，而基底支承于坚实土层或岩层上，故地基的强度和变形通常不会存在问题。但沉井作为建筑物的深基础时，荷载较大，必须验算地基承载力，一般要求地基强度满足以下条件 沉井底面地基承载力总和Rj等于该处土的承载力设计值f与沉井底部面积A的乘积，即 Rj=fA 考虑沉井四周地表土被松动，则此部分土的摩擦力不计。简化计算：可假定5米范围的摩擦力可按三角形分布，5米以下为矩形分布。故沉井侧面的滑动摩阻力总和为 沉井的周长； 沉井高度范围内，各土层的厚度； 第i层土对井壁的摩擦阻力。 2.沉井的基底应力和横向抗力验算 在非岩石地基上高为l的沉井基础受到水平力H及偏心距为e的竖向力V（V=F+G）作用。可把这两个力转化为距基底λ的水平力H及轴心竖向压力 理论计算表明沉井围绕地面下深度Z0处点的A转动一ω角，地面下深度为Z处沉井受到土的横向抗力为 当要求井侧水平压应力应小于沉井周围土的极限抗力值。计算时可认为沉井在外力作用下产生位移时，深度Z处沉井一侧产生主动土压力，而另一侧受到被动土压力作用，故井侧水平压应力应满足 由郎肯土压力理论可推出 3.沉井自重验算 （1）沉井的下沉系数 为保证沉井施工时能顺利下沉，必须设计沉井的自重大于沉井外壁的摩擦阻力，即下沉系数应满足下式要求： （2）沉井抗浮稳定 当沉井封底后，达到混凝土设计强度。井内抽干积水时，沉井内部尚未安装设备或浇筑混凝土前，此沉井类似于地下水中的一只空筒，应有足够的自重，避免在地下水的浮托力作用下沉井上浮。即沉井的抗浮稳定系数应满足下式要求： Pw— 地下水对沉井的总浮力。 二、沉井施工过程中的结构强度计算 从底节沉井拆除垫木，直至上部结构修筑完成开始使用，以及营运过程中沉井均受到不同外力的作用。因此，沉井的结构强度必须满足各阶段最不利受力情况的要求。 根据《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》，钢筋混凝土受弯构件施工阶段应力验算可采用容许应力法。因此，在钢筋混凝土结构强度验算中，除沉井封底与顶盖一部分计算外，均采用容许应力法。 针对沉井各部分在施工过程中的最不利受力情况，首先拟出相应的计算模式，然后计算截面应力，进行必要的配筋，保证井体结构在施工各阶段中的强度和稳定。 （一）沉井设计内容与步骤 1、沉井尺寸估算 （1）沉井平面尺寸设计 （2）井壁厚度与各构件的截面尺寸确定 （3）沉井刃脚踏面标高 （4）井顶标高 2、下沉系数计算 3、抗浮系数计算 4、荷载计算 计算外荷载，绘出水、土压力计算简图。 5、施工阶段强度计算 （1）沉井平面框架内力计算及截面设计 （2）刃脚内力计算及截面设计 （3）井壁竖向内力计算及截面设计 （4）沉井底梁竖向挠曲和竖向框架内力计算及截面设计 （5）根据沉井施工阶段可能产生的最大浮力，计算沉井封底混凝土的厚度和钢筋混凝土底板的厚度及内力，并进行截面配筋设计。 6、使用阶段强度计算 （1）沉井结构在使用阶段各构件的强度验算 （2）地基强度及变形验算 （3）沉井抗浮、抗滑移及抗倾覆稳定性验算等。 沉井施工 （一）沉井的施工准备工作 1、地质勘查和制定施工方案 2、不开挖基坑制作沉井 3、开挖基坑制作沉井 4、地基处理后制作沉井 5、人工筑岛制作沉井 6、测量控制和沉降观察 （四）沉井的施工步骤 1、场地平整（或筑岛）、铺垫木，制作底节沉井； 2、拆模，刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木； 3、均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕； 4、接筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁； 5、下沉至设计标高，清基； 6、沉井封底处理； 7、施工井内设施和封顶等。 （二）浮力设计 主要内容包括干舷的选定和抗浮安全系数的验算。通过浮力设计，可以最后确定沉管结构的高度与外廓尺寸。 1、干舷 管段在浮运时，为了保持稳定，必须使管顶面露处水面。其露出高度称为干舷。 一般矩形断面的管段，干舷多为10-15cm，而圆形、八角形或花篮形断面的管段则多为40-50cm。干舷高度不宜过小，否则稳定性差，但不宜过大，因管段沉设时，首先要灌注一定数量的压载水，以消除这干舷所代表的浮力。干舷越大，所需要压载水箱（或水罐）的容量就越大，过大就不经济。 2、抗浮安全系数 在管段沉设施工阶段，应采用1.05-1.10的抗浮安全系数。管段沉设完毕后，抛土回填时，周围河水与砂、土相混，其比重大于原来河水比重，浮力亦即相应增加。因此施工阶段的抗浮安全系数，务必选用1.05以上，否则会造成“复浮”，使施工产生不必要的麻烦。在计算施工阶段的抗浮安全系数时，临时架设在管段上的施工设备（如定位塔、端封