沉井基础-最终版

关于沉井的详细介绍

第五节 沉井基础设计

沉井基础为深基础，具有埋深较大，整体性好，稳定性好，能承受较大的垂直和水平荷载的特点。

桥梁沉井基础多用于大型桥梁。江阴长江公路大桥北锚锭基础采用钢筋混凝土沉井，平面尺寸为69m×51m，下沉58m；日本明石海峡大桥主塔基础采用钢壳沉井，平面尺寸为80m×70m和78m×67m，下沉60m。

一、沉井的类型

1．按沉井形状分

按其截面轮廓分，有单孔或多孔的圆形、矩形和圆端形等三类：①圆形沉井，形状对称，周长最小、摩阻力相应减小，便于下沉且下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差；②矩形沉井，惯性矩及核心半径均较大，对基底受力有利，与墩、台截面形状适应性好，模板制作简单，但边角土不易挖除，下沉易产生倾斜；③圆端形沉井，适用于圆端形的墩身，控制下沉与受力状态较矩形好, 但施工较复杂。

图7-5-1 沉井常见截面型式

a 圆形沉井 b 圆端形沉井 c 矩形沉井

按沉井外壁立面形状分，有柱形、阶梯形和倒锥形：①柱形构造简单，挖土较均匀，井壁接长较简单，模板可重复使用；②阶梯形、倒锥形，节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多。

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7-5-2 沉井外壁立面型式

a 柱形沉井 b阶梯形沉井 c 倒锥形沉井

2．按建筑材料分

按建筑材料分，有竹沉井、砖、石沉井、混凝土沉井、钢筋混凝土沉井和钢沉井等。桥梁沉井多采用混凝土、钢筋混凝土和钢沉井。

混凝土沉井 混凝土沉井的特点是抗压强度高，抗拉强度低，因此这种沉井宜做成圆形，并适用于下沉深度不大（4~7m）的软土层中。

钢筋混凝土沉井 这种沉井的抗拉及抗压强度较高，下沉深度可以很大（达数十米以上），当下沉深度不很大时，井壁上部用混凝土，下部（刃脚）用钢筋混凝土，在桥梁工程中得到广泛运用，当沉井平面尺寸较大时，可做成薄壁结构，沉井外壁采用泥浆润滑套、壁后压气等施工辅助措施就地下沉或浮运下沉。此外，钢筋混凝土沉井井壁隔墙可分段（块）预制，工地拼接，做成装配式。

竹筋混凝土沉井 沉井在下沉过程中受力较大因而需配置钢筋，一旦完工后，它就不再承受多大的拉力。因此，在南方产竹地区，可以采用耐久性差但抗拉力好的竹筋代替部分钢筋，我国南昌赣江大桥等曾采用这种沉井。在沉井分节接头处及刃脚仍采用钢筋。

钢沉井 用钢材制造的沉井其强度高、质量轻、易于拼装、宜于做浮运沉井，但用钢量大，国内较少采用。

二、一般构造和设计一般规定

沉井一般由刃脚、井壁、隔墙及封底（底版）等部分组成。如图7-5-3。

图7-5-3 沉井构造示意图

1——井壁； 2——刃脚； 3——隔墙； 4——井壁凹槽；

5—

—封底和底板； 6——顶盖

沉井设计前，必须掌握下列资料：①各项设计水位、施工水位和冲刷标高；

②河床标高

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和地质情况，各土层的容重、内摩擦角、承载力和井壁摩擦力，沉井通过的覆盖层有无障碍物，岩面的高差变化；③上部结构和墩台的情况，沉井基础的设计荷载；④拟采用的施工方法等。

井壁

沉井的外壁，是沉井的主要部分，应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉。

一般根据沉井深度预估井壁厚度，参见表值7-5-1。

井壁厚度预估参考值 表7-5-1

刃脚

井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其功用是减少下沉阻力。刃脚底面（踏面）宽度一般为0.1～0.2m，刃脚处采用钢筋混凝土制作，混凝土强度等级宜在C20及上。

隔墙

设置在沉井井筒内，其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，同时，又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。

隔墙厚度一般小于井壁，且高于刃脚 0.5m，以免防碍沉井下沉，有时还在隔墙下端设置人孔，以便工作人员在井孔中活动。

井壁凹槽

设置在刃脚上方井壁内侧，其作用时使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结，以传递基底反力。凹槽槽深约0.15～0.2m，高约1.0m。

封底和底版

当沉井下沉到设计标高，经过技术检验并对井底清理整平后，即可封底、浇注底版，以防止地下水渗入井内。封底混凝土强度等级一般不低于C15，岩石地基可用C15,一般地基用C20。

顶盖

井顶浇筑钢筋混凝土顶盖，待顶盖达到设计强度后方可施工下构。顶盖支承墩（台）及上部结构的全部荷载。

沉井的强度等级

沉井各部分混凝土强度等级：刃脚不应低于C25；井身不应低于C20；当为薄壁浮运沉井时，井壁和隔板不应低于C25，腹腔内填料不应低于C15。

封底混凝土强度等级：非岩石地基不应低于C25，岩石地基不应低于C20。

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三、设计计算的主要内容

沉井设计计算包括各部尺寸的拟定、沉井作为整体基础的计算；沉井施工过程中的计算三部分。

（一）沉井主要尺寸的拟定

根据水文、地质及上部结构和墩台的情况，结合沉井的构造要求、施工方法，分别拟定沉井的高度和分节、沉井的平面尺寸、井孔的大小及形状、刃脚的形式和尺寸、井孔的填料、凹槽的位置以及封底、承台的厚度等。

1．沉井高度及分节

沉井的全高取决于沉井顶面和基底位置，沉井基础底面高程应根据冲刷深度和地基容许承载力等因素确定。

沉井顶面不应高出最低水位，如果地面高出最低水位且不受冲刷时，则不宜高出地面。顶面和基底位置拟好后，即可得出沉井的高度。

较高的沉井应分节制造下沉，沉井的分节高度不宜高于5m。在软土层中下沉的沉井，为保证稳定，其底节高度不应大于沉井宽度的0.8倍。为了减小下沉时土对井壁的摩阻力，在分节处一般留有台阶，台阶宽度为10～20 cm。对于采用泥浆套和空气幕下沉的沉井，除底节顶部留有台阶外，其他分节处可不留台阶。

2．沉井的平面尺寸

沉井的平面尺寸应满足墩台身底面尺寸及基底受力两个要求，同时还要考虑井孔、隔墙、井壁等构造尺寸和施工要求。

设计时一般先按墩台身底尺寸的要求初拟尺寸，经基底受力检算合格才最后确定。沉井顶面尺寸等于墩台身底面尺寸加襟边宽度，襟边的最小宽度一般不小于沉井总高度的1／50，且不小于0.2m。如为浮式沉井，再另加宽0.2m。对于井顶设置围堰的沉井，除上述规定外，襟边宽度还应满足安装墩台身模板的要求。

当沉井的全部尺寸拟定后，首先应检算沉井的自重是否足以克服下沉时土的摩擦力。

（二）沉井作为整体基础的计算

沉井作为整体深基础的设计主要是根据上部结构特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸、埋置深度，然后进行沉井基础的计算。

沉井基础的计算。根据它的埋置深度可采用两种不同的计算方法。当沉井埋置深度在最大冲刷线以下较浅仅数米时，这时可以不考虑基础侧面土的横向抗力的影响，而可按浅基础设计计算规定，分别验算地基强度、沉井基础的稳定性和沉降，使它符合容许值得要求；当沉井基础埋置深度较大时，由于埋置深度在土体内较深，不可忽略沉井周围土体对 …… 此处隐藏：10072字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……