来源：百度文库 版权归原作者所有 内容提要： 概述 沉井的类型与基本构造
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内容提要：
概述
沉井的类型与基本构造
沉井的施工
沉井的设计与计算
对沉井设计理论的讨论
墩基础的类型与特点
墩基础的承载力与变形
墩基础设计要点
墩基础施工要点
墩基工程质量检测
沉井：以现场浇注、挖土下沉方式设入地基中的深基础。
墩基础：在地基中钻孔或钻井灌注混凝土而形成的短粗型深基础。
沉井：
断面尺寸大、承载力很高，多做为大、重型结构物的基础
在桥梁、水闸、港工等工程中应用广泛
施工方便，对临近建筑物影响小，内部空间可利用
是工业地基尤其是软土中地下建筑物的主要地基类型之一
墩基础：
是一类短而粗的深基础；
外形和工作方法同桩相似，与桩的定义界限不明显；
断面尺寸较大，墩身较短，体积巨大，一般不采用打入、压入方法，只能采用灌注、砌筑方法；
在桥梁和建筑工程中广泛应用，尤其是在高层建筑及重型构筑物设计中，单墩支持单柱的方案越来越多；
断面尺寸：0.8~2.0m，可达到6m；深度：6~20m，长径比不大于30；
支撑在较硬的土层或岩层上，墩的底部可做成扩底墩；
水平承载能力和抗拔能力比单桩好；
用墩基础代替群桩基础，可避免复杂的设计施工方法，节省占地面积，取得明显的经济效益；
在港口码头、公路及铁路桥梁、海洋钻井平台、堤坝与岸坡及高层建筑中应用广泛；
体型大、承载能力高，使得墩常以单独或小组方法工作，并承担较大的风险，故设计、施工、监测的要求高。
墩基础与桩基础的区别：
桩是细长的地下结构，墩的断面尺寸较大，长细比较小
墩不能以打入或压入法施工
墩往往单独承担荷载，且承载力比桩高得多
墩的荷载分担与传递机理与桩有所不同
墩基础与沉井基础的区别：
沉井自身结构不同于实心的墩
沉井的外形轮廓尺寸比墩大很多
沉井的承载能力比墩高
施工方法不同
沉井：带刃脚的井筒状构造物，用人工或机械方法清除井内土石，主要借自重克服井壁与土层摩阻，逐节下沉至基底设计标高的基础。
图8.1 沉井基础示意
沉井
沉井的作用及适用条件
特点：
下基深，hmax=220m，适用于深水，整体性强， 稳定性好，承载力大；
造价高，施工期长，不排水施工时难于克服刃脚下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象。
适用条件：
上部荷载较大
在山区河流中冲刷大
河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难
8.2.1 沉井的类型
按沉井横截面形状分类：
单孔沉井、单排孔沉井、多排孔沉井。
按沉井竖直截面形状分类：
柱形沉井、阶梯形沉井、锥形沉井。
下沉方式：
就地制造下沉沉井(一般沉井)、浮运沉井。
制作材料：
砼沉井，钢筋砼沉井，竹筋沉井(南昌赣江大桥、白沙沱长江大桥)，钢～,砖石～,木～。
按沉井的横截面形状分类：
单孔沉井: 圆形、正方形及矩形。力求简单对称，利于受力，便于施工；
单排孔沉井：有两个或两个以上的井孔，各孔以内隔墙分开并在同一方向排布，矩形、长圆形及组合形状；
多排孔沉井：沉井内部设置数道纵横交叉的内隔墙。
图8.2 沉井的平面形式
按沉井竖直截面形状分类：
柱形沉井：下沉过程不易倾斜、井壁接长简单，模板反复利用；
阶梯形沉井: 下沉阻力小，刃脚处的台阶高度一般为1~2m，阶梯宽度为10~20cm；
锥形沉井：带斜坡，坡比一般为1/20~1/50，下沉阻力小，下沉不稳，制作较困难。
柱形 阶梯形 锥形
图8.3 沉井的竖向剖面图
8.2.2 沉井基础的构造
沉井组成：
井壁
刃脚
内隔墙
井孔
凹槽
封底
盖板
图8.4 沉井的一般构造
井壁 ：沉井主要部分，下沉过程起挡土、挡水及压重作用，为深基础的护壁和建筑物的基础。
图8.4 沉井立面形状
a) 柱形; b) 阶梯形; c) 阶梯形; d) 锥形
一般：厚0.8～1.5m，每节高≤5m，砼强度等级≥C15。
例：湘江大桥(一桥)8#墩，上节厚2.6m，下节3.0m，22×12×5m，下沉12.6m
刃脚 ：井壁下端楔状部分，利于切入土中加速下沉
一般底面(踏面)厚不大于15 cm，以型钢加强，高1m以上，砼强度等级≥C20。
图8.5 刃脚构造示意
内隔墙 ：加强沉井整体刚度，施工时井孔作为取土井，以便在沉井下沉时掌握土位置控制下沉方向，防止或纠正沉井倾斜或偏移。
内隔墙的间距一般不大于5~6m，厚度一般为0.5~1.0m
一般要求隔墙底高出刃脚底面0.5~1.0m
图8.6 隔墙构造示意
井孔 ：挖土排土的工作场所和通道
位置：取土井的平面布置应与中轴线对称，以利于沉井均匀下沉。
大小：由取土方法而定，采用挖土斗取土时，应能使挖土斗自由升降，一般宽度≥3m，对称布置。
凹槽 ：使封底砼和井壁结合良好
深约0.15-0.30m，高约1.0m，距刃脚底面一般在1.5m以上
图8.7 凹槽构造示意
封底和盖板：
封底厚由计算确定，顶面突出刃脚根部不小于0.5m，并达凹槽上端，砼强度一般地基C20，岩石地基C15。盖板厚一般1.5～2.0m，井孔充填砼时砼应≥C10。
顶盖厚度一般为1.5~2.0m。沉井顶部浇注钢筋砼顶盖，承托上部结构。
图8.9 封底和盖板示意
旱地沉井施工：平整场地，制造第一节沉井、拆模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地基检验和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。
水上筑岛：水流速不大，水深≤3～4m时采用，砂岛应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑沉井。
浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。
8.3.1 沉前准备
清理场地
制造第一节沉井
铺垫木 （枕木、方木）
立模板绑钢筋
注混凝土、养护
土内模制造沉井刃脚
图8.10 基坑砂垫层剖面图
图8.11 制造第一节沉井实例
首节沉井制作
第二节沉井的制作
沉井下沉中
沉井隔墙钢筋的绑扎
拆模及抽垫
拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、 刃脚面支撑及模板
抽垫顺序：内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。
图8.11 沉井垫木
（a）圆形沉井垫木；（b）矩形沉井垫木
8.3.2 取土下沉
图8.12除土下沉示意
排水下沉
当沉井穿过的土层较稳定，不会因排水而产生大量流砂时，可采用排水下沉。
挖土和取土方法：
土质为砂土或软黏土时，用水力机械施工；
砂、卵石层或硬黏土层时，采用抓主斗出土。
图8.12 排水下沉
不排水下沉
当上层不稳定、地下水涌水量很大，为防止因内排水而产生流砂等不利现象，需用不排水下沉。
挖土和取土方法：
使用机械抓主斗，或用高压水枪破土，然后用空气或吸泥机将泥水排出。
图8.13 不排水下沉
泥浆套下沉法：
泥浆套下沉法是在井壁与土层之间设一层触变泥浆，靠泥浆的润滑作用大大减少土对井的阻力，使沉井又快又稳地下沉。
8.3.3 接筑沉井
第一节沉井顶面下沉至距地面还剩1m～2m时，应停止挖土，接筑第二节沉井。
接筑前应使第一节沉井位置正直，凿毛顶面，然后立模浇筑混凝土。
待混凝土强度达设计要求后，再拆模继续挖土下沉。
每次浇注的最大高度不宜超过5m。
对称、均匀地浇注，以防倾斜。
8.3.4 沉井封底
达到设计标高后，停止挖土，准备封底
优先考虑干封，其成本低，施工快，易保证质量
封底一般采用素混凝土
要确保封底质量，封底要预留集水井
集水井用于当封底混凝土未达到设计强度时连续抽水，待封底达到强度要求后将其封死
水下封底应特别注意保证混凝土浇注质量，厚度应按施工中最不利情况由素砼强度及沉井抗浮要求计算确定。
浮运沉井
水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入水中，井壁为空体浮于水面，就位后灌注砼下沉至河床。
图8.13 浮运沉井施工示意图
8.3.5 沉井下沉所遇问题及处理
偏斜：沉井偏斜大多发生在下沉不深时，导致偏斜原因有多种；纠偏方法有：除土、压重、顶部施加水平力。
难沉：即沉井下沉过慢或停沉；原因（侧阻过大、踏面过大、孤石树根等）；解决方法（射水、加重井壁、减小踏面、小型爆破）
突沉：沉井产生较大的倾斜或超沉，突沉常发生于软土地区；主要原因是井壁侧阻较小；
流砂：在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象；主要原因是土中动水压力的水头梯度大于临界值；防治措施有：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水
主要内容：
沉井尺寸的确定
沉井作为天然地基上基础的计算
沉井自重的验算
第一节井壁在自重作用下应力验算
刃脚验算
沉井井壁计算
沉井封底混凝土的计算
沉井抗浮验算
8.4.1 沉井尺寸的确定
沉井高度
沉井底面标高，主要根据上部荷载、水文地质条件及各土层的承载力等确定。
沉井作为基础，其顶面应埋入地面0.2m或地下水位以上0.5m。
沉井平面形状和尺寸
沉井平面形状应根据上部建筑物的平面形状决定。
为取土方便，取土井宽度≮2.5m，沿沉井中心线布置
为防止下沉过程中少许偏斜对建筑物影响，要求留襟边，其宽度≮下沉总深度的2%，且不得小于20cm。
上部建筑底部长宽尺寸为A0、B0，沉井下下沉高度为h0，沉井顶面尺寸为
A=A0+2（0.02~0.04) h0或A0+20cm
B=B0+2（0.02~0.04) h0或B0+20cm
井壁厚度一般为0.7~1.5m，内隔墙厚度为0.5m左右
8.4.2 沉井作为天然地基上基础的计算
沉井作为天然地基基础计算
地基强度：沉井作为深基础时，一般要求下沉至坚实土层或岩层上，且地基强度须满足：
式中：
F—作用于沉井顶面处荷载
G—沉井自重
Rf—井侧总摩阻力
Rj—沉井底部地基土的总反力
Rj=fa*A(fa为基底土承载力特征值)
井侧总摩阻力Rf ：可假定井侧总摩阻力Rf沿深度成梯形分布，距地面5m范围内按三角形分布，5m以下为常数，故总摩阻力为：
U—沉井周长
q—单位面积摩阻力加权平均值。
图8.15 井壁摩阻力分布假设
8.4.3 沉井自重验算
为保证沉井在施工时能顺利下沉到设计标高，需要验算沉井自重是否满足下沉要求，用下沉系数K表示
确定沉井的外形尺寸和壁厚时，应保证沉井在各种施工阶段能克服四壁摩阻力Rf而顺利下沉，即：
G—各种施工阶段沉井的自重；
Rf—沉井井壁土的摩阻力。
8.4.4 第一节井壁在自重作用下应力的计算
在抽出垫木及挖土可能有不均匀等不利条件下，第一节井壁在自重作用下应按单支点、简支梁等验算井壁强度。
开始下沉
不排水取土下沉
图8.19 底节沉井支点布置示意
圆形沉井
按支撑在相互垂直直径的四个点验算，不排水下沉时，可能遇到障碍物，按直径两端支点下沉。
