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各位同学

今天我们来讲另一种常见的深基础形式

沉井

沉井什么是沉井呢？

顾名思义

首先它是一种井筒状的结构物

其次它是通过沉放而成

沉井基础就是一种井筒状的结构物

通过在井内挖土

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

使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础

与桩基础等其它深基础相比

沉井有它自己的特点

沉井是一体积巨大的单体结构

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

沉井既是基础

又是施工时的挡土和挡土围堰结构物

因此在桥梁工程中得到较广泛的应用

但沉井也有缺点

施工期较长

施工相对困难

如在粉细砂类地层中施工时

容易发生流砂现象

沉井容易出现倾斜现象

在有孤石的地层中施工

容易出现难沉或倾斜现象

扬长避短

趋利避害

因此我们要尽可能地发挥沉井的优点

在今天的课程中

我们主要学习三个方面的内容

一 沉井有哪些类型

二 沉井结构构造如何？

三 常用的沉放施工方法有哪些？

我们先来了解一下

沉井基础包括哪些类型

按照施工方法不同

可以分为一般沉井和浮运沉井

一般沉井在基础所在位置原地制造

然后在井筒内挖土

依靠沉井自重下沉

如基础

位置在水中需先在水中筑岛

则需先在水中筑岛

再在岛上筑井下沉

一般沉井施工成本较低

浮运沉井则在岸边制造

通过浮运到设计位置后再沉放

浮运沉井对河道运输影响较小

按照沉井的横截面形状

常用的有圆形沉井

矩形沉井

和圆端形沉井

沉井截面形状

主要取决上部结构的样式和功能需要

同时根据截面尺寸的大小

井孔又可以布置为单孔

双孔和多孔

按照沉井的立面形状

主要有竖直式倾

斜式及台阶式等

不同的立面形状

沉井下沉

阻力不同

适用于不同的地质条件

以上我们了解了沉井的分类

下面我们来学习一下沉井基础的具体构造

一般沉井基础主要由

井壁

刃脚

隔墙

井孔

凹槽

射水管

封底和盖板等组成

井壁是沉井的主要部分

它在沉井下沉过程中起挡土

挡水及利用本身重量克服土

与井壁之间的摩阻力的作用

当沉井施工完毕后

它就成为主要的传力构件

将上部荷载传递给地基

井壁必须具有足够的强度和一定的厚度

根据井壁在施工和运营过程中的受力情况

可以在井壁内配置竖向及水平向钢筋

以增加井壁强度

井壁厚度

按下沉需要的自重

自身强度等因素而定

一般为0.80～1.50m

为便于绑扎钢筋及浇筑混凝土

其厚度不宜小于0.4m

钢筋混凝土薄壁沉井可不受此限制

井壁下端形如楔状的部分称为刃脚

其作用是在沉井自重作用下

易于切土下沉

刃脚踏面宽度一般为0.1～0.2m

对软土可适当放宽

为防刃脚损坏

可采用角钢或槽钢等型钢加强

刃脚内侧斜面与水平面的夹角一般为

45°～60°

刃脚高度一般视施工方法

井壁厚度而定

一般当沉井湿封底时

取1.5m左右

干封底时

取0.6m左右

如果沉井平面尺寸较大

井壁跨径较大时

应在沉井内设置隔墙

以加强沉井的刚度

内隔墙的间距一般不大于5~6m

内隔墙可以显著加强沉井的刚度

使井壁的挠曲应力减小

其厚度一般小于井壁

其底面应高出刃脚底面0.5m以上

减小沉放过程中的阻力

提高沉放的稳定性

采用人工挖土的沉井

应在隔墙下端设置过人孔

便于工作人员

在井孔间往来

隔墙与井壁之间形成的空间即为井孔

它是挖土排土的工作场所和通道

井孔尺寸应满足施工要求

宽度不宜小于3m

同时

不大于5-6m

如超过6m

则会设置隔墙

井孔布置

应对称于沉井中心轴

便于对称挖土

使沉井均匀下沉

为了封底混凝土能嵌入井壁

形成整体

使传至沉井壁上的力

能更好地传递给封底混凝土底面

在井孔下端

近刃脚处设置凹槽

如井孔全部填实的实心沉井

也可不设凹槽

凹槽深度约

0.15～0.25m

高约1.0m

其距刃脚底面一般

在1.5m以上

采用射水辅助下沉的沉井

需在井壁中预埋射水管组

射水管沿井壁四周均匀布置

有利于控制水压和水量来调整下沉方向

一般水压不小于600kPa

如采用泥浆润滑套辅助施工

则需在井壁四周预埋压射泥浆的管路

沉井底部沉至设计标高后会浇筑底板

其底面承受地基土和水的反力

封底混凝土的厚度

按其承载力

来计算确定

一般

其顶面应高出凹槽0.5m

沉井施工完成后

井孔内可填筑素混凝土

或其它污工材料

并在沉井顶面浇筑钢筋混凝土盖板

如不填心

顶板的厚度一般在1.5米

到2米

并且通过受力计算进行配筋

以上是沉井的一般构造要求

设计时应根据上部结构特点

荷载大小

水文条件

地质条件

并结合沉井的施工要求

进行具体设计

沉井各构件的强度必须满足施工

及运营各阶段

最不利情况荷载作用的要求

沉井基础施工

一般可分为旱地施工

水中筑岛施工

和浮运沉井施工三种

我们选择旱地施工的注意事项

为大家进行简要介绍

桥梁墩台位于旱地时

沉井可就地制造

挖土下沉

封底

充填井孔以及浇筑顶板

如天然地面土质较好

只需将地面杂物清掉

并整平地面

就可在其上制造沉井

如为了减小沉井的下沉深度

也可在基础位置处挖一浅坑

在坑底制造沉井下沉

坑底应高出地下水位

0.5～1.0m

由于沉井自重较大

刃脚踏面尺寸较小

应力集中

场地土往往承受不了这样大的压力

所以在整平的场地上

应在刃脚踏面位置处对称地铺满一层垫木

沉井重量在垫木下产生的压应力

不大于100kPa

垫木的布置应考虑抽除垫木方便

在刃脚位置处放上刃脚角钢

竖立内模

绑扎钢筋

立外模

最后进行第一节沉井混凝土灌注

沉井混凝土达到设计强度的70%后

方可拆除模板

强度达设计强度后才能抽撤垫木

抽撤垫木应按一定的顺序进行

以免引起沉井开裂

移动

或倾斜

其顺序是

先撤除内隔墙下的垫木

再撤沉井井壁短边下的垫木

最后撤长边下的垫木

拆长边下的垫木时

以定位垫木

即最后抽撤的垫木为中心

对称地由远到近拆除

最后的拆除定位垫木

注意

在抽垫木过程中

每抽除一根垫木

应立即采用砂回填并捣实

防止沉井失稳

沉井下沉施工可分为排水下沉

和不排水下沉

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

排水下沉常用人工挖土

它适用于土层渗水量不大

且排水时不会产生涌土

或流砂的情况

人工挖土可使沉井均匀下沉

并容易清除井下障碍物

采用人工挖土时

必须采取足够的安全措施

确保人员施工安全

如果沉井穿过的土层容易出现流砂

或地下水位较浅时

则可采用不排水下沉

不排水下沉均采用机械除土

挖土工具可

以是抓土斗或水力吸泥机

如土质较硬

则需通过射水辅助将土冲松

由于吸泥机是将水和土

一起抽出井外

因此需向井内加水维持

井内水位高出井外水位1～2m

以免发生涌土或流砂现象

沉井沉至设计标高后

应进行基底检验

检验地基土质是否和设计相符

是否平整

并对地基进行必要的处理

如果是排水下沉的沉井

可以直接进行检查

不排水下沉的沉井

由潜水工进行检查

或钻取土样鉴定

同学们

本节课我们学习了沉井的结构组成

和基本施工工艺

关于沉井的基本介绍就先到这里

本节课到此结束

我们下节课再见！