第5章 沉井基础

流砂：在粉、细砂层中下沉沉井，易出现流砂现象； 主要原因：土中动水压力的水头梯度大于临界值； 防治措施：井点降水及不排水除土，或向井内回灌 水，降低井外水位。
5-5
5.5.1 墩基础
其他深基础简介
定义：墩是一种利用机械或人工在地基中开挖成孔 后灌注混凝土形成的大直径桩基础，由于其粗大如墩， 故称为墩基础。
5.2
沉井的施工
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、基底检验
和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。
水中筑岛：水流速不大，水深<3m时采用，砂岛应高
出施工最高施工水位0.5m以上，在岛上浇筑沉井。
浮运沉井：水深较大、人工筑岛困难时，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。
5.2.1
清整场地
旱地沉井施工
防止沉井在混 凝土浇筑之 初因地面沉降不均产生裂缝。
制造第一节沉井

铺垫木 立模板绑钢筋 浇筑混凝土 立内模制造沉井刃脚 制造第一节沉井实例图
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。长边隔1 根撤1根，最后以定位桩为 中心由远而近对称撤除。
式中：
U—沉井周长 q—单位面积摩阻力 加权平均值，可按 表5-1取值。
H G h0 Rt Rj
图5.15 井壁摩阻力分布假设
F
f f f f h 2h2 3h3 4h4
1 1
f
a
h-2.5m h
5m
5.3.1 沉井作为整体深基础的计算
考虑土体弹性抗力的沉井设计与计算
基本假定：
• 地基土为弹性变形介质，水平向地基系数随深度 成正比例增加(即m法) • 不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力 • 沉井刚度与土刚度之比为无限大，横向力作用下 只产生转动而无挠曲变形 根据基底地质情况，可分为非岩石地基和基底嵌 入基岩内两种情况分析
下沉系数K1、抗浮稳定系数K2
• 下沉系数: 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R1而顺利下沉，即要求K1：
K1 G 1.10 ~ 1.25 Rt
G—各种施工阶段沉井的自重； Rt—沉井井壁土的摩阻力。
• 抗浮稳定系数:当沉井下沉到设计标高，砼封底并做好钢筋 砼顶板、抽除井内积水后，而内部结构及设备尚未安装，井 外地下水位达最高时，应考虑沉井的抗浮稳定，即要求K2：
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=faA(fa为基底土承载力特征值)
5.3.1 沉井作为整体深基础的计算
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 Rf ＝U(h－2.5)q
有围堰防护土岛
b)
围堰筑岛
c)
水中筑岛下沉沉井
<2~3m
最高施工
浮运沉井
水深筑岛困难时，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。
5.2.4
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，由于土质不 均、井壁与刃脚中线不重合、抽垫方法欠妥、除土不 均匀对称等原因导致沉井偏斜； 纠偏方法：除土 、压重、顶部施 加水平力、刃脚 下支垫
挡土，邻近建筑物的支
护，作为基础的一部分。

优点
•无噪音、无振动，适用于城市与密集建筑群中施工(法
国最小距离0.5m，日本0.2 m)；
•土方量小，无需井点降水，造价低，配合逆筑法施工
速度快，适用于各种地质条件；
•能防渗、截水、承重、挡土、抗滑、防爆等。

缺点
施工技术要求高，槽段接头质量控制比较复杂，小
z d
min
0
1
Z
5.3.1 沉井作为整体深基础的计算
上述各式z0和ω为未知数，可由静力平衡导得：
X 0
FH ZX b1dz FH b1m tan z z0 z dz 0
0 0
h
h
M 0
FH h1 zxb1 z dz d W0 0
其中： Cz = mz C0 =mh
l
O
λ
x
zx
即土的横向抗力沿深度呈二次抛物 FC V 不 线变化，若基底竖向地基系数 e 0 变，沉井底面受到的抗力：
h
h
Z0
式中C0按桩基计算方法确定，但不 图5.17 非岩石地基计算示意 得小于10 m0。
d/2
a)
b)
d/2
2
max
d / 2 C01 C0 d tan
5. 沉井基础
内容提要
沉井基础的分类、构造及施工
地下连续墙简介
5.1
概述
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。
5.1.1
特点

沉井的作用及适用条件
埋深大（hmax=220m），适用于深水，整体性强， 稳定性好，承载力大； 既是基础，又是挡土和挡水围堰构造物；
设计时应明确规定施工和质检方案； 施工前应查明场地的水文地质条件。
5.5.2 地下连续墙
定义：成槽机沿着深基础或地下构筑物周边，开挖出
具有一定宽度与深度的沟槽，在槽内设臵钢筋笼，浇
注砼，筑成一个单元的墙段。再继续开挖、浇筑砼，
并以某特定接头方式连接墙段，形成一道连续的现浇 壁式地下钢筋砼连续墙。
作用:基坑开挖时防渗、

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。
上部荷载较大 在山区河流中冲刷大
适用条件


河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难
5.1.2

沉井的分类
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
难沉：沉井下沉过慢或停沉；原因（正面阻力大、
侧阻过大、偏斜、孤石树根等）；
解决方法：增加压重和减少井壁摩阻力（射水辅助
下沉 、加重井壁、增大开挖范围和深度等）
突沉：常发生在软土地区，沉井产生较大倾斜或
超沉；主要原因：井壁侧阻较小。 防治措施：均匀挖土，在刃脚处挖土不宜过深；增 大刃脚踏面宽度，增设底梁，提高刃脚阻力。
0 2
h
b1为基础计算宽度，W为基底截面模量。联立求解得：
d/2
b)
d/2
max
z d
min
0
1
Z
将水平力FH和偏心竖向力FV (=F＋G)等效为距基底作用高度为 λ的水平力FH，即：
l
h1
O
λ
x
Z1
zx
5.3.1 沉井作为整体深基础的计算
H 沉井受到的横向抗力F σ zx
FH
h1
σzx =ΔxCz =Cz (z0z)· tanω
h2
Z1
底面以型钢（角钢或槽钢） 加强；
刃脚内侧斜面与水平面夹角
不宜小于45度。
隔墙：
将沉井空腔分隔成多个井孔，便于控制挖土下沉，
防止或纠正倾斜和偏移，并加强沉井刚度，减小井
壁挠曲应力。
一般要求厚度为0.5~1.0m，隔墙底高出刃脚底面
0.5~1.0m ，避免被土搁住而妨碍下沉。
井孔：挖土排土的工作场所和通道
功能：与桩相似，沉降量极小。
适用于复杂地质条件，常用于高层建筑中的柱基础。
不宜用于荷载较小、地下水位较高、水量较大的小型
工程，及相当深度内无坚硬持力层的地区。
墩基础的设计施工要求：
墩基承载力高，原则上采用一柱一墩； 墩基持力层必须承载力较高且具有一定厚度；
墩基的混凝土强度等级和配筋率应满足最低构造要求；
5.3.1 沉井作为整体深基础的计算
非岩石地基
FH
h2
FH

FV e FH l M FV FH FH e
h
h
Z0
在FH作用下，沉井将围绕位于地 面下深度z0处点A转动ω角则深度z a) 处沉井水平位移Δx为：
Δx = (z0z)· tanω
图5.16 非岩石地基计算示意
作用：平衡水土压力，护壁、防渗、携渣、冷却
润滑钻头。

•
成槽
采用多头钻机开槽，每段槽孔长可取6～8m，采用
抓斗式或冲击式钻机成槽，每段长度可更大。墙体深
度可达几十米。
槽段的连接
接头应满足受力和防渗要求。国内多 用接头管连接非刚性接头。在挖除单 元槽段土体后，在一端先吊放接头管， 2. 再吊入钢筋笼，浇筑砼后逐渐拔出接 头管，形成半圆形接头。
沉井基础的构造
井壁:沉井主体部分， 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。
一般厚0.8～1.5m， 每节高≤5m，砼强度等 级≥C15。
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)宽度不大于
150 mm，软土可适当放宽；
若下沉深度大，土质较硬，
K2 GR P
t
1.05
∑G—沉井结构的自重； P—水对沉井的浮力，等于地下水位以下沉井排开同体积的水重
5.3.1 沉井作为整体深基础的计算
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： F + G ≤ Rj + Rf