基础工程-沉井基础共50页
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沉井基础(土力学与基础工程)
FH zx b1 dz FH b1mtg Z (Z 0 Z )dZ 0
0 0
h
h
FH h1 zx b1 ZdZ d W 0
0 2
h
b1h 2 (4 h) 6dW Z0 2b1h(3 h)
12FH (2h 3h1 ) tg m h( b1h3 18Wd )
一、沉井基础
5 4
9.1 概 述
3 2 1
6 6 7 8
b)
图9-1 沉井基础示意
井筒状的结构物
在井壁的围护下从井内挖土 在自重作用下逐渐下沉 封底封顶形成的深基础
9.1 概 述
9.1.1沉井的特点及使用范围
1、沉井基础的特点：
2、沉井基础的使用范围：
1．上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，扩大基础开挖
墩身施工示意图
三、 地下连续墙
地下连续墙施工过程示意图
2、按材料分类： 混凝土、钢筋混凝土、钢、 竹筋混凝土沉井等 3、按平面形状分类：圆形、 方形、矩形、椭圆形、圆端 形、多边形及多孔井字形等
4、按竖向剖面形状分类：
圆柱形、阶梯形及锥形等
9.1.3. 沉井基础的构造
6．射水管 当沉井下沉深度大，穿过的土质又较好，估计下沉会 产生困难时，可在井壁中预埋射水管组。 7．封底及顶盖
9.2.4 沉井下沉过程中遇到的问题及处理
9.2.4 沉井下沉过程中遇到的问题及处理
（一）沉井发生倾斜和偏移
偏斜主要原因：土岛表面松软，使沉井下沉不均，河底土质
软硬不匀；挖土不对称；井内发生流砂，沉井突然下沉，刃脚 遇到障碍物顶住而未及时发现；并内挖除的土堆压在沉井外 一侧，沉井受压偏移或水流将沉井一侧土冲空等。
基础工程-沉井基础
23
5.沉井基础
Hunan University
下沉系数K1、抗浮稳定系数K2
下沉系数:在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，即下沉系数 K1应满足：
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。
>0.5m
最高施工水位
防护围堰
最高施 工水位
φ /2) b>Htg( 45H
有围堰防护土岛 围堰筑岛 图5.13 水中筑岛下沉沉井
b)
c)
18
5.沉井基础
Hunan University
5.2.2 水中沉井施工
2.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。
h2
FH
其中： Cz = mz
l
C0 =mh
h1
h
沉井底面受到的抗力：
d / 2 C01 C0 d tan
2
FV e
max
h
Z0
即土的横向抗力沿深度呈二次抛物线 变化，若基底竖向地基系数C0不变，
O
λ
x
Z1
zx
29 图5.17 非岩石地基计算示意
d/2
式中C0按桩基计算方法确定，但不得 a) 小于10 m0。
Hunan University
5.1.3
沉井基础的构造
0.8~1.5 m
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 100～200 mm，以型钢 加强，高1m以上，砼强 度等级≥C20
5.沉井基础
Hunan University
下沉系数K1、抗浮稳定系数K2
下沉系数:在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，即下沉系数 K1应满足：
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。
>0.5m
最高施工水位
防护围堰
最高施 工水位
φ /2) b>Htg( 45H
有围堰防护土岛 围堰筑岛 图5.13 水中筑岛下沉沉井
b)
c)
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5.沉井基础
Hunan University
5.2.2 水中沉井施工
2.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。
h2
FH
其中： Cz = mz
l
C0 =mh
h1
h
沉井底面受到的抗力：
d / 2 C01 C0 d tan
2
FV e
max
h
Z0
即土的横向抗力沿深度呈二次抛物线 变化，若基底竖向地基系数C0不变，
O
λ
x
Z1
zx
29 图5.17 非岩石地基计算示意
d/2
式中C0按桩基计算方法确定，但不得 a) 小于10 m0。
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5.1.3
沉井基础的构造
0.8~1.5 m
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 100～200 mm，以型钢 加强，高1m以上，砼强 度等级≥C20
基础工程：沉井基础
(二) 按沉井形状分类g
1.按沉井的平面形状： 常用的有圆形、圆 端形和矩形等。根据井 孔的布置方式，又有单 孔、双孔及多孔的分别。
沉井平面形式 a)单孔沉井；b)双孔沉井；c)多孔沉井
圆形沉井：沉井在下沉过程中易控制方向；使 用抓泥斗挖土，要比其他类型的沉井，更能保证其 刃脚均匀地支承在土层上；在侧压力作用下，井壁 只受轴向力(侧压力均布时)，或稍受挠曲(侧压力非 均布时)；对水泥方向正交或斜交均有利，也即承受 水平土压力和水压力性能良好。g 圆端形沉井：控制下沉、受力条件、阻水冲刷 均较矩形者有利，但沉井制造较复杂。对平面尺寸 较大的沉井，可在沉井中设置隔墙，使沉井由单孔 变成双孔或多孔。
沉井基础
7.1 沉井的基本概念、作用及适用条件
沉井的概念:是井筒状的结构物(图1)。它是以井 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(图2)。
图1
沉井下沉示意图
图2
沉井基础
沉井的优点：埋置深度可以很大，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，施工工艺并不复杂，因此在 桥梁工程中得到较广泛的应用。同时，沉井施工时 对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础，也 常用作为矿用竖井、地下油库等。 沉井的缺点：施工期较长；对粉细砂类土在井 内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉 过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过 大，均会给施工带来一定困难。
矩形沉井：具有制造简单，基础受力有利的优 点，常能配合墩台(或其他结构物)底部平面形状。 四角一般做成圆角，可有效改善转角处的受力条件， 减缓应力集中现象，以降低井壁摩阻力和避免取土 清孔的困难。矩形沉井在侧压力作用下，井壁受较 大的挠曲力矩；在流水中阻水系数较大，冲刷较严 重。
沉井基础
造
井孔的布置和大小应满足取土机具操作的需 要，对顶部设置围堰的沉井，宜结合井顶围堰统 一考虑。
说明
6.2
6 沉井基础
• 6.2.2 沉井每节高度可视沉井的平面尺寸、总高 度、地基土情况和施工条件而定，不宜高于5m。 沉井外壁可做成垂直面、斜面（斜面坡度为竖/
节 横：20/1～50/1）或与斜面坡度相当的台阶形。 构 说明
算
极限状态计算和正常使用极限状态计算。计算时 其结构重要性系数和作用效应组合，应分别符合 本规范第1.0.5条的规定。
6.3
6 沉井基础
• 6.3.2 沉井井壁应按下列规定验算。薄壁浮运沉 井的井壁应根据实际可能发生的情况进行验算。 1 施工下沉时，沉井底节应按下列情况验算其竖
节 向弯曲强度： 计 1）当排水挖土下沉时，沉井底节假定支承在四 算 个支点“1”上（图6.3.2-1），验算其竖向弯曲；
计 剪力。
算
根据排水或不排水的情况，沉井井壁在水压
力和土压力等水平荷载作用下，应作为水平框架
验算其水平方向的弯曲。
6 沉井基础
采用泥浆套下沉的沉井，泥浆压力大于上述 水平荷载，井壁压力应按泥浆压力计算。
采用空气幕下沉的沉井，井壁压力与普通沉 节 井的计算相同。 计 • 6.3.3 沉井刃脚可分别作为悬臂梁和水平框架验
造
• 6.2.3 沉井井壁的厚度应根据结构强度、施工下 沉需要的重力、便于取土和清基等因素而定，可 采用0.8～1.5m；但钢筋混凝土薄壁浮运沉井及钢 模薄壁浮运沉井的壁厚不受此限。
6.2
6 沉井基础
• 6.2.4 沉井刃脚根据地质情况，可采用尖刃脚或 带踏面刃脚。如土质坚硬，刃脚面应以型钢加强 或底节外壳采用钢结构。刃脚底面宽度可为
井孔的布置和大小应满足取土机具操作的需 要，对顶部设置围堰的沉井，宜结合井顶围堰统 一考虑。
说明
6.2
6 沉井基础
• 6.2.2 沉井每节高度可视沉井的平面尺寸、总高 度、地基土情况和施工条件而定，不宜高于5m。 沉井外壁可做成垂直面、斜面（斜面坡度为竖/
节 横：20/1～50/1）或与斜面坡度相当的台阶形。 构 说明
算
极限状态计算和正常使用极限状态计算。计算时 其结构重要性系数和作用效应组合，应分别符合 本规范第1.0.5条的规定。
6.3
6 沉井基础
• 6.3.2 沉井井壁应按下列规定验算。薄壁浮运沉 井的井壁应根据实际可能发生的情况进行验算。 1 施工下沉时，沉井底节应按下列情况验算其竖
节 向弯曲强度： 计 1）当排水挖土下沉时，沉井底节假定支承在四 算 个支点“1”上（图6.3.2-1），验算其竖向弯曲；
计 剪力。
算
根据排水或不排水的情况，沉井井壁在水压
力和土压力等水平荷载作用下，应作为水平框架
验算其水平方向的弯曲。
6 沉井基础
采用泥浆套下沉的沉井，泥浆压力大于上述 水平荷载，井壁压力应按泥浆压力计算。
采用空气幕下沉的沉井，井壁压力与普通沉 节 井的计算相同。 计 • 6.3.3 沉井刃脚可分别作为悬臂梁和水平框架验
造
• 6.2.3 沉井井壁的厚度应根据结构强度、施工下 沉需要的重力、便于取土和清基等因素而定，可 采用0.8～1.5m；但钢筋混凝土薄壁浮运沉井及钢 模薄壁浮运沉井的壁厚不受此限。
6.2
6 沉井基础
• 6.2.4 沉井刃脚根据地质情况，可采用尖刃脚或 带踏面刃脚。如土质坚硬，刃脚面应以型钢加强 或底节外壳采用钢结构。刃脚底面宽度可为
地下结构工程施工技术第八章沉井基础
04 沉井基础的工程实例
工程概况
01
工程名称
某市地铁车站
02
工程地点
市区中心地带
03
04
工程规模
车站长度约400米，宽度约20 米，深度约10米
施工环境
周边建筑物密集，地下管线复 杂
施工过程
沉井制作
在施工现场浇筑沉井结构，包 括刃脚、隔墙和井孔。
封底处理
对沉井底部进行混凝土浇筑， 确保底部稳定。
02 沉井基础的施工工艺
施工准备
场地准备
清理施工现场，整平场地， 确保施工环境安全。
测量定位
根据设计图纸，确定沉井 的位置和尺寸，进行测量 定位。
施工组织设计
制定详细的施工计划，明 确各阶段的任务、时间节 点和人员分工。
沉井制作
制作模板
混凝土浇筑
根据设计图纸制作沉井模板，确保尺 寸准确、结构牢固。
对沉井进行承载力检测， 确保其承载能力符合设
计要求。
整理施工过程中的技术 资料、质量检测记录等， 提交验收报告，完成验
收工作。
03 沉井基础的设计与计算
结构设计
结构设计原则
沉井结构设计应遵循安全、经济、合理的原则， 确保满足工程要求和使用功能。
井壁厚度计算
根据沉井的跨度和荷载大小，计算出所需的井壁 厚度，以确保沉井结构的稳定性。
地下结构工程施工技术第八章沉井 基础
目 录
• 沉井基础概述 • 沉井基础的施工工艺 • 沉井基础的设计与计算 • 沉井基础的工程实例
01 沉井基础概述
定义与特点
定义
沉井基础是一种地下结构工程技术，通过在地面上预制井筒状的结构物，并在 其内部挖土，利用自身重量和井壁与土的摩擦力，使井筒逐渐下沉至设计标高， 最后用混凝土封底并填塞孔隙，形成地下结构的基础。
最新基础工程第二版沉井
4. 井孔 井孔是挖土排土的工作场所和通道。
井孔尺寸应满足挖土机具能自由升降，宽度（直径）不宜 小于3m。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。
13.01.2021
13
5. 封底及浇筑底板 当沉井下沉到设计标高，经检验和坑底清理后即可
进行封底。
封底可分干封和湿封（水下浇灌混凝土），有时需在井 底设有集水井后才进行封底。待封底素混凝土达到设计强度 后，抽干积水，再在其上浇筑钢筋混凝土底板。
挖土，接筑第二节沉井。待第二节混凝土强度达设计要求 后再拆模继续挖土下沉。 6. 地基检验和处理
沉井沉至设计标高后，应进行基底检验。检验内容是 地基土质、平整情况，以决定是否对地基进行处理。
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。 7. 封底、充填井孔及浇筑井盖
基础工程第二版沉井
第五章 沉井基础
第一节、概 述
1. 工作原理 沉井基础是井筒状的结构物，它是从井内挖土、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 混凝土封底并填塞孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物 的基础。 2. 应用范围
桥墩、锚碇、矿用竖井、地下泵房、水池、油库、地下 设备基础、盾构隧道、顶管的工作井和接收井等。
如果预计沉井下沉困难，应采取措施尽量降低井壁侧 面摩阻力，方法有：将沉井井壁设计成阶梯形；在井壁 内埋设高压射水管组，利用高压水流冲松井壁附近的土， 且水流沿井壁上升而润滑井壁，使沉井摩阻力减小；也 可采用壁外喷射高压空气或触变泥浆，这也需要在井壁 中预埋管道。
13.01.2021
19
13.01.2021
如：南京长江大桥9个桥墩中的6个，江阴长江大桥 悬索桥主缆的北锚碇均采用了沉井基础方案。
井孔尺寸应满足挖土机具能自由升降，宽度（直径）不宜 小于3m。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。
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5. 封底及浇筑底板 当沉井下沉到设计标高，经检验和坑底清理后即可
进行封底。
封底可分干封和湿封（水下浇灌混凝土），有时需在井 底设有集水井后才进行封底。待封底素混凝土达到设计强度 后，抽干积水，再在其上浇筑钢筋混凝土底板。
挖土，接筑第二节沉井。待第二节混凝土强度达设计要求 后再拆模继续挖土下沉。 6. 地基检验和处理
沉井沉至设计标高后，应进行基底检验。检验内容是 地基土质、平整情况，以决定是否对地基进行处理。
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。 7. 封底、充填井孔及浇筑井盖
基础工程第二版沉井
第五章 沉井基础
第一节、概 述
1. 工作原理 沉井基础是井筒状的结构物，它是从井内挖土、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 混凝土封底并填塞孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物 的基础。 2. 应用范围
桥墩、锚碇、矿用竖井、地下泵房、水池、油库、地下 设备基础、盾构隧道、顶管的工作井和接收井等。
如果预计沉井下沉困难，应采取措施尽量降低井壁侧 面摩阻力，方法有：将沉井井壁设计成阶梯形；在井壁 内埋设高压射水管组，利用高压水流冲松井壁附近的土， 且水流沿井壁上升而润滑井壁，使沉井摩阻力减小；也 可采用壁外喷射高压空气或触变泥浆，这也需要在井壁 中预埋管道。
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如：南京长江大桥9个桥墩中的6个，江阴长江大桥 悬索桥主缆的北锚碇均采用了沉井基础方案。
公路工程基础工程之沉井基础
2、用空气幕下沉沉井
用空气幕下沉是通过向沿井壁四周预埋的气
管中压入高压气流，气流沿喷气孔射出再沿沉井
外壁上升，在沉井周围形成一空气“帷幕”（即
空气幕），使井壁周围土松动或液化，摩阻力减
小，促使沉井下沉。
空气幕沉井在构造上增加了一套压气系统。
适用于砂类土、粉质土及粘性土地层，对于卵石
土、砾类土及风化岩等地层不宜使用。
5、接高沉井 当首节沉井下沉至一定深度（井顶露出地面 不小于0.5 m，或露出水面不小于1.5 m）时，停 止除土，接筑下节沉井。凿毛顶面，立模，对称 均匀浇筑混凝土，强度达设计要求后再拆模继续 下沉。 6、设置井顶防水围堰 若沉井顶面低于地面或水面，应在井顶接筑 临时性防水围堰，围堰的平面尺寸略小于沉井， 其下端与井顶上预埋锚杆相连。常见的有：土围 堰、砖围堰和钢板桩围堰。
二、水中沉井施工 1、水中筑岛 当水深小于3m，流速≤1.5m/s时，可采用砂 或砾石在水中筑岛，周围用草袋围护；若水深或 流速加大，可采用围堤防护筑岛；当水深较大或 流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛。岛面应高 出最高施工水位0.5 m以上。围堰筑岛时，围堰 距井壁外缘距离应满足一定要求。其余施工方法 与旱地沉井施工相同。
（4）、井孔：挖土排土的工作场所和通道。最 小边长≥3m；井孔对称布置，以便对称挖土，保 证沉井均匀下沉。
（5）、凹槽：位于刃脚内侧上方，高约1.0m， 深度一般为150－300mm。用于沉井封底时使井壁 与封底混凝土较好地结合，使封底混凝土底面反 力更好地传给井壁。 （6）、射水管：当沉井下沉较深，土阻力较大 时，井壁中预埋射水管组；如使用泥浆润滑套施 工，应有预埋的压射泥浆管路。
竹筋混凝土沉井：用耐久性差但抗拉力好的竹筋
代替部分钢筋，用于我国南方盛产竹材地区：如
沉井基础模版课件
沉井基础的稳定性分析
抗浮稳定性
根据地下水位和浮力作用，分析沉井基础的抗浮稳定性。
抗倾稳定性
根据沉井基础所承受的竖向荷载和水平荷载，分析沉井基础的抗倾 稳定性。
抗滑稳定性
根据土层分布和摩擦系数，分析沉井基础的抗滑稳定性。
05
沉井基础的工程实例
某大桥的沉井基础设计
总结词
大型桥梁工程
详细描述
该大桥由于跨度大、荷载重，采用了沉井基础设计。通过合理的沉井尺寸和配筋 ，满足了桥梁的承载力和稳定性要求。
况。Leabharlann 材料准备根据施工需要，提前准 备各种材料，并确保材
料质量合格。
人员组织与培训
合理组织施工队伍，进 行必要的技术和安全培 训，提高施工效率和质
量。
沉井的制作工艺
01
02
03
04
制作模板
根据设计图纸制作沉井的模板 ，确保尺寸、形状符合要求。
钢筋绑扎
在模板内进行钢筋的绑扎，确 保钢筋的位置、间距符合设计
沉井基础施工技术的改进与创新
施工工艺优化
01
通过对现有施工工艺的改进和优化，提高沉井基础的施工效率
和质量。
新型施工机械的开发
02
针对沉井基础施工的特点，开发新型、高效、安全的施工机械
。
信息化施工管理
03
利用信息技术实现施工过程的实时监控、数据分析和优化管理
，提高施工管理的科学性和有效性。
沉井基础在未来的发展趋势与挑战
某水库大坝的沉井基础施工
总结词
水利工程实践
详细描述
在水库大坝建设中，沉井基础被广泛应用于坝体稳定和防渗。通过精心施工和质量控制，确保了沉井基础的可靠 性和安全性。