沉井基础的适用条件
第九章 沉井基础
2．下沉系数的计算 kst=(Gk-Ffw,k)/Ffk Gk—沉井自重标准值 Ffw,k—下沉过程中水的浮托力标准值 Ffk—井壁总摩阻力标准值 要求下沉系数kst≥1.05 上海地基规范中，下沉系数1.05~1.25，位于淤泥质土 层中取小值，其他土层中取大值。? 天津地基规范中，下沉系数1.05~1.15，位于软弱土层 中1.05，其他土层中1.15。 浙江地基规范中，下沉系数1.05~1.25，位于淤泥质土 层中取小值，土质条件较好时取大值。 其他地区参考上述取值，土质条件差（淤泥、淤泥质 土）时1.05，其他1.25。
1．封底阶段 当沉井沉至设计标高并浇筑封底砼后应进行抗浮验算， Gk包括井壁及封底砼自重标准值;若在底板施工后停止降水， 则Gk包括井壁、封底砼及底板砼自重标准值，此时要求封底 砼与底板砼间以插筋连接。 若抗浮不能满足要求，则应延长降水时间，再增加其他 结构自重来加大抗浮系数。若仍不能满足要求，则应考虑拉 锚等措施。 2．使用阶段 Gk除井壁、封底砼及底板砼自重外，再增加其他结构自 重，如内筒、顶板、抹坡砼等。
3.3 沉井的下沉计算
1．井壁与土的摩阻力计算 1）单位面积摩阻力选用 在岩土工程勘察技术委托时，若可能存在沉井，通常 要求勘察单位提供各土层的单位面积摩阻力。若报告中未 提出，则参见沉井结构设计规程取值。
在取值时，粘性土根据液性指数IL的高、低取其下、 上限；砂、石土根据其标准 ? 2）摩阻力沿井壁外侧的分布
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顶板
以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶 板；空心或以其它松散料填心的沉井需用 钢筋混凝土顶板，其厚度一般为1.0-2.0m,配 筋由承载力计算和构造要求确定。排水下 沉的沉井，其顶面在地面或水位以下时， 应在井壁顶部设置挡土防水墙。
沉井基础
沉井结构设计计算
沉井结构设计计算
8.3.3 沉井井壁计算
沉井井壁应进行竖直和水平两个方向的 内力计算。 1）竖直方向 在沉井的下沉过程中，当沉井被四周土 体箝固着而刃脚下的土已被掏空时，应 验算井壁接缝处的竖向拉应力。
沉井结构设计计算
接缝处：混凝土不承受拉应力而由接缝处 的钢筋承受，此时钢筋的抗拉安全系数可 采用1.25；同时并须验算钢筋的锚固长度。 井壁摩阻力可假定沿沉井全高按倒三角形 分布，即在刃脚底面处为零，在地面处为 最大，此时最危险的截面在沉井入土深度 的1/2处
x x
沉井结构设计计算
简支支承双向板计算简图
沉井结构设计计算
③求出弯矩值后，封底混凝土的厚度
验算建议值
沉井结构或受其影响建筑物的安全 纵向钢筋最小 等级与拉力计算取值 构造配筋率 一级 二级 0.30G 三级 0.25G 钢筋混凝土最 小配筋率不宜 于少0.1%；少 筋混凝土不宜 少于0.05%
沉井施工 状态 排水下沉 不排水下 沉 泥浆套中 下沉
0.50G
0.40G
0.30G
0.25G
沉井结构设计计算
沉井外侧直立时的井壁受拉计算图
沉井结构设计计算
按《公路桥涵地基与基础设计规范》， 最大竖向拉力Plmax为此时沉井全部重 力G的1/4，即
Pl max G / 4
实际工程中，沉井被卡住较为常见，也 出现过被拉裂的沉井 。
沉井结构设计计算
表8-2 沉井竖向拉力计算及其最小配筋率
①计算刃脚外侧的土压力和水压 力。 ②由于刃脚下的土已被掏空，故 刃脚下的垂直反力Rv和刃脚斜面 水平反力U等于零 ③作用在井壁外侧的摩阻力T ④刃脚计算时重力g与前面相同 ⑤计算在刃脚外侧的钢筋（竖直） 数量
沉井与沉箱的定义、特点、用途及应用范围
沉井与沉箱的定义、特点、用途及应用范围1. 定义沉井是修筑地下结构和深基础的一种结构形式。
是先在地表制作成一个井筒状的结构物，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重及上部荷载作用下逐渐下沉，达到设计标高后，再进行封底。
沉箱基础又称之气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑结（构）筑物的一种基础形式。
建造地下结（构）筑物时，在沉箱下部预先构筑底板，在沉箱下部形成一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，使其在无水的环境下进行取土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度，然后进行封底施工。
2. 特点（1）沉井与沉箱整体刚度大，抗震性好；（2）与地下施工相比更优越，地质适用范围更广；（3）沉井与沉箱结构本身兼作围护结构，且施工阶段不需要对地基作特殊处理，既安全又经济；（4）施工对周围环境影响小，尤其是气压沉箱工法，更适用于对土体变形敏感的地区；3. 用途及适用范围沉井与沉箱在工种中的应用已有百余年的历史，早在1841年法国工程师特利其尔(Triger)就提出用气压沉箱方法施工桥墩，1849 年首次应用成功，1900 年俄国工程师提出用钢筋混凝土的沉箱。
2 0 世纪30 年代，莫斯科及西欧的地下隧道、美国的桥梁基础均相应采用了沉井或沉箱结构。
自20 世纪50 年代起，我国已将该技术应用于各项工程中，其体积从直径仅2m 的集水井到巨大的泰州长江大桥中塔沉井（58.4m×44.4m×76m），为使沉井下沉记录能够不断被刷新，各种新型施工技术被开发研制并应用于实际工程中，从最早1946~1963 年间利用喷射压缩空气和触变泥浆下沉130m，到江阴长江大桥北锚沉井喷射高压空气减阻法下沉，以及振动法下沉技术，上述技术措施的不断革新都带来了良好的效果。
气压沉箱诞生的初期包括我国过去的沉箱施工也主要是以人工为主，沉箱下部工作空间小、气压高、温度大、噪音大，条件比较艰苦，又比较危险，工作效率低下，由于减压顺序的控制不当容易患较严重的职业病(称为沉箱病)。
沉井基础施工
沉井基础施工沉井一般由①井壁、②刃脚、③隔墙、④井孔、⑤凹槽、⑥射水管、⑦封底和⑧盖板等组成，如图2-5所示。
沉井在施工中具有独特优点：占地面积小；不需要板桩围护；与大开挖相比较，挖土量小；对邻近建筑的影响比较小；操作简便，无需特殊的专用设备。
图2-5 沉井基础示意图一、准备工作沉井钻孔要求：（1）面积在200m2以下（包括200m2）的沉井，应有一个钻孔（可布置在中心位置）。
（2）面积在200m2以上的沉井，在四角（圆形为相互垂直的两直径端点）应各布置一个钻孔。
（3）特大沉井可根据具体情况增加钻孔。
（4）钻孔底标高应深于沉井的终沉标高。
（5）每座沉井应有一个钻孔提供土的各项物理力学指标、地下水位和地下水含量资料。
二、沉井制作沉井的制作程序主要包括：测量定位、沉井分节、铺设承垫木、模板支设及拆除、施工缝处理等内容。
具体规定如下：1.平整场地（1）沉井位于浅水或可能被水淹没的岸滩上时，宜就地筑岛制作。
在地下水位较低的岸滩，若土质较好时，可开挖基坑制作沉井。
（2）在岸滩上或筑岛制作沉井，要先将场地平整夯实，以免在灌筑沉井过程中和拆除支垫时，发生不均匀沉陷。
若场地土质松软，应加铺一层30～50cm 厚的砂层，必要时，应挖去原有松软土层，然后铺以砂层。
当石渣、漂卵石等取材方便时，常不挖除松软土壤，可直接回填夯实，以便施工。
（3）沉井在制作至下沉过程中位于无被水淹没可能的岸滩上时，如地基承载力满足设计要求，可就地整平夯实制作；如地基承载力不够，应采取加固措施。
（4）沉井可在基坑中灌筑，但应防止基坑为暴雨所淹没。
并应注意观察洪水，做好防洪措施。
在总的进度安排中，应抓住枯水期的有利季节。
（5）运输线路，风、水管路，电力线的铺设以及混凝土厂起吊设备的布置等，均应事先详细计划，妥善安设，以免干扰沉井施工作业。
2.测量定位在沉井地点进行测量工作，应符合下列要求：（1）定位轴线应保证能随时可以检查沉井的下沉位置。
（2）检查沉井标高的临时水准点应设在沉井施工影响范围以外，且安全可靠的地方。
沉井的解析及应用
沉井的解析及应用一种收集污水的装置，在基坑上建成，用长臂挖机下沉到一定标高，再用顶管连成一体，做好流槽，盖上盖子就可，盖子一般现浇，密实性好，预制工期短。
沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。
是先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。
广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础；水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。
技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载。
中文名称：沉井英文名称：open caisson;sinking well;caisson其他名称：开口沉箱定义1：对横断面为圆形、方形或矩形，顶底都敞开的井筒，在井筒内挖土，并靠井筒自重下沉后接长井筒，继续挖土和浇筑混凝土建成的基础工程。
应用学科：电力（一级学科）；水工建筑（二级学科）定义2：各种形状的无底筒式结构物，用于浇筑混凝土的基础工程。
应用学科：海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋工程（三级学科）定义3：由刃脚和井壁筒组成的结构物。
应用学科：煤炭科技（一级学科）；矿井建设（二级学科）；井巷掘进（三级学科）定义4：在圆形、方形或矩形，上下敞开的井筒内挖土，并靠井筒自重下沉后接长井筒，继续在井筒内开挖和浇筑混凝土的基础工程。
应用学科：水利科技（一级学科）；水利工程施工（二级学科）；地基处理（水利）（三级学科）采用沉井基础的桥梁1.国内规模最大的桥梁沉井基础：江阴长江公路大桥，锚锭的钢筋混凝土沉井，平面尺寸为69米×51米，下沉58米2.世界上规模最大的桥梁沉井基础：日本明石海峡大桥，主塔的钢壳沉井，平面尺寸为80米×70米和78米×67米，下沉60米3.采用沉井基础的其他结构物：取水泵房沉井基础的分类1.按沉井形状分(1)按平面形状分①圆形沉井：形状对称、挖土容易，下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差②矩形沉井：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，立模不便，但控制下沉与受力状态较矩形好(2)按立面形状分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：除底节外，其他各节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多2.按沉井的建筑材料分：(1)混凝土沉井：下沉时易开裂(2)钢筋混凝土沉井：常用(3)钢沉井：多用于水中施工沉井基础的特点：将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础，先在地表制作成一个沉井，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自由作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。
第四章沉井基础
8、沉井封底 沉井封底 基底检验合格后应及时封底。排水下沉时， 可采用普通混凝土封底；否则宜用水下混凝土封 底。若沉井面积大，可用多导管先外后内、先低 多导管先外后内、 多导管先外后内 后高依次浇筑。封底一般为素混凝土。 后高 9、井孔填充和顶板浇筑 井孔填充和顶板浇筑 封底混凝土达设计强度后，再排干井孔中水， 填充井内圬工。如井孔中不填料或仅填砾石，则 井顶应浇筑钢筋混凝土顶板，以支承上部结构。 然后砌筑井上构筑物，并拆除临时性井顶围堰。
二、水中沉井施工 1、水中筑岛 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。
（7）、封底 封底：沉至设计标高进行清基后，在刃脚 封底 踏面以上至凹槽处浇筑混凝土形成封底。防止地 下水涌入井内，并承受地基土和水的反力。封底 顶面高出凹槽0.5m，厚度由应力验算决定。混凝 土强度≥C15，填充混凝土≥C10。 （8）、顶板 顶板：沉井封底后，为节省圬工量，减轻 顶板 基础自重，可做成空心沉井基础，或仅填砂石， 此时须在井顶设置钢筋混凝土顶板。顶板厚度一 般为1.5－2.0 m，钢筋配置由计算确定。
（4）、按立面形状 立面形状分为：柱形、阶梯形和锥形 立面形状 柱形沉井：受土体约束较均衡，下沉不易倾斜， 柱形沉井 井壁接长简单，模板可重复利用；侧阻力较大， 当土体密实，下沉深度较大时，易出现下部悬空。 用于入土不深或土质较松软的情况。 阶梯形沉井、锥形沉井 阶梯形沉井、锥形沉井：井壁摩阻力小；施工较 复杂，消耗模板多，沉井下沉过程中易发生倾斜。 用于土质较密实，沉井下沉深度大，且要求沉井 自重不太大时。锥形沉井井壁坡度为1/20－1/40， 阶梯形井壁的台阶宽约为100－200mm。
基础工程(第二版)沉井
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式中：W为基底的截面模量。
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求得z0、tgω，代入式(5-3)和式(5-4)，进而求得
zx6AHhz(z0 z)
d
2
3dH
A
当有竖向荷载N及水平力H同时作用时，则基底边缘
处的压应力为
m ax m in
N A0
3AHd
式中A0——基础底面积。
离地面或最大冲刷线以下z深度处基础截面上的弯矩
地基经检验及处理合乎要求后，应立即进行封底。如 封底是在不排水情况下进行，则可用导管法浇注水下混凝 土，待混凝土达设计强度后，再抽干井孔中的水。
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三、水上沉井的施工
水上施工沉井有两种方法，如果水的流速不大，水 深在3或4m以内，可用水中筑岛的方法；如果水深较大， 筑岛法很不经济，且施工也困难，可改用浮运法施工， 沉井在岸边做成，利用在岸边铺成的滑道滑入水中，然 后用绳索引到设计墩位。
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30Leabharlann 由朗金土压力理论可知 zxco4s(ztgc) 式中 为土的重度，和c分别为内摩擦角和粘聚力。
桥梁结构中，根据试验可知出现最大的横向抗力大 致在深度 z=h/3和z=h处h 3x，即12c4os3htgc
hx12c4oshtgc 式中hx/3 ——相应于z=h/3深度处的土横向抗力；
简述沉井基础的使用范围
简述沉井基础的使用范围
沉井基础是一种常用的地基工程技术，广泛应用于建筑、桥梁、码头等工程领域。
它是通过在地面上挖掘深井，然后将混凝土灌注到井内，形成一个坚固的基础结构。
沉井基础的使用范围非常广泛，下面将从多个角度来介绍其应用领域。
沉井基础适用于建筑工程中的高层建筑。
由于高层建筑的自重较大，地基的稳定性是确保建筑物安全的关键。
沉井基础能够通过深入地下，将建筑物的重量分散到更深的土层，增加地基的稳定性，从而确保高层建筑的安全性。
沉井基础也广泛应用于桥梁工程中。
桥梁是连接两个地点的重要交通设施，承受着车辆和行人的重量和振动。
为了确保桥梁的稳定性和安全性，需要在桥墩的下方设置沉井基础。
沉井基础能够通过深入地下，将桥墩的重量分散到更深的土层，增加桥梁的承载能力和稳定性。
沉井基础还适用于码头工程。
码头是船舶停泊和货物装卸的重要场所，承受着巨大的水平和垂直载荷。
为了确保码头的稳定性和安全性，需要在码头的下方设置沉井基础。
沉井基础能够通过深入地下，将码头的重量分散到更深的土层，增加码头的承载能力和稳定性。
沉井基础还可以应用于其他工程领域，如水坝、高架等。
无论是哪个领域，沉井基础都能够通过深入地下，增加地基的稳定性，从而
确保工程的安全性和稳定性。
沉井基础的使用范围非常广泛，几乎可以应用于所有需要增加地基稳定性的工程领域。
它通过深入地下，将结构的重量分散到更深的土层，增加地基的承载能力和稳定性。
无论是建筑、桥梁、码头还是其他工程领域，沉井基础都是一种可靠的地基工程技术。