沉井基础构造及工程量计算共153页文档
沉井计算总结
1...2k d G q h u =2k d G q h u=⨯ 22k x G x q h u ⨯=⨯ 22k k x G x G x p h h⨯⨯=- 《铁路桥涵》规定（排水下沉） 沉井自重Q HA γ= A 沉井截面积；γ沉井容重 H 沉井高度 （注意铁路公路的H 和h ） 沉井计算总结（排水下沉）1. 下沉系数计算验算沉井自重是否能克服下沉时土的摩阻力，用下沉系数K 表示k R k G τ=≥1.05 R i i i u h f τ=∑当沿沉井深度土层为多种类别时，单位摩阻力可取各层土单位摩阻力标准值的加权平均值 摩阻力分布假定摩擦力从地表至5米范围内，摩阻力按直线规律由0增至最大值超过5米深度后取常数值沉井处于平衡时，下沉系数=1沉井自重=沉井沉入土中部分的摩擦力2. 沉井井壁计算沉井井壁进行竖直和水平向的内力计算① 竖直方向在沉井的下沉工程中，当沉井被周围土体嵌固而刃脚下的土已经被掏空时，应验算井壁接缝处的竖向抗拉强度接缝处：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取1.25同时必须验算钢筋的锚固长度。
等截面井壁验算井壁摩阻力可假定沿沉井全高按倒三角形分布，刃脚底面处为0，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。
最大竖向拉力为沉井全部自重的1/4沉井自重 u ：沉井的周长作用河床表面处的井壁上的单位摩阻力 作用距刃脚底面x 高度处井壁上的单位摩阻力x q井壁任意x 处的拉力 最大拉力max 244k k kG G G p =-=台阶形井壁验算123412k k k k d G G G G q h u +++=⨯⨯ 作用河床表面处的井壁上的单位摩阻力 ()12342k k k k d GG G G q h u +++=⨯作用距刃脚底面x 高度处井壁上的单位摩阻力x qx d xq q h =⨯井壁任意x 处的拉力12x x x P G u q x =-⨯⨯对台阶形井壁，每段井壁都应进行拉力计算，然后取大值。
沉井课程设计计算书
基础工程课程设计计算书沉井基础计算书一、方案比选此次所做的是桥梁的桥墩，上部荷载较大，基础埋深比较大，采用沉井基础不仅使桥墩的整体性好，而且相对于其他的深基础也更经济，故经过比选后决定采用沉井基础。
二、持力层选择1、根据工程地质资料选择持力层；由设计资料可知，沉井高度m H 5.10=，又沉井高出地面m 5.0，所以沉井埋深m h 0.10=。
根据工程地质资料持力层为灰色粘土层，沉井刃脚根部深入灰色粘土层m 5.55.15.25.010=---。
2、确定沉井基础的尺寸和埋深；R350沉井平面布置图R300沉井高度m H 5.10=，又沉井高出地面m 5.0，所以沉井埋深m h 0.10=。
沉井内径m d 0.6=。
底节沉井高度m H 756.11=，外径m D 6.6=，壁厚mm t 5002=，刃脚踏面宽度mm a 150=；三、荷载计算1. 上部结构荷载活载及墩身自重产生的竖向力kN N 15000=，对沉井底面形心轴的力臂为0.5m ；水平力为kN H 585=，对沉井底面形心轴的力臂为18.5m 。
2. 沉井自重(伸入井壁的部分在计算井壁的自重时计算)：顶盖重1G kN G 86.7062514614.32514d 221=⨯⨯⨯=⨯⨯•=π 封底混凝土重2G ： KN d G 89.204925)4.05.2(422=⨯+••=π 井孔填粘土3G ： KN d G 99.335818)4.05.215.10(423=⨯---••=π 刃脚与井壁重：KN d D d D G 19.174625)756.15.10()(425756.1)(42222214=⨯-⨯-+⨯⨯-=ππ枯水位时沉井受的浮力:KN g D D G 74.2127)756.15.45.10(4756.142215=••⎥⎦⎤⎢⎣⎡--⨯•+⨯•=ρππ 则沉井自重93.786119.174699.335889.204986.7064321=+++=+++=G G G G G四、沉井基础承载力计算根据上部结构荷载及地基条件，进行基底应力验算、横向抗力验算。
沉井结构、计算、施工解读
(三)浮运沉井的构造
1．不带气筒的浮运沉井
适用：水下太深、流速不大、河床较平、冲刷较小的自然条件。
施工：一般在岸边制造，通过滑道拖拉下水，浮运到墩位，再接高下沉到河床。这种沉井可用钢、木、钢筋混凝土、钢丝网及水泥等材料组合。
钢丝网水泥薄壁沉井：
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，均会给施工请来一定困难。
适用：1．上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，做扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其他深基础相比较，经济上较为合理时;
板书………………………… 讲解…………………………………
集中，故刃脚宜采用20号以上的钢筋混凝土制成。
3．隔墙
沉井长宽尺寸较大，应在沉井内设置隔墙，以加强沉井的刚度，使井壁的挠曲应力减小，其厚度一般小于井壁。隔墙底面应高出刃脚底面0.5m以上，避免隔墙下的土顶住沉井而妨碍下沉。也可在刃脚与隔墙联结处设置埂肋加强刃脚与隔墙的连结。如为人工挖土，在隔墙下端应设置过人孔，便于工作人员井孔间往来。
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第三节沉井的施工
一、旱地上沉井的施工(图4-10)
1．整平场地
2．制造第一节沉井
3．拆模及抽垫
4．挖土下沉
5．接高沉井
6．筑井顶围堰
7．地基检验和处理
8．封底、充填井孔及浇筑顶盖
二、水中沉井的施工
1．筑岛法
水流速不大，水深在3或4m以内，可用水中筑岛的方法(图4-12)。筑岛材料为砂或砾石，周围用草袋围护，如水深较大可作围堰防护。岛面应比沉井周围宽出2m以上，作为护道，并应高出施工最高水位0.5m以上。砂岛地基强度应符合要求，然后在岛上浇筑沉井。如筑岛压缩水面较大，可采用钢板桩围堰筑岛。
沉井结构计算书(详细)讲解-共22页
深圳市城市轨道交通4号线工程主体工程4302标段二工区（沉井）结构计算书计算:校核: 审定:中铁二局工程××公司深圳市轨道交通4号线4302标二工区项目部2019年10月1目录1目录 (2)1.1顶管概况 (3)1.2顶管工作井、接收井尺寸 (3)1.31200mm管顶力计算 (3)1.3.1推力计算 (3)1.3.2壁板后土抗力计算： (4)1.3.3后背土体的稳定计算： (4)1.4工作井（沉井）下沉及结构计算 (4)1.4.1基础资料： (4)1.4.2下沉计算： (5)1.4.3下沉稳定计算： (5)1.4.4刃脚计算： (5)1.4.5沉井竖向计算： (6)1.4.6井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (7)1.4.7底板内力计算：(理正结构工具箱计算) (12)1.5接收井（沉井）下沉及结构计算 (13)1.5.1基础资料： (13)1.5.2下沉计算： (14)1.5.3下沉稳定计算： (14)1.5.4抗浮稳定计算(沉井下沉到设计标高浇注底板后)： (14)1.5.5刃脚计算： (14)1.5.6沉井竖向计算 (15)1.5.7井壁内力计算：(理正结构工具箱计算) (16)1.1顶管概况（1）钢筋Ф—HRB335级钢筋强度设计值fy=fy′=300N/ mm2（2）圆管砼：采用C50，沉井采用C30。
（3）所顶土层为黏土，r=17KN/ m3本计算除井壁、底板外未采用专业计算软件。
1.2顶管工作井、接收井尺寸1、工作井尺寸的设计、核算由检查井的设计要求及顶管操作技术要求决定。
（1）、工作井的宽度计算公式B =D+2b+2c 式中：B——工作井宽度；D——顶进管节的外径尺寸；b——工作井内安好管节后两侧的工作空间，本工程采用每侧0.8m；c——护壁厚度，本工程采用0.4m；本工程的顶管直径为D1000，壁厚200。
工作井的宽度尺寸为 B=8.7mm；（2）工作井底的长度计算公式：L=L1+L2+L3+2L4+L5式中：L——工作井底部开挖长度；L1——管节长度取2m ；L2——顶镐机长度取1.1m ；L3——出土工作长度，取1.1m；；L4——后背墙的厚度，取0.4m；；L5——已顶进的管节留在导轨上的最小长度，取0.3m。
沉井计算书
县府路、虹桥路改造工程沉井专项施工方案计算书编制人：复核人：审核人：批准人：XXXXXXXXXX有限公司2018年03月沉井专项施工方案计算书一、刃脚混凝土厚度计算本工程工作井4*6m工作井4座，接收井4*4m接收井3座，为了确保沉井新浇注混凝土的质量，尽量减少浇灌过程中地基的沉降量，其垫层厚度可按下式计算：h砼=(G/R1-b)/2式中，h—砼垫层厚度（m）G—沉井第一节单位长度重量（KN/m）R1—砂垫层的承载力设计值一般为100~200KN/m2，在此取100 KN/m2b—刃脚踏面宽度（m）对于500mm厚内池壁，沉井第一节外壁混凝土方量为25.5m3，长度为20m，刃脚踏面宽度为0.15m。
G=25.5×25/20=31.875 KN/mh砼=(31.875/100-0.15)/2=0.0844m外池壁刃脚混凝土垫层按0.3m厚度、1.2m宽度浇筑；500mm内池壁刃脚混凝土垫层按0.1m厚度、1.2m宽度浇筑。
确保沉井第一节制作过程中保持稳定。
二、砂垫层铺设计算砂垫层的厚度根据第一节沉井重量和垫层底部地基土的承载力计算而定。
第一节基础验算时在刃脚下取1m 的单元体验算，各层地基承载力按照设计值控制。
计算公式为：G/(ι+hs)≤fa得hs≥G/fa-ι式中：hs—砂垫层的厚度（m）G—沉井的单位长度重量（KN/m）fa—地基承载力设计值（KN/m2）ι—刃脚混凝土垫层宽度开挖2.5m地基土为淤泥，地基承载力为50KPa；刃脚混凝土垫层宽度取1.3m，因此：hs≥90.5/50-1.3=0.61m为确保砂垫层有足够承载力，施工中砂垫层按1.5米厚度铺设，碾压密实。
内外刃脚高低差部分亦采用砂垫层铺设，在其上浇筑混凝土垫层。
砂垫层宽度B按下式计算：B≥b+2h tanθ式中：b—混凝土垫层底面宽度（m）h—砂垫层厚度（m）θ—砂垫层压力扩散角，在此取22.5°对800mm厚外池壁B≥1.5＋2×1.5×0.414=2.742m对600mm厚内池壁B≥1.2＋2×0.1×0.414=1.283m（刃脚高低差部分）对500mm厚内池壁B≥1.2＋2×0.7×0.414=1.780m（刃脚高低差部分）砂垫层按基坑开挖的范围满铺，其宽度从混凝土垫层边外扩h×tan θ即可。
第五章 沉井基础(2)
基底应力验算条件： max [ ]h
[σ]h——沉井底面处土的容许压应力（按浅基础P.32式（210）确定； 考虑水平力H与竖向力N共同作用时的压应力计算：
max N 3 DH min A0 A
基础侧面水平压应力验算 • 机理及计算假定——因刚性基础的破坏就是周围土体的破
0
h
解得：
tan
H mhD 0
b1 h 3 6 DW0 其中， D0 12
H ZX ( h Z ) Z D h 0 由此可得： HD D / 2 2 D0
应力验算 基底应力验算
max N HD [ ]h min A0 2 D0
M Z H ( h Z ) ZX b1 ( Z Z 1 )dZ0
0
Z
H ( h Z ) mZ 1 ( Z 0 Z 1 ) tanb1 ( Z Z 1 )dZ1
0
Z
Hb1 Z 3 H ( h Z ) (2 Z 0 Z ) 2hA
构η1=0.7；
η2：考虑结构重力在总荷载中所占百分比的系数：
2 1 0.8
Mg M
Mg：结构重力对基础底面重心产生的弯矩； M：全部荷载对基础底面重心产生的总弯矩。
根据朗肯土压力理论，主动及被动土压力：
pa Z tan2 (45 / 2) 2c tan(45 / 2) 2 p p Z tan (45 / 2) 2c tan(45 / 2)
• 根据地基容许承载力确定沉井平面尺寸（根据地基容许承
载力确定基底平面尺寸）。 • 墩台身尽可能支承在井壁或顶盖板的支承面上； • 矩形沉井的长宽比≤3。 • 沉井高度
第四节沉井基础的-PPT文档资料
0
Z
3 H b Z H ( hZ ) 1 ( 2 Z Z ) 0 2 h A
5、墩台顶水平位移验算 基础在水平力和力矩作用下，墩台顶面会产生水平位 移。由三部分组成： (1) 地面处的水平位移z0 tg ； (2) 地面到墩台顶范围h0内的水平位移h0 tg ； (3) 在h0范围内墩台本身弹性挠曲变形引起的墩台顶 水平位移0。
h 0
整理后可解得
2 b h 4 h ) 6 D W 1 ( 0 Z 0 2 b h ( 3 h ) 1
1 2 Hh ( 2 3) h 6 H 1 t a n 3 m h ( b h 1 8 W D ) A m h 1 0
式中 β－深度h处基础侧面土的地基系数与基础底面地 基系数比，计算式为 m h m h m C mh m 0 0 0
3、沉井高度确定 沉井高度为基顶标高与基底标高之差。沉井井顶标高与
扩大基础顶面标高确定要求相同；基底标高按持力层确定。
4、沉井各结构细部尺寸拟定 沉井各结构部分的细部尺寸，按前面构造要求初拟尺 寸，经验算调整确定。
二、沉井作为刚性深基础的整体验算
1、当h＜5.0m，按刚性扩大基础验算。 2、当ah≤2.5；h＞5.0m，作为刚性深基础的整体验算。 基本假设主要是： (1)认为基础的刚度无穷大，本身不产生挠曲变形，只
3 bh 18 W 0D A 1 2(3 h)
最后求得土的水平土抗力σZX和基础底面竖向土抗力 （压应力）σD/2
6H zx Z(Z0 Z) A h
D /2
沉井设计计算-
不考虑基础侧面土的横向抗力 考虑基础侧面土的横向抗力
沉井的计算包括施工期验算和作为整体基础的计算。
作为整体基础的计算：包含两种情况，当埋深仅有数米时，计算同 浅基础；当埋深较大，不能忽略沉井侧壁土体弹性抗力影响时，按 刚性桩计算。
沉井（刚性桩）计算假定： 1、地基土作为弹性变形介质，水平地基系数随深度成正比增加。 2、不考虑基础与土间的粘着力和摩阻力。 3.沉井基础刚度与土刚度之比可认为是无限大。
l
h2
z0
基础发生刚体转动在地 面处产生的水平位移
墩台随同基础一起发生刚 体转动而产生的水平位移
墩台本身弹性挠曲变形 引起的墩台顶水平位移
墩台顶面水平位移计算方法
基础在水平力和弯矩作用下, 墩台顶面产生水平位移Δ按两
种情况分别计算 基础位于非岩石地基
基底嵌入岩层
•15
16
③墩台顶面水平位移的计算方法
Байду номын сангаас•17
· 5.3.2沉井施工过程中的设计
1.沉井自重下沉验算 下沉系数： 沉井自重
Q
土对井壁总摩阻力 （1）不排水下沉时 , 沉井自重应扣除浮 力 （2）
克服下沉困难
主要可以从两方面着手: (1) 增加沉井重量: 提前浇筑上一节沉井；在沉井顶部 加压；在保证不发生流砂的前提下，抽取井内的水，以 减小浮力。 （2) 减小井壁的摩阻力: 尽力将井壁外侧制作光滑平 整；将井壁设计成台阶式；设置管道，利用高压空气或 水的喷射能量来减小摩擦；从管道中喷出触变泥浆，形 成泥浆套。
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4.井壁受力计算
（1）井壁竖向拉应力验算 假定井壁摩阻力沿井高成倒三角形分布
离刃脚底x处井壁的拉力为Sx为
Sx
最危险截面: 沉井入土深度的1/2处 最大竖向拉力