基础工程第5章 沉井基础
沉井基础施工方法
沉井基础施工方法引言：沉井基础是建筑工程中常见的基础形式之一。
它通常用于建筑物的地下部分，为上部结构提供承载和稳定的支撑。
沉井基础施工方法的正确选择和实施对于保证建筑物的稳定性和安全性至关重要。
本文将介绍沉井基础的常见施工方法及其步骤。
一、立井施工方法1.选址和准备在进行沉井基础施工前，需要仔细选择井的位置，并且确保井口周围没有其他设施和障碍物。
然后，需要对选定的位置进行挖掘，一般要深入土层中达到基础所需的深度。
2.钻井施工钻井是立井施工的关键步骤。
钻井的目的是将土壤挖掘出来，为后续的井施工创造条件。
常用的钻井方法有手动钻孔和机械钻孔。
在进行钻井时，需要注意安全措施，例如佩戴防护装备和小心处理地下管道等。
3.井筒施工井筒施工是指在钻井完成后，将井筒放入钻孔中。
井筒的材质通常为钢筋混凝土或钢材。
井筒的尺寸应根据建筑物的需求进行设计，并确保与地下水位以及土壤的性质相适应。
4.地下水处理当施工过程中遇到地下水时，必须采取措施将其排出。
根据实际情况，可以使用抽水泵或开挖防水措施来控制地下水位。
5.填料或灌浆填料或灌浆是为了填补井筒与土壤之间的空隙，以增加基础的稳定性。
填料材料可以选择砂土、砾石或混凝土。
填料或灌浆的方式可以通过压力喷射或人工灌注来完成。
二、挖井施工方法1.选址和准备与立井施工一样，选址和准备也是必要的步骤。
在挖井施工中，必须确定井的位置，并确保井口周围没有障碍物。
2.挖井挖井是挖井施工的核心步骤。
挖井可以使用手动挖掘或机械挖掘，具体取决于工程的规模和要求。
在挖井过程中，需注意土体的均匀清理和作业人员的安全。
3.井壁排水和支护挖井施工中，土壤的松动会导致井壁塌方和水的渗入。
为了避免这种情况，需要采取井壁排水和支护的措施。
井壁排水可通过排水管或泵进行，支护则可使用支撑材料如钢支撑或混凝土衬砌。
4.井底处理挖井至预定深度后，需要对井底进行处理，以保证基础的稳定性。
常用的处理方式包括井底加固和地下水处理。
沉井基础施工安全操作规程(三篇)
沉井基础施工安全操作规程沉井基础施工是土木工程建设中常见的一种基础形式，对于确保施工工作的安全进行规范十分重要。
为了保障施工人员的安全和项目的顺利进行，以下是沉井基础施工的安全操作规程：一、施工前的准备工作1. 确保施工人员具备相关的施工技术和安全操作知识，并持有合格的施工证书。
2. 确定施工现场负责人，负责组织和协调施工活动，确保工作安全。
3. 对施工现场进行检查，清理施工区域，确保没有危险物品和障碍物。
4. 检查和保养施工所需的设备和工具，确保其运行正常。
二、沉井基础施工现场安全操作规定1. 施工现场应设立明显的警示标志，提醒周边人员注意安全。
2. 组织施工人员进行安全教育和培训，确保他们了解并遵守相关操作规程。
3. 严禁在施工现场吸烟、使用明火或进行其他可能引发火灾的活动。
4. 严禁饮酒后参与施工作业，禁止懈怠、敷衍塞责或者酒后施工。
5. 施工区域内需按规定布置消防器材，并确保其可靠使用。
6. 施工现场应保持干燥，严禁聚集水珠或有积水，以免滑倒或发生电击事故。
7. 操作人员必须佩戴安全帽和防护鞋，确保自身的安全。
8. 操作人员必须正确使用安全带、脚手架和吊篮等安全设备，确保高空工作的安全。
三、沉井基础施工作业安全操作规定1. 操作人员必须准确理解施工图纸和技术规范，严禁擅自更改施工程序和方法。
2. 进行沉井基础施工前，应进行坑内坑外的测量，确保施工的准确性和安全性。
3. 确保施工区域的通风良好，避免因有害气体积聚而对人员造成危害。
4. 对沉井基础内壁进行清理和修整，杜绝有害物质残留。
5. 确保混凝土坍落度、配合比和浇筑工艺符合设计要求。
6. 禁止任何人员在施工现场下方作业，以防意外坍塌伤害人员。
7. 施工过程中如遇恶劣天气，必须及时停工，确保作业人员的人身安全。
8. 施工现场内严禁有乱堆乱放的杂物或有倒塌的坑内桩机。
9. 施工人员必须按规定佩戴安全带，并严格遵守操作规程，防止坠落事故的发生。
沉井基础设计规范
竭诚为您提供优质文档/双击可除沉井基础设计规范篇一：沉井基础-最终版第五节沉井基础设计沉井基础为深基础，具有埋深较大，整体性好，稳定性好，能承受较大的垂直和水平荷载的特点。
桥梁沉井基础多用于大型桥梁。
江阴长江公路大桥北锚锭基础采用钢筋混凝土沉井，平面尺寸为69m×51m，下沉58m；日本明石海峡大桥主塔基础采用钢壳沉井，平面尺寸为80m×70m和78m×67m，下沉60m。
一、沉井的类型1．按沉井形状分按其截面轮廓分，有单孔或多孔的圆形、矩形和圆端形等三类：①圆形沉井，形状对称，周长最小、摩阻力相应减小，便于下沉且下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差；②矩形沉井，惯性矩及核心半径均较大，对基底受力有利，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，控制下沉与受力状态较矩形好,但施工较复杂。
图7-5-1沉井常见截面型式a圆形沉井b圆端形沉井c矩形沉井按沉井外壁立面形状分，有柱形、阶梯形和倒锥形：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、倒锥形，节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多。
6097-5-2沉井外壁立面型式a柱形沉井b阶梯形沉井c倒锥形沉井2．按建筑材料分按建筑材料分，有竹沉井、砖、石沉井、混凝土沉井、钢筋混凝土沉井和钢沉井等。
桥梁沉井多采用混凝土、钢筋混凝土和钢沉井。
混凝土沉井混凝土沉井的特点是抗压强度高，抗拉强度低，因此这种沉井宜做成圆形，并适用于下沉深度不大（4~7m）的软土层中。
钢筋混凝土沉井这种沉井的抗拉及抗压强度较高，下沉深度可以很大（达数十米以上），当下沉深度不很大时，井壁上部用混凝土，下部（刃脚）用钢筋混凝土，在桥梁工程中得到广泛运用，当沉井平面尺寸较大时，可做成薄壁结构，沉井外壁采用泥浆润滑套、壁后压气等施工辅助措施就地下沉或浮运下沉。
此外，钢筋混凝土沉井井壁隔墙可分段（块）预制，工地拼接，做成装配式。
【管道工程】沉井基础
3.7 沉井抗浮稳定验算
可能出现的最高地下水位进行验算 ,一般 的沉井依靠自重获得抗浮稳定。
在不计井壁摩阻力的情况下，抗浮稳定 验算公式为：
K f G / B 1.05
3.8 沉井下沉对周围环境的影 响
1）影响范围的确定 采用土坡稳定计算方法乘以重要性系数
L Htg(45 )
2
沉井基础
1 概述 1.1 沉井基础的特点及其应用范围 是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种
型式。 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；
M
1 16
qL12
N
1 2
qL2
1 Q 2 qL1
作用在刃脚侧面上的水平外力将由悬臂 梁和框架来共同承担。
分配系数公式如:
悬臂作用 :
h4
01L14 0.05L14
1
框架作用 :
h4
h4 0.05L42
本讲要点
掌握: 沉井井壁计算 沉井刃脚验算
3.5 沉井封底计算
封底混凝土在基底反力作用下，将其当 作支承于刃脚斜面及隔墙上的周边支承 板考虑；
（2）水下封底混凝土最好不 让其中出现拉应力。分配线相 交于素混凝土封底上，可以认 为不承受拉应力。
中央锅底挖深可形成倒拱。
若出现拉应力，计算方法：
注意计算跨度；
①周边简支支承的圆板在承受均匀荷载 时，可计算板中心的最大弯矩值：
M max
pr 2 16
(3 )
pr 2 16
(3 1 ) 0.2 pr 2 5~6
沉井基础(1)
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
(二) 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
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。
沉井
根据经济合理、施工上可能的原则，一般在下列情况， 可以采用沉井基础：
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
2.带钢气筒的浮运沉井
带钢气筒的浮运沉井适用于水深流急的巨型沉井。它主 要由双壁的沉井底节、单壁钢壳、钢气筒等组成。双壁钢沉 井底节是一个可以自浮于水中的壳体结构；底节能上能下的 井壁采用单壁钢壳，它一般由6mm厚的钢板及若干竖向肋骨 角钢构成，并以水平圆环作承受壁外水压时的支撑，钢壳沿 高度可分为几节，在接高时拼焊，单壁钢壳既是防水结构， 又是接高时灌注沉井外圈混凝土的模板一部分；钢气筒是沉 井内部的防水结构，它依据压缩空气排开气筒内水提供浮式 沉井在接高过程中所需的浮力。同时在悬浮下沉中可以通过 在气筒充气或放气及不同气筒内的气压调节使沉井可以上浮、 下沉及调正偏斜，落入河床后如偏移过大，还可将气筒全部
基础工程课后题答案
第二章天然地基上浅基础1.浅基础和深基础的区别？浅基础埋入地层深度较浅，施工一般采用敞开挖基坑修筑基础的方法，浅基础在设计计算时可以忽略基础侧面土体对基础的影响，基础结构设计和施工方法也较简单；深基础埋入地层较深，结构设计和施工方法较浅基础复杂，在设计计算时需考虑基础侧面土体的影响。
2.何谓刚性基础，刚性基础有什么特点？当基础圬工具有足够的截面使材料的容许应力大于由基础反力产生的弯曲拉应力和剪应力时，断面不会出现裂缝，基础内部不需配置受力钢筋，这种基础称为刚性基础。
刚性基础的特点是稳定性好，施工简便，能承受较大的荷载，所以只要地基强度能满足要求，他是桥梁和涵洞等结构物首先考虑的基础形式。
3.确定基础埋深应考虑哪些因素？基础埋深对地基承载力，沉降有什么影响？1地基的地质条件，2河流的冲刷深度，3当地的冻结深度，4上部结构形式，5当地的地形条件，6保证持力层稳定所需的最小埋置深度。
基础如果埋置在强度比较差的持力层上，使得地基承载力不够，直接导致地基土层下沉，沉降量增加，从而影响整个地基的强度和稳定性。
4何谓刚性角，它与什么因素有关？自墩台身边缘处的垂线与基底边缘的联线间的最大夹角称为刚性角。
它与基础圬工的材料强度有关。
5刚性扩大基础为什么要验算基底合力偏心距？目的是尽可能使基底应力分布比较均匀，以免基底两侧应力相差过大，使基础产生较大的不均匀沉降，墩台发生倾斜，影响正常使用。
6地基（基础）沉降计算包括哪些步骤？在什么情况下应验算桥梁基础的沉降？（1）确定地基变形的计算深度；（2）确定分层厚度；（3）确定各层土的压缩模量；（4）求基础地面处的附加压应力；（5）计算地基沉降；（6）确定沉降计算经验系数；（7）计算地基的最终沉降量。
（1）修建在地质情况复杂、地层分布不均或强度较小的软黏土地基及湿陷性黄土上的基础；（2）修建在非岩石地基上的拱桥、连续梁桥等超静定结构的基础；（3）当相邻基础下地基土强度有显著不同货相邻跨度相差悬殊二必须考虑其沉降差时；（4）对于跨线桥、跨线渡槽要保证桥或槽下净空高度时。
基础工程-沉井基础
5.沉井基础
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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
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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
基础工程思考题附(附答案)
《基础工程》思考题和习题绪论1．地基和基础:任何结构物（建筑物）都建造在一定的地层(岩层或土层上）,在基础底面下，承受由基础传来的荷载的那一部分地层称为该结构物地基。
基础是结构物直接与地层接触的最下部分。
2．天然地基和人工地基：未经人工处理且满足设计承载力的地基。
经过人工处理后达到设计承载力要求的地基。
3．深基础和浅基础：基坑深度超过5米就称为深基础，低于5米就称为浅基础。
（有时基坑深度低于5米时，但由于基坑土质较差、周围建筑影响不能按要求放坡或其他原因需要进行特殊处理的基坑也称为深基础）4．地基基础设计要满足的三个条件:强度，稳定性，变形条件5．基础工程重要性体现在哪些方面:地基与基础的设计与施工质量影响整个结构物质量；基础工程是隐蔽工程，如有缺陷，较难发现，也较难弥补或修复；基础工程施工的进度，经常控制整个结构物施工进度；下部工程的造价，通常在整个结构物造价中占相当大的比重。
第一章地基基础设计的原则1．基础的含义：一般位于地面以下（属于建筑物下部结构），承上启下，分散传递荷载的结构。
2．三种设计状况是什么：持久状况、短暂状况、偶然状况3．基础工程的设计任务是什么：基础结构作用效应分析（外荷载—基础结构内力）；基础结构抗力分析，确定基础结构截面承受能力。
4．极限状态分哪两类？哪一个要求更严格？承载能力极限状态和正常使用极限状态，后者要求更严格。
5．地基基础设计需要资料有哪些：荷载资料、岩土工程勘察资料、原位测试资料。
6．地基基础设计的基本规定有哪些（1）所有建筑物的地基计算要满足承载力计算的规定；（2）甲级、乙级建筑物均应按地基变形设计；（3）丙级建筑物一般可不进行变形验算，特殊情况需要验算；（4）经常受水平荷载作用的高层建筑、高耸结构和挡土墙、斜坡上的建筑，要验算稳定性；（5）基坑工程应验算稳定性；（6）地下水较浅，建筑地下室或地下构筑物存在底板上浮问题时，进行抗浮验算。
7．什么是湿陷性黄土地基、膨胀土地基、冻土地基？它们的工程性质如何？在一定压力下受水浸湿，土结构迅速破坏，并发生显著附加下沉的黄土成为失陷性黄土。
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刃脚所受水平力乘以，框架的水平力乘以后，作
为水平框架上的外力，由此求出框架的弯矩及轴向 力值。再计算框架所需的水平钢筋用量。
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27
➢井壁竖 向挠曲
➢井壁竖 向受拉
沉井的设计与计算
➢浮运沉井——适用水深较大，施工困难的情 况。
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14
➢水中筑岛沉井
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15
➢浮运沉井
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5.5 沉井的设计与计算
➢沉井作为整体深基础的设计与计算
➢计算内容——根据上部结构特点、荷载大小 以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求
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➢井壁计算
➢竖向挠曲计算——沉井抽垫时井壁悬空，在 自重作用下产生竖向挠曲。应按最不利情况 考虑。
➢沉井竖向均布拉力计算——沉井下沉过程中， 上部被四周坚硬土体夹住，而刃脚下的土已 被挖除，悬挂部分沉井对上部沉井作用下拉 力。
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➢ 自身重力 ➢ 土支撑力
土侧向摩 阻力
水浮力
土水侧向 压力
上部结构 荷载
……
沉井的荷载
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➢保 证 在 自重作 用下克 服井壁 摩阻力 Rf 而 顺 利下沉
➢下 沉 系 数
沉井的设计与计算
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➢沉井的结构设计
➢下沉系数K1（保证在自重作用下克服井壁摩 阻力Rf 而顺利下沉）
基础工程
河北工业大学土木与交通学院 王贵君 博士·教授 Email：guijun2001@
第5章 沉井基础
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➢沉井基础特点
➢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 工时的挡土和挡水围堰结构物，施工工艺并 不复杂。
沉井的设计与计算
下 沉 稳 定系数
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➢下沉稳定系数K1
K1
Rf
GB R1 R2
式中 K1——下沉稳定系数，一般取0. 8～0. 9 ;
R1——刃脚踏面及斜面下土的支承力， kN；
R2——隔墙和底梁下土的支承力，kN
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➢抗浮安 全系数
沉井的设计与计算
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23
➢抗浮安全系数K2
K2
G Rf B
式中，K2——为抗浮安全系数，一般取1.05～ 1.1。在不计井壁摩阻力时，可取1.05。
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➢刃脚安 全
沉井的设计与计算
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➢刃脚计算
➢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 沉过程中遇到的大块石、树干或井底岩层表 面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。
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5
➢沉井基础应用范围
(1) 需使用深层土作持力层或冲刷较大时； (2) 建筑物自身需要把基础埋入地下深处时； (3) 施工场地狭小或对邻近建筑物影响较大时； (4) 桩基础施工困难时。 ➢沉井基础常用作为工业建筑物的地下结构物，
11
5.4 沉井的施工
➢旱地沉井施工顺序
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➢旱地沉井施工顺序
平整场地 制造第一节沉井 拆模及抽垫 挖土下沉 接高沉井 地基检验和处理 封底、充填井孔及浇筑井盖
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13
➢水下沉井施工方法
➢水中筑岛——适用水的流速不大，水深在3m 或4m以内的情况。
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➢井壁水 平受力
➢ 封底混凝 土的厚度
沉井的设计与计算
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30
➢井壁计算（续）
及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸，埋置 深度，然后进行沉井基础的计算。
➢沉井基础的计算——根据埋置深度可采用两 种方法：
按浅基础设计计算规定，分别验算地基强度、沉 井基础的稳定性和沉降， 不考虑基础侧面土的横 向抗力影响；
考虑基础侧面土的横向抗力影响的计算（刚性桩 法）。
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GB K1 Rf
式中 G——沉井在各种施工阶段时的总自重，kN; B——下沉过程中地下水的总浮力，kN; Rf ——井壁总摩阻力，kN；
K1——下沉系数，一般为1.05～1.25。对位于淤泥 质土层中的沉井，宜取小值；位于其它土层的沉井 可取较大值。
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➢保 证 下 沉稳定
(b) 双孔沉井
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(c) 多孔沉井
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➢沉井的立面形式
(a) 外壁直立无台阶
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5.3 沉井的构造
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刃脚的构造
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如矿用竖井、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。
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5.2 沉井的分类
施工方 法
材料
平面形状
立面形状
一浮 混钢圆矩圆直台锥
般运凝
形形端壁阶形
沉沉土
形式式
井井
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➢沉井的平面形式
(a) 单孔沉井
➢沉井刃脚相当于是三面固定，一面自由的双 向板。为简化计算，一方面刃脚可看作为固 定在刃脚根部处的悬臂梁，梁长等于井壁刃 脚斜面部分的高度；另一方面，刃脚又可看 作为一个封闭的水平框架。因此，作用在刃 脚侧面上的水平外力将由悬臂梁和框架来共 同承担，也即部分水平外力是垂直向传至刃 脚根部，余下部分由框架承担。
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➢刃脚计算（续）
➢ 根据悬臂及水平框架两者的变位关系及其相应的假
定，分别确定刃脚悬臂分配系数和水平框架分配 系数。
➢ 刃脚竖向受力分析——可取单位宽度井壁，将刃脚 视为固定在井壁上的悬臂梁，分别按刃脚向内和向 外挠曲两种情况分析，确定刃脚根部内力，计算配 筋。