沉井与沉箱结构
沉井与沉箱
沉井与沉箱.1 沉井是下沉结构，必须掌握确凿的地质资料，钻孔可按下述要求进行：1、面积在200m2以下（包括200m2）的沉井（箱），应有一个钻孔（可布置在中心位置）。
2、面积在200m2以上的沉井（箱），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（箱）可根据具体情况增加钻孔。
4、钻孔底标高应深入沉井的终沉标高。
5、每座沉井（箱）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。
.2 沉井（箱）的施工应由具有专业施工经验的单位承担。
.3 沉井制作时，承垫木或砂垫层的采用，与沉井的结构情况、地质条件、制作高度等有关。
无论采用何种型式，均应有沉井制作时的稳定计算及措施。
.4 多次制作和下沉的沉井（箱），在每次制作接高时，应对下卧层作稳定复核计算，并确定确保沉井接高的稳定措施。
.5 沉井采用排水封底，应确保终沉时，井内不发生管涌、涌土及沉井止沉稳定。
如不能保证时，应采用水下封底。
.6 沉井施工除应符合本规范规定外，尚应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204及《地下防水工程质量验收规范》GB 50208的规定。
.7 沉井（箱）在施工前应对钢筋、电焊条及焊接成形的钢筋半成品进行检验。
如不用商品混凝土，则应对现场的水泥、骨料做检验。
.8 混凝土浇注前，应对模板尺寸、预埋件位置、模板的密封性进行检验。
拆模后应检查浇注质量（外观及强度），符合要求后方可下沉。
浮运沉井尚需做起浮可能性检查。
下沉过程中应对下沉偏差做过程控制检查。
下沉后的接高应对地基强度、沉井的稳定做检查。
封底结束后，应对底板的结构（有无裂缝）及渗漏做检查。
有关渗漏验收标准应符合现行国家标准《地下防水工程质量验收规范》GB 50208的规定。
.9 沉井（箱）竣工后的验收应包括沉井（箱）的平面位置、终端标高、结构完整性、渗水等进行综合检查。
.10 沉井（箱）的质量检验标准应符合表.10的要求。
沉井和沉箱基础
天然地基上深基础的修筑方法基础d↑→施工难度（特别当d>30m时）↑→施工安全系数↓水中施工→采用特殊处理方式（如围堰）→需更多更强的支撑结构来挡土、挡水→施工困难、造价上升→新施工方式→沉井基础、沉箱基础制作井筒→挖土下沉→达到设计标高→封底填充井孔→修建桥墩沉井的类型和构造概念：沉井基础是一种井筒状的结构物，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，然后采用混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。
沉井的工作原理江阴长江公路大桥北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为69米×51米，下沉58米，为世界第一大沉井(面积近９个半篮球场，高度相当于２２层楼)南岸重力嵌岩锚北岸锚锭沉井（1）施工过程：沉井挡土、挡水、起临时围堰作用，按维护结构进行受力分析（2）运营阶段：深埋的实体基础，计入周围土体对它的弹性固着作用，受力不同，应分别进行验算。
可见，沉井既是深基础的一种施工方法，又是基础的组成部分。
（1）刚度大、横向抗力较大、抗震性能可靠（2）机具简单、施工方便，可全面开工（1）一般沉井（就地灌注下沉）（2）浮运沉井水深流急（10~15m）筑岛对通航有障碍时，浮运到位混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢沉井及其他沉井的结构通常由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组、探测管组、封底混凝土、顶盖等部分组成。
1. 平面形状圆形①受力性能好充分发挥砼抗压强度②挖土方便、下沉均匀、易于控制方向③基底>同面积矩形max矩形①制造方便，下沉方向不易控制②能充分利用地基承载力②长宽比较大时，容易受到较大的弯曲应力（可设置隔墙调节）园端形优缺点介于上述两者之间，井壁产生弯曲应力2. 平面尺寸顶面尺寸：>墩底尺寸底面尺寸：由地基容许承载力[]σ确定3. 沉井高度顶面标高：H顶低于最低水位或低于地面底面标高：H底由最小埋深（冲刷深度）及[]σ确定沉井高度：H=H顶-H底高沉井可分节制造每节高不超过5~6m，底节一般为4~6m4. 井孔设置及大小设置目的：排土平面尺寸：挖土机具能顺利通过位置：对称布置设置方式：隔墙单孔沉井、双孔沉井、多孔沉井5. 井壁应具有足够的强度、重量外形：①竖直形：优点：与土接触紧密，易于控制方向；缺点：摩擦力大，不易下沉②台阶形台阶宽10~20cm，多设在沉井分节处③斜坡形井壁做成100：1~50：1，有利下沉，易偏移6. 内壁（隔墙）作用：①使得井壁受弯宽度↓、沉井刚度↑、应力↓②均匀挖土，控制下沉方向，不致倾斜特点：①厚：~，底面高出刃脚踏面一般不小于；防止土搁住隔墙，影响下沉；②h较大时，设梗肋于隔墙底部与刃脚连接处③排水下沉：隔墙底留×的过人通道④透气孔：隔墙上部、离顶面2~3m处宜设的连通管或20×20cm的透水孔若干7. 射水管组作用：①利于高压水流冲松井壁周围的土，降低侧阻力、端阻力②调整水量、水压大小，调整下沉方向布置特点：①管口设在刃脚下端及井壁外侧②均匀分布于横向四周8. 探测管组作用①探测刃脚及隔墙底面泥面标高②清基、射水或帮助破坏沉井正面土层，以利于下沉③沉井水下封底后，作为刃脚和隔墙下封底砼的质量检测孔适用条件：平面尺寸大、不排水下沉，较深预留方法：用 200~500mm的钢管在井壁上预制管道9. 凹槽作用①使封底砼更好地与井壁联接（嵌入井壁，形成整体）②如将沉井改为沉箱，凹槽处可预制箱顶（浇注钢筋砼顶盖）井孔如用砼或圬工填实时，可不设凹槽10. 井壁围堰作用防止井顶以上的土（水）落入井内形式土、砖、木板桩、钢板桩11. 封底砼作用：井中水无法抽干→封底→抽水厚度计算：抗浮起12. 顶盖受力和稳定条件决定是否充填？低于冻结线以下部分，必须充填。
沉井和沉箱工程监理细则
沉井和沉箱工程一、专业工程特点沉井和沉箱都是在地面（地坑）上按设计要求进行预制，待达到一定强度后下沉至土中或水中就位的地下或水下工程。
1．沉井工程具有以下特点：沉井结构截面尺寸和刚度大、承载力高、抗渗、耐久性好，内部空间可资利用，可用于很大深度的地下工程施工中，深度可达50m；施工不需复杂的机械设备，在排水和不排水的情况均能施工；可用于各种复杂地形、地质条件；当沉井尺寸大时，制作和下沉均能使用机械化施工；可在地下水很大、土的渗透系数大，难以将地下水排干，地下有流砂或其它有害土质情况下施工。
沉井比大开挖施工，可大大减少挖运、回填的土方量，因此可以加快施工进度，降低施工费用。
缺点是：施工工序较多、施工工艺较复杂、技术要求高、质量要求严格。
2．沉箱工程的特点：沉箱工程是将水下工程的结构物改为在地面上进行预制，其质量易控制；沉箱在预制达到一定强度后可具有自浮能力，方便进行水上搬运，其结构裁面尺寸可以做得很大，适应于水下大型结构工程；由于可避免进行水下施工，可以大大降低施工费用。
缺点是：施工工序多，施工工艺复杂，技术要求高，质量控制（特别是水下就位准确性控制）要求严格。
二、沉井和沉箱的监理工作流程图纸会审→施工组织设计审批→材料报验→工序报验（沉井、沉箱预制、下沉、就位）→现场检查、检验、旁站、巡视、平行检验→阶段性验收、质量评定。
三、监理工作的方法和措施1．质量事前控制：在工程开工前，对设计图纸、施工方案、技术措施、质量体系和管理制度等进行审核，审核通过后才准开工；同时要对用于工程的原材料、半成品或成品、施工设备的质量进行签证认可，才准在工程中使用；上道工序未经监理工程师签证验收，不得进行下道工序施工2．质量事中控制：在沉井、沉箱在地面进行预制的过程中，监理人员要深入现场，按照钢筋混凝土质量控制要求和设计要求进行检查和旁站；对沉井、沉箱的下沉过程中，监理人员应对下沉过程进行检查，及时发现问题，提出改进意见，尽要能使质量问题消灭在萌芽状态。
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)。
沉井结构计算施工
沉井结构计算施工一、沉井结构概述沉井结构是一种在水下或湿地地段，用于管道敷设、水下修筑等工程施工的人工建筑物。
它通常包括沉箱、管道、沉井浮吊等组成部分。
沉井结构的特点是在施工过程中只有垂直向下的固定力，施工结束后具有较好的抗水、抗波浪和抗土压性能。
二、沉井结构的计算1.沉井结构的设计目标沉井结构的设计目标主要包括保证沉箱安全下沉、达到合适的沉井竖向位置、提供足够的强度和刚度、满足相应的使用要求等。
2.沉井结构的正常工作状态下的计算（1）沉箱的沉井深度计算利用等效荷载法，按照施工荷载对沉箱造成的沉井深度进行计算。
根据施工过程中所受力效应，采用多种理论计算沉井深度，如平衡法、基于小孔面积的法、稳定法等。
（2）沉箱结构的强度计算通常采用有限元分析等方法，计算沉箱结构在施工和正常使用情况下的各个截面的受力情况，并对其进行验算。
（3）沉井浮吊的计算沉井浮吊计算主要包括沉箱所受总浮力的计算、沉井浮吊设计高度的选择、吊装索的计算等。
三、沉井结构的施工沉井结构施工的一般步骤如下：1.制作沉箱：根据设计要求，制作沉箱，并检查其强度、刚度等机械性能。
2.安装管道：将管道预先安装在沉箱上，固定好位置。
3.沉井准备：选择一个合适的施工场地，清理并平整施工区域。
4.沉箱下沉：使用吊装设备将沉箱从船上或岸上运到施工水域，根据设计要求完成下沉操作。
5.沉井位置调整：根据设计要求，对沉井位置进行调整，保证其竖直性和平面位置的准确。
6.沉箱固定：对沉箱进行固定，通常采用水泥封固、石料护岸等方式，保证沉井的稳定性和密封性。
7.沉井浮吊施工：安装沉井浮吊设备，提升管道至需求位置，并进行径向固定、竖向调整等工作。
8.沉井浮吊回收：工程完成后，通过吊装设备回收沉井浮吊。
9.沉箱拆除：根据设计要求，拆除沉箱，使工程达到最终状态。
四、沉井结构的应用领域沉井结构广泛应用于水下或湿地地段的管道敷设、桩基施工、海岸工程、修堤工程等。
它可以减少施工对水体的影响，提高工程施工的安全性和效率。
沉井与沉箱
第四章沉井和沉箱4.1.沉井的定义沉井是一种利用人工或机械方法清除井内土石，并借助自重或填加压重等措施克服井壁摩阻力逐节下沉至设计标高，再浇筑混凝土封底(大多还填塞井孔或加做井盖)，并成为建筑物的基础的井筒状构造物。
工程实例如图1，图2所示。
图1沉井工程实例一图2沉井工程实例一4.2.沉井的优点(1)埋深较大，整体性强，稳定性好；(2)具有较大的承载面积，故而能承受较大的垂直和水平荷载；(3)施工工艺简便，技术稳妥可靠，无需特殊专业设备；(4)应用范围较广。
4.3.沉井的缺点(1)施工工期较长：(2)对细砂和粉砂类土在井内抽水时易发生流砂现象而使沉井具有较大的倾斜；(3)下沉过程遇到蛮石、树干或其它难于清除的障碍物时，将增大施工难度：(4)井底座在表面倾斜较大的岩层上时，施工难度也将加大。
4.4.沉井的分类1.按沉井个数分类(1)单个沉井：仅有一个独立的沉井，或虽沉井个数不止一个但沉井之间的间距较大而使得彼此没有联系的沉井。
(2)群井：沉井个数不止一个且沉井之间的间距较小，彼此之间互有联系的沉井。
2.按施工方法分类(1)一般沉井：直接在基础、发计的位置制造，然后挖土下沉的沉井。
有时基础位于水中，则先筑岛，再在岛上制造下沉。
(2)浮运沉井：先在岸边预制，再浮运就位下沉的沉井。
一般皆采用-股沉井，当水深较大(如水深大于10m)或水流流速较大，有通航要求，人工筑岛困难或采用一般沉井不经济时采用浮运沉井。
3.按井壁材料分类(1)混凝土沉井：因其抗压强度高而抗拉强度低，故而多做成圆形，且仅适用于下沉深度不大(4～7m)的松软土层。
(2)钢筋混凝土沉井：应用最广，其抗拉抗压强度高，下沉深度大，既可做成重型或簿壁的一般沉井，也可做成簿壁浮运沉井及钢丝网水泥簿壁浮运沉井。
(3)钢沉井：优点是强度高、质量轻、易于拼装，一般用于制造空心浮运沉井；缺点是用钢量大，下沉时须外加压力，目前国内用的极少。
(4)其它材料的沉井：如木沉井、砌石圬工沉井等，一般用于盛产木材或石材而工程条件允可的情况下。
沉井与沉箱
沉井与沉箱沉井(箱)广泛应用于桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站、地下工业厂房、大型设备基础、地下仓(油)库、人防掩蔽所、船坞首矿用竖井、地下车道与车站、地下构筑物的围壁和大型深埋基础等。
同时由于其施工方便，对邻近建筑物影响较小且内部空间可利用，越来越成为软土中地下建筑物的主要基础类型之一。
二、施工准备2．1技术准备1．施工区域的岩土勘察报告。
2．沉井(箱)的技术文件。
3．施工区域内地下管线、设施、障碍资料。
4．相邻建筑基础资料。
5.施工区域的测量资料。
6．施工组织设计。
2．2材料要求1．水泥：宜用p．o32．5级以上普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。
使用前必须查明其品种、标号及出厂日期。
凡过期水泥、受潮或结块的水泥均不准使用。
2．砂：选用质地坚硬的中、粗砂，含泥量不大于3％，不得含有垃圾、泥块、草根等。
3．石子：应采用质地坚硬的碎石或卵石。
石子级配粒径以5mm～40mm组合为宜，最大粒径不宜大于50mm，含泥量不大于2％。
4．水：一般饮用水或洁净的天然水。
5．钢材：钢筋及钢材按设计选用，钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》等的规定抽取试件，做力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。
6．外加剂：质量应符合国家现行技术标准要求，品种及掺量应根据施工需要通过试验确定。
7．粉煤灰：级别不应低于二级，掺量不宜大于20％；硅粉掺量不应大于3％，其他掺合料的掺量应通过试验确定。
2．3主要机具1．沉井制作机具设备包括模板、钢筋加工常规机具设备、混凝土搅拌机、自卸汽车、机动翻斗车、手推车、插入式振动器等。
2．沉井下沉机具设备包括15t履带式起重机、qt-15型塔式起重机，出土吊斗等。
3．排水机具设备包括离心式水泵或潜水电泵。
2．4作业条件1．在沉井施工地点已进行钻探，了解该处地质(包括土的力学指标、休止角、摩擦系数、地质构造、分层情况等)和地下水文情况以及地下埋设物、障碍物情况，绘制成地质削面图。
第七讲 沉井与沉箱结构
第七讲沉井与沉箱结构一、概述1. 不同断面形状（如圆形，矩形，多边形等）的井筒或箱体，按边排土边下沉的方式使其沉入地下，即沉井或沉箱。
沉井也称为开口沉箱，沉箱也称为闭口沉箱。
由于闭口沉箱下沉施工时采用压气排水的施工方法，故通常称其为压气沉箱。
沉井（沉箱）施工法是深基础施工中采用的主要施工方法之一，它与基坑放坡施工相比，具有占地面积小、挖土量少，对邻近建筑物影响比较小等优点。
在工程用地与环境条件受到限制或埋深较大的地下构筑物工程中被广泛应用。
在市政工程中，沉井（沉箱）常用于桥梁墩台基础、取水构筑物、排水泵站、大型排水窨井、盾构或顶管的工作井等工程。
2. 沉井（沉箱）结构通常具有以下几个特点∶•躯体结构刚性大，断面大，承载力高，抗渗能力强，耐久性能好，内部空间可有效利用；•施工场地占地面积较小，可靠性良好；•适用土质范围广（淤泥土，砂土，粘土，砂砾等土层均可施工）；•施工深度大；•施工时周围土体变形较小，因此对邻近建筑（构筑）物的影响小，适合近接施工。
尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降造成的影响极小，•具有良好的抗震性能。
二、沉井结构1. 概念○1什么是沉井，沉井通常为一个上无盖下无底的井筒状结构物，常用钢筋混凝土制成。
施工时先在建筑地点整平地面，制作第一节沉井，接着在井壁的围护下，从井底挖土，随着土体的不断挖深，沉井因自重作用克服井壁土的摩阻力而逐渐下沉。
当第一节井筒露出地面不多时停止开挖下沉，接高井筒，待到达规定强度后再挖土下沉。
这样交替操作一直下沉到设计标高，然后封底，浇筑钢筋混凝土底、顶板等工作，做成地下建筑物。
○2与其他地下建筑的区别。
这种利用结构自重作用而下沉如土的井筒状结构物就称“沉井”。
实质上是将一个在地面筑成的“半成品”沉入土中，然后在地下完成整个结构物的施工。
它与基坑法区别就是，沉井在施工过程中，井壁成了阻挡水、土压力，防止土体坍塌的围护结构，从而省去大量的支撑和板桩工作，减少了土方开挖量。
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3．内隔墙
内隔墙的主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度并减小井 壁跨径。同时又把整个沉井孔(取土井)，使挖土和下沉可以 较均衡地进行，分隔成多个施工井也便于沉井偏斜时的纠偏。 内隔墙的底面一般应比井壁刃脚踏面高出0.5~1.0m，以免土 壤顶住内墙妨碍沉井下沉。但当穿越软土层时，为了防止沉 井“突沉”，也可与井壁刃脚踏面齐平。 隔墙的厚度一般为0.5m左右。隔墙下部应设过人孔，供施工 人员于各取土井间往来之用。人孔的尺寸一般为 0.8×1.2m~1.1~1.2m左右。 取土井井孔尺寸除应满足使用要求之外，还应保证挖土机具 可在井孔中自由升降，不受阻碍。如用挖泥斗取土时，井孔 的最小边长应大于挖泥斗张开尺寸再加0.50~1.0m，一般不 小于2.5m。井孔的布置应力求简单、对称。
2．平战结合用的人防工事沉井
图8－3所示的矩形沉井，是平战结合用地下仓库之一例。
平面尺寸为3l×19m2，壁。下层由于使用需要，分隔成许 多小间；上层两侧为“三防”设施房间，中间作为大厅， 平时可利用作为会场，战时可作为临时救护所。 为了加强沉井施工下沉过程中的整体刚度，井内设上、下 若干横撑，到使用阶段安上楼板，隔墙就可分隔成许多房 间。
h1
b2
H
2．刃脚
• 刃脚的主要功用是减少下沉阻力。 • 刃脚还应具有一定的强度，以免下沉过程中损坏。 • 刃脚底的水平面称为踏面。踏面宽度一般为10～30cm，视所 通过土质的软硬及井壁厚度而定。 • 刃脚内侧的倾角一般为40°～60°。 • 刃脚的高度当沉井湿封底时，取1.5m左右，干封底时，取 0.6m左右。 • 沉井重，土质软时，踏面要宽些。相反，沉井轻，又要穿过 硬土层时。踏面要窄些，有时甚至要用角钢加固的钢刃脚。
沙性土
粘性土 泥浆套
12
12.5~25 3~5
25
50 100~200 350~500
根据上海地区经验，在缺乏可靠实测资料时，对于井深80m 以内的沉井，其侧面摩擦力值f0几乎都取15~20kN/m2。后 者适于沉入深度20m以内的粘土、亚钻土中的沉井。 在实际工作中，井壁摩擦力的分布形式，有许多不同的假定。 一种是假定在深度0~5m范围内单位面积摩擦力按三角形分 布，5m以下为常数，总摩阻力 RJ f0 F0 F0 U h0 2.5 一种是取入土全深范围内为常数的假定 F U
预埋钢板 平橡胶止水带 钢板
横梁
双脚 下框架
取土坑 纵撑
26cm
a)使用阶段隧道截面示意图 b)施工阶段连 续沉井示意图 c)防水接头构造图
0.9cm
沉井高度主要由车道的净空要求确定。同时还要考虑路面铺 装、车道板、吊顶结构以及相邻沉井间沉降差等所需高度。 为保证沉井施工阶段结构刚度，在沉井顶部和底部均设置投 横向支撑数道，与井壁部分 构成刚劲的上、下框架。井宽较大时，下框架中尚可加设纵 向支撑一道。由纵、横支撑(梁) 分隔成的取土井，其尺寸应保证抓斗挖土。上下端横梁还可 起支承临时钢封门的作用，使沉 井下沉时，纵向两端的土体不挤入井内(下沉完毕，钢封门即 可拆除)。 沉井下沉到设计标高后，就可封底，并浇筑底板、内隔墙和 顶板。顶板上方可设置钢筋混凝土成层式防爆层。
顶板 取土孔
入 孔 内墙 井壁 凹槽 刃脚 封底
8.2.2沉井的构造
a)
b)
b1
L h2
c)
井壁的纵断面形状有上下等厚的直墙形、阶梯形
当土质松软、摩擦力不大，下沉深度不深时可采用直墙形。其优点是 周围土层能较好地约束井壁，易于控制垂直下沉。接长井壁亦简单， 模板能多次使用。此外，沉井下沉时，周围土的扰动影响范围小，可 以减少对四周建筑物的影响，故特别适用于市区较密集的建筑群中间。 当土质松软，下沉深度较深时，考虑到水土压力随着深度的不断增大， 使井壁在不同高程受力的差异较大，将井壁外侧仍做成直线形，内侧 做成阶梯形，以减小沉井的截面尺寸，节省材料。 当土层密实，且下沉深度很大时，为了减少井壁问的摩擦力而不使沉 井过分加大自重，常在外壁做成一个(或几个)台阶的阶梯形井壁。台阶 设在每节沉井接缝处，宽度△一般为10～20cm。最下面一级阶梯宜设 于h1＝(1/4~1/3)H高度处(见图8—5b)，或h1＝1．2～2．2 m处。h1过 小不能起导向作用，容易使沉井发生倾斜。施工时一般在阶梯面所形 成的槽孔中灌填黄沙或护壁泥浆以减少摩擦力并防止土体破坏过大。
4.68m
2800
a)
800800800 2400 200 2800 350
填土
1.82 t
m3
2.60m 3.18m
1600
1.7 t
m3
7910
淤泥质亚粘土
1.93 t
m3
6.91m
3545
b)
9750 9750
4500
5500
5500
5500
5500
4500
a)人防工事结构剖面图
施工深度大；
施工时周围土体变形较小，因此对邻近建筑（构筑）物的影 响小，适合近接施工。尤其是压气沉箱工法对周围地层沉降 造成的影响极小， 具有良好的抗震性能。
8.2沉井结构
沉井通常为一个上无盖下无底的井筒状结构物，现常用钢 筋混凝土制成。 施工时先在建筑地点整平地面，制作第一节沉井，接着在 井壁的围护下，从井底挖土，随着土体的不断挖深，沉井 因自重作用克服井壁土的摩阻力而逐渐下沉。 当第一节井筒露出地面不多时停止开挖下沉，接高井筒， 待到达规定强度后再挖土下沉。这样交替操作一直下沉到 设计标高，然后封底，浇筑钢筋混凝土底、顶板等工作， 做成地下建筑物。
8 沉井与沉箱结构
丁文其 教授 同济大学地下建筑与工程系
现代压气沉箱技术
电力设施
桥梁基础
隧道竖井
连续隧道
泵站设施
压气沉箱工法
地铁车站
防波提
地下停车库
垃圾处理
8.1 概述
不同断面形状（如圆形，矩形，多边形等）的井筒或箱体，按 边排土边下沉的方式使其沉入地下，即沉井或沉箱。
沉井也称为开口沉箱，沉箱也称为闭口沉箱。由于闭口沉箱下 沉施工时采用压气排水的施工方法，故通常称其为压气沉箱。 沉井（沉箱）施工法是深基础施工中采用的主要施工方法之一， 它与基坑放坡施工相比，具有占地面积小、挖土量少，对邻近 建筑物影响比较小等优点。在工程用地与环境条件受到限制或 埋深较大的地下构筑物工程中被广泛应用。
(一) 沉井建筑平面布置的确定； (二) 沉井主要尺寸的确定和下沉系数的验算。 1．参考已建类似的沉井结构，初定沉井的几个主要尺寸，如沉井平面尺 寸、沉井高度、井孔尺寸及井壁厚度等，并估算下沉系数，以控制沉 速； 2．估算沉井的抗浮系数，以控制底板的厚度等。 (三) 施工阶段强度计算 1．井壁板的内力计算； 2．刃脚的挠曲计算； 3．底横梁、顶横梁的内力计算， 4．其它。 (四) 使用阶段的强度计算(包括承受动裁) 1．按封闭框架(水平方向的或垂直方向的)或圆池结构来计算井壁并配筋； 2．顶板及底板的内力计算及配筋。
R f f0 F0
f1h1＋f 2 h2 ...... f n hn f0 h1 h2 ...... hn
土对单位井壁的面积摩擦力 （kN/m2） 土壤类型 土壤密度小 含水量多 土壤密度大 含水量小
刃脚下土壤单位面积阻力 （kN/m2） 土壤软弱 含水量多 土壤紧实 含水量少
一、沉井下沉系数的确定
• 下沉系数
G K1 1.10 1.25 R j Rr
式中G——沉井在施工阶段的自重(kN)应包括井壁和上、下横 粱和隔墙的重量以及施工时临时钢封门等的重量。当采用 不排水下沉时，尚应考虑水的浮力使井重减轻的影响。 ——Rr刃脚踏面下正面阻力的总和(kN)，如沉井有隔墙、底横 梁，其正面阻力均应计入，刃脚踏面上每单位面积所受的 阻力，视土质情况而异，详见表8—1。一般在踏面处作均 匀分布，在斜面处，可按三角形分布计算。 ——Rj沉井井壁与土壤间的总摩擦力(kN)，
a) b)
挖土
c)
顶板
井孔(填塞) (或不填塞) 封底混凝土 设计标高
8.2沉井结构
这种利用结构自重作用而下沉如土的井筒状结构物就称 “沉井”。实质上是将一个在地面筑成的“半成品”沉入 土中，然后在地下完成整个结构物的施工。
它与基坑法区别就是，沉井在施工过程中，井壁成了阻挡
水、土压力，防止土体坍塌的围护结构，从而省去大量的 支撑和板桩工作，减少了土方开挖量。 沉井结构的单体造价较低，主体的混凝土都在地面上浇筑， 质量较易保证，不存在接头的强度和漏水问题，可采用横 向主筋构成较经济的结构体系。在一定的场合下，是一种 不可取代的较佳方案。
b)顶层结构剖面图 c)底层结构剖面图
c)
4500
5500
5500
5500
5500
4500
8.2.2沉井的构造
井壁(侧壁)；刃脚；内隔墙；封底和顶盖板，底梁和框架。 1．井壁 一般应配置两层竖向钢筋及水平钢筋，以承受弯曲应力。同 时要有足够的重量。井壁厚度主要决定于沉井大小、下沉深 度以及土壤的力学性质。 先假定井壁厚度，再进行强度验算。厚度一般为0．4～ 1．2m。有战时防护要求的，井壁厚度可达1．5～1．8m。
在市政工程中，沉井（沉箱）常用于桥梁墩台基础、取水构筑 物、排水泵站、大型排水窨井、盾构或顶管的工作井等工程。
沉井（沉箱）结构通常具有以下几个特点∶
躯体结构刚性大，断面大，承载力高，抗渗能力强，耐久性 能好，内部空间可有效利用；
施工场地占地面积较小，可靠性良好； 适用土质范围广（淤泥土，砂土，粘土，砂砾等土层均可施 工）；