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【最新整理】沉井演示(完整版)
从井外向井向涌入。 (2)在粉细砂土层中下沉沉井时; 事先压浆固结 ;使粉细砂土固结后 (3)如沉井外流砂等固结困难时,也可采用
(2)混凝土填实时,计入井孔内填充物 的重力;
(3)封底混凝土的厚度,一般不宜小于
1.5D;
2)干封底及有关计算
(a)下有足够厚粘土层; (b)待底板达到足够强度后方停止降水
沉井可干封底的情况
(1)沉井刃脚停留在不透水粘 土层中;
不透水粘土层的厚度 :
A h cUh A w H w
A——沉井底部面积(m2);
周长内(井壁)的轴向压力N、水平剪力Q及对 截面重心轴的弯矩M。并据此计算在刃脚内侧的
钢筋(竖直)数量。
(2)当沉井已沉到设计标高,刃脚
下的土已被掏空,这时刃脚处于向内 挠曲的不利情况,
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
3)水下封底混凝土的厚度计算
封底要求是:
(1)按最不利情况混凝土厚 度 :即在沉井封底后,将井 内水排干,在钢筋混凝土底板 尚未施工前 。
(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;
ht
3.5F M m bft
hu
hu ——考虑封底混凝土因与井底泥土掺混需要增加
的厚度,宜取0.3~0.5m;若基底采取铺块石或碎石灌 浆抹平处理后再封底,可不考虑此增加值。
④封底混凝土剪应力计算
应加大封底混凝土的 抗剪面积。
如在井壁和隔墙内设 置凹槽等。
8.3.6 沉井底板计算
1)底板荷载计算 A:沉井结构的最大自重除以沉井外围 底面积的商,不计井壁侧面摩阻力。 B:假定水压力全部由钢筋混凝土底板承受。 土反力和水压力中数值较大者
表8-2 沉井竖向拉力计算及其最小配筋率
验算建议值
沉井施工 状态
排水下沉
不排水下 沉 泥浆套中 下沉
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 0.50G 0.40G 0.30G
二级 0.30G 0.25G 0.25G
三级 0.25G 0.20G 0.20G
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%
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
②周边简支支承的双向板在承受均布荷
载时,计算跨中弯矩Mx和My:
M x ax qL2
M y ay qL2
简支支承双向板计算简图
③求出弯矩值后,封底混凝土的厚度
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。
8.1.2 沉井的分类
(1)按下沉环境可分为陆地沉井(包括在浅 水中先筑岛制作的沉井)和浮运沉井;
q=W+E。然后用同样的计算方法,求得水 平框架的最大弯矩M、轴向压力N、剪力Q,
并据此设计水平钢筋。
8.3.4 沉井刃脚验算
沉井刃脚部分可分别作为悬臂或水平框架验 算其竖向及水平向的弯曲强度。
1)按悬臂梁计算刃脚竖直方向 的挠曲强度
此时,刃脚根部可以认 为与井壁过深度5m以后取 常数值
8.3.2 沉井底节验算
刃脚下的支承位置 不断在变,三种情况:
1)在排水或无水情 况下下沉沉井
2)对于不排水下沉的沉井
(1)假定底 节沉井仅支承 于长边的中点 (2)假定底 节沉井支承于 短边的两端点
本讲要点
了解沉井构造; 掌握下沉系数计算。 沉井底节验算
东南大学远程教育
地下结构工程
第08章 主讲教师 : 穆保岗
第8章 沉井基础
8.1 概述 8.1.1 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。
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
沉井外侧直立时的井壁 受拉计算图
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 。
本讲要点
掌握: 沉井井壁计算 沉井刃脚验算
8.3.5 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;
支承情况(简支或嵌固)和计算强度在 设计中应视具体情况而定。
1)规定
(1)封底混凝土应承受基底水和土的向 上反力,此时混凝土的龄期不足,应降低 容许应力;
8)顶板
以混凝土填心的沉井可用素混凝土顶板; 空心或以其他松散料填心的沉井需用钢筋混
凝土顶板,厚度一般为1.0~2.0m ; 排水下沉的沉井,其顶面在地面或水位以下
时,应设挡土防水墙连接在井壁的顶部。
8.3 沉井结构设计计算
8.3.1 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 :
Q——由刃脚传来的剪力,其值等于求
算刃脚竖直外力时分配于悬臂梁上的水平力(kN/m)。
W 2W t W W 3
E 2E t E E 3
(2)其余各段井壁的计算,可按井壁断面 的变化,取每一段中控制设计的井壁(位于每 一段最下端的单位高度)进行计算。
上部井段按照作用在水平框架上的均布荷载
遇到意外困难,还可在凹槽处浇筑钢筋混 凝土盖板,将沉井改为沉箱。
尺寸:凹槽深约0.15~0.25m,高约1.0m左 右,其距刃脚底面一般在1.5m以上。
6)射水管组、探测管、气管 和压浆管
射水管组:压入高压水把井壁四周的土 冲松,以减少摩擦力和端部阻力。
高压水水压一般不小于0.6MPa,每一水 管的排水量不小于200L/min;
8.2 沉井构造
沉井组成: 刃脚、 井壁、 内隔墙、 取土井、 凹槽、 封底、 顶板
1)沉井刃脚:作用在于减少沉井下沉阻力
a—混凝土刃脚;b—设角钢的刃脚;c—尖刃脚
2)井壁主要承担井外水土压力和自重的部分
设计时通常 先假定井壁 厚度再进行 承载力验算 ;
井壁厚度
一般为 0.8~1.5m;
——土的有效重度(即浮重度)(kN/m3);
h ——刃脚下面不透水粘土层厚度(m);
c——粘土的粘聚力(kPa);
U——沉井刃脚踏面内壁周长(m);
(2)在沉井内设吸水鼓并有良好滤层的 情况下降水,一直降到钢筋混凝土底板 足够承担地下水回升后的水土压力,方 可拆除并封闭降水管,在这种情况下, 可采用干封底。
探测管:探测刃脚和隔墙底面下的泥面标高,
清基射水或破坏沉井正面土层以利下沉;
气管:空气幕下沉沉井 ; 压浆管:埋设压浆管
7)封底
渗水率小于6mm/min时,排干水后用C15 或C20普通混凝土浇筑;
当井中的渗水率大于6mm/min时,宜采用 导管法浇注C20级水下混凝土封底。
厚度按其承载力条件计算确定,一般其顶 面应高出凹槽0.5m。
k G / R 1.15 ~ 1.25
R hiui fi
土的种类 f(kPa)
表8-1 沉井井壁与土体之间的摩阻力f(kPa)
粘性土
砂性土
砂卵 石
砂砾石
软土
25~50 12~25 18~30 15~20 10~12
泥浆套 3~5
摩擦力分布
假定从地表到5m深 度范围内,单位摩阻 力按直线规律由零增 加至最大值;
a)、(b)竖直的;(c)、(d)台阶形的;
(e)锥形的;(f)倒锥形的
图8-5 沉井外壁的形式
3)内隔墙
加强沉井刚度、缩小外壁计算跨度,同时又 将沉井分成多个取土井,便于掌握挖土位置 以控制下沉的方向 ;
内隔墙的间距一般不大于5~6m,厚度一般 为0.5~1.0m。
一般要求隔墙底高出刃脚底面0.5~1.0m。
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。
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。
(1)当沉井下沉途中, 刃脚内侧已切入土中深 约1m;
①沿井壁的水平方向取一个单位宽度,计算
作用在刃脚上的土压力E和水压力W。 ②作用在井壁单位宽度上的摩阻力T,取其
最小值
T E Etg 0.5E
T A
③刃脚下单位宽度上 土的垂直反力
Rv G T
刃脚斜面上的土反力
Rv V1 V2
8.1.3 沉井的设计原则
结构简单对称,受力合理,施工方便。
沉井的长短边之比越小越好,以保证下沉 时的稳定性。
一般沉井应分节制作,每节高度不宜大于 5m。
沉井底节高度应满足拆除支承时沉井纵向 抗弯要求之外,在松软土层中下沉的沉井,
底节高度不宜大于0.8b 。