23
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

角钢
<0.15 m
>45
>0.5 m
图5.5 刃脚构造示意
8
>0.5 m
5.沉井基础
图5.2 沉井的平面形式
5
5.沉井基础
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5.1.3沉井基础的构造
沉井组成： • 刃脚 • 井壁 • 内隔墙 • 井孔 • 凹槽 • 封底 • 盖板
图5.3 沉 井 的 一 般 构 造
6
5.沉井基础
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5.1.3
沉井基础的构造
井壁: 沉井的主要部分，下沉过程起挡土、挡水及压
25
5.沉井基础
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井侧总摩阻力Rf：可假定井侧总摩阻力Rf沿深度成
梯形分布，距地面5m范围内按三角形分布，5m以下 为常数，故总摩阻力为
H F
h-2.5m h
Rf ＝U(h－2.5)q
h0
G Rt Rj
式中：
U—沉井周长 q—单位面积摩阻力加权
f f f f
5.接高沉井 6.设臵井顶防水围堰 7.基底检验和处理 8.封底 9.井孔填充和顶板浇筑
17
5.沉井基础
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5.2.2 水中沉井施工
1.水中筑岛
水流速不大，水深 ≤3～4m时采用
<2~3m
b>2.0m 最高施工水位
>0.5m
最高施工
无围堰防护土岛
>0.5m
a)
b>2.0m
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将此代入上述各式得
土体横向抗力：
zx
6FH z z0 z Ah
FV 3FH d A0 A
基底边缘处压应力：

max min
式中A0为基底面积。
离地面下深度z处截面弯矩为：
M z FH h z zxb1 z z1 dz1
0 2
h
式中b1为基础计算宽度，W为基底截面模量。
b1h2 4 h 6dW z0 2 b1h 3 h
其中：
b1h3 18Wd A , 2 3 h
,
tan
6 FH Amh

Ch mh C0 C0
30
5.沉井基础
z d
min
b)
d/2
0
1
Z
5.沉井基础
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上述各式z0和ω为未知数，可由静力平衡导得：
X 0
FH ZX b1dz FH b1m tan z z 0 z dz 0
0 0
h
h
M 0
联立求解可得：
FH h1 zxb1 z dz d W0 0
h 2h2 3h3 4h4
1 1
f
a
平均值，可按表书5-1取 值。
图5.15 井壁摩组力分布假设
26
5m
5.沉井基础
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3 考虑土体弹性抗力的沉井设计与计算

基本假定：
① 地基土为弹性变形介质，水平向地基系数随深度 成正比例增加(即m法) ② 不考虑基础与土之间的粘着力和摩阻力 ③ 沉井刚度与土刚度之比为无限大，横向力作用下 只产生转动而无挠曲变形
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5.1.3
沉井基础的构造
隔墙：加强沉井整体刚度

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
顶盖 井壁 隔墙 凹槽 刃脚 封底 井孔

图5.6 隔墙构造示意
9
5.沉井基础
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3
5.沉井基础
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5.1.1 沉井的作用及适用条件
特点： 下基深，hmax=220m，适用于深水，整体性强， 稳定性好，承载力大 造价高，施工期长，不排水施工时难于克服刃脚 下孤石、沉船、树干等障碍物，易发生流砂现象 适用条件： 上部荷载较大 在山区河流中冲刷大 河水较深，采用扩大基础施工围堰有困难
5.沉井基础
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基础工程
电子教案
1
5.沉井基础
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5.沉井基础
2
5.沉井基础
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5.1
概述
a)
b)
图5.1 沉井基础示意
沉井：带刃脚的井筒状构造物，用人
工或机械方法清除井内土石，主要借 自重克服井壁与土层的摩阻力，逐节 下沉至基底设计标高的基础。
应高出施工最高水位0.5m以上，在岛上浇筑沉井。

浮运沉井：水深筑岛困难时采用，岸边制作，滑入
水中，井壁为空体可浮于水面，就位后灌注砼下沉至 河床。
13
5.沉井基础
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5.2.1 旱地沉井施工
1 清理场地 2 制造第一节沉井

铺垫木 立模板绑钢筋 注混凝土、养生 拆模及抽垫 土内模制造沉井刃脚
1 沉井尺寸设计

沉井高度
沉井底面标高，主要根据上部荷载、水文地质条件及各土 层的承载力等确定。 沉井作为基础，其顶面应埋入地面0.2m或地下水位以下0.5m。

沉井平面形状和尺寸
沉井平面形状应根据上部建筑物的平面形状决定。 为防止下沉过程中少许偏斜对建筑物的影响，要求留有襟边， 其宽度不得少于下沉总深度的2%，且不得小于20cm。
0 z
FHb1 z 3 FH h z 2 z0 z 2hA
31
5.沉井基础
重作用，为深基础的护壁和建筑物的基础。
a)
b)
c)
d)
图5.4 沉井立面形状 a) 柱形; b) 阶梯形; c) 阶梯形; d) 锥形
一般：厚0.8～1.5m，每节高≤5m，砼强度等级≥C15。
例：湘江大桥（一桥）8#墩，上节厚2.6m，下节3.0m，
22×12×5m，下沉12.6m
7
5.沉井基础
min
h
Z0

FV e FH l M FH FH
l
λ
x
Z1
zx
则深度z处沉井水平位移Δx为： a) Δx = (z0z)· tanω
28 图5.16 非岩石地基计算示意
d/2
b)
d/2
max
z d
0
1
Z
5.沉井基础
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沉井受到的横向抗力σzx
F H σzx =ΔxCz =Cz (z0 z)· tanω
图5.10 制造第一节沉井实例
14
5.沉井基础
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5.2.1 旱地沉井施工
3 拆模及抽垫 拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、刃
脚面支撑及模板 抽垫顺序：内壁下、短边下、长边下对称同步。长边下 是隔1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除
Ⅰ
桥中线
刃脚下木垫板（底模）
顶盖 井壁 隔墙 凹槽 刃脚 封底 井孔
图5.9 封底和盖板示意
12
5.沉井基础
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5.2

沉井的施工
旱地沉井施工：平整场地，制造第一节沉井、拆模
及抽垫、挖土下沉、接高沉井、井顶围堰、地基检验 和处理、封底、充填井孔、浇筑顶盖。

水上筑岛：水流速不大，水深≤3～4m时采用，砂岛
4
5.沉井基础
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5.1.2 沉井的分类

下沉方式：就地制造下沉沉井(一般沉井)、浮运沉井 制作材料：砼沉井，钢筋砼沉井，竹筋沉井（南昌赣江