沉井和地下连续墙

第三知识单元（第10章）沉井基础与地下连续墙深基础简介深基础种类很多，除桩基外，墩基、沉井、沉箱和地下连续墙等都属于深基础。墩基础：是一种利用机械或人工在地基中开挖成的大直径孔中灌注混凝土而形成的基础。墩基础结构可分为三部分：墩帽(或墩承台)、墩身和扩大头。一、沉井基础沉井通常是用钢筋混凝土或砖石、混凝土等材料制成的井筒状结构物，一般分数节制作。适用范围：由于它整体性好、刚度大、传力可靠，在大跨度和深水地区修建桥梁仍被采用。沉井基础：是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。是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；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。南京长江大桥的沉井下沉深度达54.87米工程实例：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)。世界第一大沉井南岸重力嵌岩锚北岸南岸北岸锚锭的沉井的平面尺寸达69m×51m，埋深58m，是世界上平面尺寸最大的沉井基础。按沉井形状分(1)按平面形状分①圆形沉井：形状对称、挖土容易，下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差②矩形沉井：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，立模不便，但控制下沉与受力状态较矩形好1、沉井的分类(2)按立面形状分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：除底节外，其他各节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多2.按沉井的建筑材料分：(1)混凝土沉井：下沉时易开裂(2)钢筋混凝土沉井：常用(3)钢沉井：多用于水中施工2、沉井的构造沉井主要由井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底和盖板等部分组成。沉井棱角处宜做成圆角或钝角，沉井的长短边之比越小越好，沉井分节制作。沉井的构造图1.井壁：沉井的外壁，是沉井的主要部分，它应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉2.刃脚：井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其功用是减少下沉阻力3.隔墙：设置在沉井井筒内，其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，同时，又把整个沉井分隔成多个施工井孔(取土井)，使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。2、沉井的构造4.凹槽：设置在刃脚上方井壁内侧，其作用时使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结，以传递基底反力5.封底：当沉井下沉到设计标高，经过技术检验并对井底清理整平后，即可封底，以防止地下水渗入井内6.顶盖：井顶浇筑钢筋混凝土顶盖，待顶盖达到设计强度后方可砌筑墩、台。3、沉井施工沉井施工顺序示意图沉井制作的方法沉井封底方法沉井作为深基础设计，主要根据上部结构的特点、荷载大小、水文地质情况、构造要求和施工方法等，拟定出沉井的平面尺寸及埋置深度，然后进行基础的计算。①当埋置深度≤5m时，可按浅基础计算，验算地基的强度、沉井的稳定性和沉降。②当埋置深度＞5m时，应考虑基础侧面土体弹性抗力的影响，可按刚性桩，即“m”法中αh≤2.5的情况计算内力和土抗力，再验算地基的应力、变形和稳定性。4、沉井设计2012年5月参观马鞍山长江公路大桥施工现场马鞍山长江公路大桥：位于长江三矶之首采石矶南四公里，大桥全长36.14公里，其中南岸接线长19.49公里，跨江主体部分长11公里，北岸接线长5.65公里。分左汊和右汊两座主桥，其中左汊主桥采用2×1080米三塔两跨悬索桥，主跨跨度在世界同类桥梁中位居第一，首次实现了三塔两跨悬索桥跨径由百米向千米的重大突破；右汊主桥采用2×260米三塔两跨斜拉桥，桥塔为椭圆拱型，为国内首座拱型塔三塔两跨斜拉桥。二、地下连续墙在泥浆护壁条件下，使用专门的成槽机械，在地面开挖一条狭长的深槽，然后在槽内设置钢筋笼，浇注混凝土，逐步形成一道连续的地下钢筋混凝土连续墙。地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可作为永久性的挡土挡水和承重结构；能适应各种复杂的施工环境和水文地质条件，可紧靠已有建筑物施工，施工时基本无噪音、无震动，对邻近建筑物和地下管线影响较小；能建造各种深度（10～50m）、宽度（45～120cm）和形状的地下墙。在城市地铁和深基础工程中得到越来越广泛的应用。地下连续墙的优点：1.在一些特殊的地质条件下（如很软的淤泥质土，含漂石的冲积层和超硬岩石等），施工难度很大。2.如果施工方法不当或施工地质条件特殊，可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题3.地下连续墙如果用作临时的挡土结构，比其它方法所用的费用要高些。4.在城市施工时，废泥浆的处理比较麻烦。地下连续墙的不足：（1）按成墙方式可分为：①桩排式；②槽板式；③组合式。（2）按墙的用途可分为：①防渗墙；②临时挡土墙；③永久挡土（承重）墙；④作为基础用的地下连续墙。（3）按强体材料可分为：①钢筋混凝土墙；②塑性混凝土墙；③固化灰浆墙；④自硬泥浆墙；⑤预制墙；⑥泥浆槽墙⑦后张预应力地下连续墙；⑧钢制地下连续墙。（4）按开挖情况可分为：①地下连续墙（开挖）；②地下防渗墙（不开挖）。地下连续墙分类：①修筑导墙②制备泥浆③成槽④槽段的连接1、地下连续墙的施工工序施工过程：利用专用的挖槽机械在泥浆护壁下开挖一定长度（一个单元槽段）——挖至设计深度并清除沉渣——插入接头管——吊入钢筋笼——导管浇注混凝土——待混凝土初凝后拔出接头管——逐段施工。环球金融中心工程效果图工程实例：上海市环球金融中心地下连续墙施工