沉井与沉箱结构.ppt

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
桥梁基础
隧道竖井
电力设施
垃圾处理
地下停车库
泵站设施
连续隧道
防波提
地铁车站
压气沉箱工法
现代压气沉箱技术
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。
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);
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。

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。

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。

沉井按其构造形式可分为连续沉井(多用于隧道工程井)和单独沉井(多用于工业、民防地下建筑);
按平面形状可分为圆形沉井、矩形沉井、方形沉井或多边形沉井等。

在两个沉井之间采用有橡胶止水带的柔性接头。沉井长度主要考虑各段沉井的不均匀沉降、变温影响和混凝土凝固收缩应力等因素加以确定。
沉井横断面的宽度应由隧道的几何设计来确定,一般应能容纳所需车道、风道、走道等。在曲线段中还应按车速和曲率半径等考虑适当加宽。
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
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。

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,壁厚80cm,顶板厚35cm,底板厚80cm。沉井分上下两层。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。