k 天然地基上的淺基礎(chǔ)

【第16次課】教學(xué)目的：通過本次課教學(xué)使學(xué)生掌握沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)重點(diǎn)：沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)難點(diǎn)：沉井的施工措施。板書 解說第四章 沉井基本及地下持續(xù)墻第一節(jié) 沉井的基本概念、作用及合用條件概念： 沉井是井筒狀的構(gòu)造物(圖4-1)。它是以井內(nèi)挖土，依托自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后通過混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁敦臺(tái)或其他構(gòu)造物的基本（圖4-2）。長(zhǎng)處： 埋置深度可以很大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載;沉井既是基本，又是施工時(shí)的擋土和擋水圍堰構(gòu)造物，施工工藝并不復(fù)雜 (圖4-3)。同步，沉井施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物影響較小且內(nèi)部空間可資運(yùn)用，因而常用作為工業(yè)建筑物特別是軟土中地下建筑物的基本，也常用作為礦用豎井、地下油庫等。缺陷： 施工期較長(zhǎng)，對(duì)粉細(xì)砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，導(dǎo)致沉井傾斜，沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大，均會(huì)給施工請(qǐng)來一定困難。合用： 1上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力局限性，做擴(kuò)大基本開挖工作量大，以及支撐困難，但在一定深度下有好的持力層，采用沉井基本與其她深基本相比較，經(jīng)濟(jì)上較為合理時(shí);2 在山區(qū)河流中，雖然土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基本施工時(shí); 3 巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深;采用擴(kuò)大基本施工圍堰有困難時(shí)。板書 解說第二節(jié) 沉井的類型和構(gòu)造一、沉井的分類(一)按沉井施工措施的分類1 一般沉井 指就地制造下沉的沉井，這種沉井是在基本設(shè)計(jì)的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基本位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。2 浮運(yùn)沉井 在深水地區(qū)筑島有困難或不經(jīng)濟(jì)，或有礙通航，當(dāng)河流流速不大時(shí)，可采用岸邊澆筑浮運(yùn)就位下沉的措施，此類沉井稱為浮運(yùn)沉井或浮式沉井。(二)按沉井的形狀的分類1按沉井的平面形狀 圓形沉井 矩形沉井 圓端形沉井2按沉井的立面形狀豎直式傾斜式臺(tái)階式等(圖4-5)。(三)按沉井的建筑材科的分類1 混凝土沉井 2 鋼筋混凝士沉井 3 竹簡(jiǎn)混凝土沉井 贛江大橋4 鋼沉井板書 解說二、沉井基本的構(gòu)造(一)沉井的輪廓尺寸平面形狀 墩(臺(tái))底部的形狀。矩形沉井 矩形或圓端形墩（沉井的長(zhǎng)邊與短邊之比不適宜不小于3）方形或圓形沉井 墩的長(zhǎng)寬比較為接近沉井頂面尺寸為墩(臺(tái))身底部尺寸加襟邊寬度。襟邊寬度不適宜不不小于0.2m，也不適宜不不小于沉井全高的1/50，浮運(yùn)沉井不不不小于0.4m。沉井的高度須根據(jù)上部構(gòu)造，水文地質(zhì)條件及各土層的承載力等定出墩底標(biāo)高相沉井基本底面的埋置深度后擬定。高的沉井應(yīng)分節(jié)制造和下沉，每節(jié)高度不適宜不小于5m，對(duì)底節(jié)沉井若是在松軟土層中下沉?xí)r，還不應(yīng)不小于沉井寬度的0.8倍。若底節(jié)沉井高度過高，沉井過重，會(huì)給制模、板書 解說筑島時(shí)島面解決、抽除墊木下沉等帶來困難。(二)沉井的一般構(gòu)造1井壁井壁是沉井的主體部分。它在沉井下沉過程中起擋土、擋水及運(yùn)用自身重量克服土與井壁之間的摩阻力的作用。當(dāng)沉井施工完畢后，它就成為基本或基本的一部分而將上部荷載傳到地基。因此，井壁必須具有足夠的強(qiáng)度和一定的厚度。根據(jù)井壁在施工中的受力狀況，可以在井壁內(nèi)配備豎向及水平向鋼筋，以增長(zhǎng)井壁強(qiáng)度。井壁厚度按下沉需要的自重，自身強(qiáng)度以及便于取土和清基等因素而定，一般為0.80一1.20m。鋼筋混凝土薄壁沉井可不受此限制。井壁的混凝土標(biāo)號(hào)不低于15號(hào)。2刃腳井壁下端形如楔狀的部分稱為刃腳。其作用是在沉井白重作用下易于切土下沉。刃腳底面(踏面)寬度一般為0.1一0.2m，對(duì)軟土可合適放寬。下沉深度大，且土質(zhì)較硬，刃腳底面應(yīng)以型鋼(角鋼或槽鋼)加強(qiáng)(圖4-7)，以防刃腳損壞。刃腳內(nèi)側(cè)斜面與水平面的夾角應(yīng)不小于45°。刃腳高度視井壁厚度、便于抽除墊木而定，一般在1.Om以上。由于刃腳在沉井下沉過程中受力較板書 解說集中，故刃腳宜采用20號(hào)以上的鋼筋混凝土制成。3隔墻沉井長(zhǎng)寬尺寸較大，應(yīng)在沉井內(nèi)設(shè)立隔墻，以加強(qiáng)沉井的剛度，使井壁的撓曲應(yīng)力減小，其厚度一般不不小于井壁。隔墻底面應(yīng)高出刃腳底面0.5m以上，避免隔墻下的土頂住沉井而阻礙下沉。也可在刃腳與隔墻聯(lián)結(jié)處設(shè)立埂肋加強(qiáng)刃腳與隔墻的連結(jié)。如為人工挖土，在隔墻下端應(yīng)設(shè)立過人孔，便于工作人員井孔間往來。4井孔井孔是挖土排士的工作場(chǎng)合和通道。井孔尺寸應(yīng)滿足施工規(guī)定，寬度(直徑)不適宜不不小于3m。井孔布置應(yīng)對(duì)稱于沉井中心軸，便于對(duì)稱挖土使沉井均勻下沉。5凹槽凹槽設(shè)在井孔下端近刃腳處，其作用是便封底混凝土與井壁有較好的接合，封底混凝土底面的反力更好的傳給井壁(如井孔所有填妥的實(shí)心沉井也可不設(shè)凹槽)。凹槽深度約0.150.25m，高約1.0m。6射水管當(dāng)沉井下沉深度大，穿過的土質(zhì)又較好，估計(jì)下沉?xí)a(chǎn)生困難時(shí)，可在井壁中預(yù)埋射水管組。射水管應(yīng)均勻布置，以利于控制水壓和水量來調(diào)節(jié)下沉方向。一般水壓不不不小于600kPa。如使用泥漿潤(rùn)滑套施工措施時(shí)，應(yīng)有預(yù)理的壓射泥漿管路。7封底和蓋板沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高進(jìn)行清基后，便澆筑封底混凝土?；炷吝_(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，可從井孔中抽干水并填滿混凝土或其他圬工材料。如井孔中不填料或僅填以砂礫則須在沉井頂面寬鋼筋混凝土蓋板。封底混凝土底面承受地基土和水的反力，這就規(guī)定封底混凝土有一定的厚度(可由應(yīng)力驗(yàn)算決定)，其厚度根據(jù)經(jīng)驗(yàn)也可取不不不小于井孔最小邊長(zhǎng)的L5倍。封底混凝土頂面應(yīng)高出刃腳根部不不不小于0.5m，并灌溉到凹槽上端。封底混凝土標(biāo)號(hào)對(duì)巖石地基用15號(hào);一般地基用20號(hào)。蓋板厚度一般為L(zhǎng)52.0m。井孔中充填的混凝土，其標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于10號(hào)。板書 解說(三)浮運(yùn)沉井的構(gòu)造1不帶氣筒的浮運(yùn)沉井合用： 水下太深、流速不大、河床較平、沖刷較小的自然條件。施工： 一般在岸邊制造，通過滑道拖拉下水，浮運(yùn)到墩位，再接高下沉到河床。這種沉井可用鋼、木、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)及水泥等材料組合。鋼絲網(wǎng)水泥薄壁沉井：是由內(nèi)、外壁構(gòu)成的空心井壁沉井，這是制造浮運(yùn)沉井較好的措施，具有施工以便、節(jié)省鋼材等長(zhǎng)處。沉井的內(nèi)壁、外壁及橫隔板都是鋼筋鋼絲網(wǎng)水泥制成。做法是將若干層鋼絲網(wǎng)均勻地鋪設(shè)在鋼筋網(wǎng)的兩側(cè)，外面涂抹不低于40號(hào)的水泥砂漿，使它布滿鋼筋網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)之間的間隙并形成厚1一3mm的保護(hù)層。圖4-8是鋼絲網(wǎng)水泥薄壁浮運(yùn)沉井的一種形式。板書 解說帶臨時(shí)底板的浮運(yùn)沉井：底板一般是在底節(jié)的井孔下端刃腳處設(shè)立的木質(zhì)底板及其支撐，底板的構(gòu)造應(yīng)保證其水密性、能承受工作水壓并便于拆除。帶底板的浮運(yùn)沉井就位后，即可接高井壁使其逐漸下沉，沉到河床后向井孔充水到與外面水面齊平，即可拆除臨時(shí)底板。這種帶底板的浮運(yùn)沉井與筑馬法、圍堰法施工相比，可以節(jié)省大量工程量，施工速度也較快。2帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井合用： 水深流急的巨型沉井。圖4-9為一帶鋼氣筒的圓形浮運(yùn)沉井構(gòu)造圖。它重要由權(quán)壁的沉井底節(jié)、單壁鋼殼、鋼氣筒等構(gòu)成。雙壁鋼沉井底節(jié)是一種可以自浮于水中的殼體構(gòu)造;底節(jié)以上的井壁采用單壁鋼殼，它一般由6mm厚的鋼板及若干豎向肋骨角鋼構(gòu)成，并以水平圓環(huán)作承受壁外水壓時(shí)的支撐，鋼殼沿高度可分為幾節(jié)，在接高時(shí)拼焊，單壁鋼殼既是防水構(gòu)造，又是接高時(shí)灌注沉井外圈混凝土的模板一部分;鋼氣筒是沉井內(nèi)部的防水構(gòu)造，它根據(jù)壓縮空氣排開氣筒內(nèi)的水提供浮式沉井在接高過程中所需的浮力。同步在懸浮下沉中可以通過在氣筒充氣或放氣及不同氣筒內(nèi)的氣壓調(diào)節(jié)使沉井可以上浮、下沉及調(diào)正偏斜，落入河床后如偏移過大·還可將氣筒所有充氣，使沉井重新浮起，定位下沉。當(dāng)采用低樁承合而圍水挖基澆筑承具有困難時(shí);當(dāng)沉井刃腳遇到傾斜較大的巖層或在沉井范疇內(nèi)地基土軟硬不均而水深較大時(shí)可采用上面是沉井下面是樁基的混合式基本，或稱組合式沉井。施工時(shí)按設(shè)計(jì)尺寸做成沉井，下沉到預(yù)定標(biāo)高后，進(jìn)行澆筑封底混凝土和承臺(tái)，在井內(nèi)其上預(yù)留孔位鉆孔灌注成樁。這種混合式沉井既有圍水擋土作用，又作為鉆孔惦的護(hù)筒，還作為樁基的承臺(tái)(請(qǐng)參閱第三章樁基本有關(guān)沉井結(jié)合法的內(nèi)容，板書 解說第三節(jié) 沉井的施工一、旱地上沉井的施工(圖4-10)1整平場(chǎng)地2制造第一節(jié)沉井3拆模及抽墊4挖土下沉5接高沉井6筑井頂圍堰7地基檢查和解決8封底、充填井孔及澆筑頂蓋 二、水中沉井的施工1筑島法水流速不大，水深在3或4m以內(nèi)，可用水中筑島的措施(圖4-12)。筑島材料為砂或礫石，周邊用草袋圍護(hù)，如水深較大可作圍堰防護(hù)。島面應(yīng)比沉井周邊寬出2m以上，作為護(hù)道，并應(yīng)高出施工最高水位0.5m以上。砂島地基強(qiáng)度應(yīng)符合規(guī)定，然后在島上澆筑沉井。如筑島壓縮水面較大，可采用鋼板樁圍堰筑島。水深較大，如超過10m時(shí)，筑島法很不經(jīng)濟(jì)，且施工也困難，可改用浮運(yùn)法施工。沉井在岸邊做成，運(yùn)用在岸邊鋪成的滑道滑入水中(圖4-13)，然后用繩索引到設(shè)計(jì)墩位。沉井井壁可做成空體形式或采用其他措施（如帶木底或裝上鋼氣筒)使沉井浮于水上，也可以在船塢內(nèi)制成用浮船定位和吊放下沉或運(yùn)用潮汐，水位上漲浮起，再浮運(yùn)至設(shè)計(jì)位置。沉井就位后，用水或混凝土灌入空懷、徐徐下沉直至河底?；蛞劳性趹腋顟B(tài)下接長(zhǎng)沉井及填充混凝土使它逐漸下沉，這時(shí)每個(gè)環(huán)節(jié)均需保證沉井自身足夠的穩(wěn)定性。沉井刃腳切入河床一定深度后，可按前述下沉措施施工。三、沉井下沉過程中遇到的問題及解決1沉井發(fā)生傾斜和偏移偏斜因素： 土島表面松軟，使沉井下沉不均，河底土質(zhì)軟硬不勻;挖土板書 解說不對(duì)稱;井內(nèi)發(fā)生流砂，沉井忽然下沉，刃腳遇到障礙物頂住而禾及時(shí)發(fā)現(xiàn);井內(nèi)挖除的土堆壓在沉井外一側(cè)，沉井受壓偏移或水流將沉井一側(cè)土沖空等。沉井偏斜大多數(shù)發(fā)生在沉井下沉不深的時(shí)候，下沉較深時(shí)，只要控制得好，發(fā)生傾斜較少。糾正措施： 在沉井高的一側(cè)集中挖土;在低的一側(cè)回填砂石;在沉井高的一側(cè)加重物或用高壓射水沖松土層;必要時(shí)可在沉井頂面施加水平力扶正。糾正沉井中心位置發(fā)生偏移的措施是先使沉井傾斜，然后均勻除土，使沉井底中心線下沉至設(shè)計(jì)中心線后，再進(jìn)行糾偏。在刃腳遇到障礙物的狀況，必須予以清除后再下沉。清除措施可以是人工排除，如遇樹根或鋼材可鋸斷或燒斷，遇大孤石宜用少量炸藥炸碎，以免損壞刃腳。在不能排水的狀況下，由潛水工進(jìn)行水下切割或水下爆破。2沉井下沉困難因素： 沉井自身重力克服不了井壁摩阻力，或刃腳下遇到大的障礙物所致。解決措施：（1）增長(zhǎng)沉井自重 可提前澆筑上一節(jié)沉井，以增長(zhǎng)沉井自重，或在沉井頂上壓重物(如鋼軌、鐵塊或砂袋等，迫使沉井下沉。對(duì)不排水下沉的沉井，可以抽出井內(nèi)的水以增長(zhǎng)沉井自重，用這種措施要保證土不會(huì)產(chǎn)生流砂現(xiàn)象。(2)減小沉井外壁的摩阻力。減小沉井外壁摩阻力的措施是:可以將沉井設(shè)計(jì)成階梯形、鐘形，或在施工中盡量使外壁光滑;亦可在井壁內(nèi)理設(shè)高壓射水管組，運(yùn)用高壓水流沖松井壁附近的土，且水流沿井壁上升而潤(rùn)滑井壁，便沉井摩阻力減小;以上幾項(xiàng)措施在設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)考慮。在刃腳下挖空的狀況，可采用炸藥，運(yùn)用炮震使沉井下沉，這種措施對(duì)沉井快沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)效果較好，但要避免震壞沉井，放用藥量要少，次數(shù)不適宜太多。 【思考題】1沉井基本與樁基本的荷載傳遞有何區(qū)別?2沉井基本有什么特點(diǎn):3沉井在施工中會(huì)浮現(xiàn)哪些問題，應(yīng)如何解決4泥漿潤(rùn)滑套的特點(diǎn)和作用是什么?【第17次課】教學(xué)目的：通過本次課教學(xué)使學(xué)生掌握沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)重點(diǎn)：沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)難點(diǎn)：沉井的施工措施。板書 解說四、泥漿潤(rùn)滑套與壁后壓氣沉井施工法l泥漿潤(rùn)滑套泥漿潤(rùn)滑套： 把配備的泥漿灌注在沉井井壁周邊，形成井壁與泥漿接觸。作用： 對(duì)沉井壁起潤(rùn)滑作用，它與井壁間摩阻力僅35KPa大大減少了井壁摩阻力一般粘性土對(duì)井壁摩阻力為2550KPa，砂性土為1225Kpa。長(zhǎng)處： 提高沉井下沉的施工效率，減少井壁的圬土數(shù)量，加大了沉井的下沉深度，施工中沉井穩(wěn)定性好。泥漿配合比： 應(yīng)使泥漿性能具有良好的固壁性、觸變性和膠體穩(wěn)定性。一般采用的泥漿配合比(重量比)為粘土35%45%，水55%65%，另加分散劑碳酸鈉0.4%0.6%，其中粘土或粉質(zhì)粘土規(guī)定塑性指數(shù)不不不小于15，含砂率不不小于6%(泥漿的性能指標(biāo)以及檢測(cè)措施可參見有關(guān)施工技術(shù)手冊(cè))。泥漿潤(rùn)滑套的構(gòu)造：射口擋板： 用角鋼或鋼板彎制，置于每個(gè)泥漿射出口處固定在井壁臺(tái)階上(見圖4-14)，它的作用是避免泥漿管射出的泥漿百?zèng)_土壁而起緩沖作用，避免士壁局部坍落堵塞射漿口。地表圍圈： 埋設(shè)在沉井周邊保護(hù)泥漿的圍壁(圖4-15)。它的作用是沉井下沉?xí)r避免土壁坍落;保持一定數(shù)量的泥漿儲(chǔ)存量以保證在沉井下沉過程中泥漿補(bǔ)充到新導(dǎo)致的空隙內(nèi);通過泥漿在圍圈內(nèi)的流動(dòng)，調(diào)節(jié)各壓漿管出漿的不均衡。地表圍圈的寬度即沉井臺(tái)階的寬度，其高度一般在1.52.0m左右，頂面高出地面或島面約板書 解說0.5m，圈頂面宜加蓋?？捎媚景寤蜾摪逯谱?。壓漿管： 根據(jù)井壁的厚度有內(nèi)營(yíng)法和外管法兩種。厚壁沉井多采用內(nèi)營(yíng)法(圖4-14)，薄壁沉井宜采用外管法(圖4-16)。2壁后壓氣沉井法壁后壓氣沉井法也是減少下沉?xí)r井壁摩阻力的有效措施。它是通過對(duì)沿井壁內(nèi)周邊預(yù)埋的氣管中噴射高壓氣流，氣流沿噴氣孔射出再沿沉井外壁上升，形成一圈壓氣層(又稱空氣幕)式井壁周邊土松動(dòng)。減少井壁摩阻力，使沉井順利下沉。 施工時(shí)壓氣管分層分布設(shè)立，豎管可用塑料管或鋼管，水平環(huán)管剛采用直徑25mm的硬質(zhì)聚氯乙烯管，沿井壁外緣埋設(shè)。每層水平環(huán)管可按四角分為四個(gè)區(qū)，以便分別壓氣調(diào)節(jié)沉井傾斜，壓氣沉井所需的氣壓可取靜水壓力的2.5倍。與泥漿潤(rùn)滑套相比，壁后壓氣沉井法在停氣后即可恢復(fù)土對(duì)井壁的摩阻的，下沉量易于控制，且所需施工設(shè)備簡(jiǎn)樸，可以水下施工，經(jīng)濟(jì)效果好。現(xiàn)覺得在一般條件下較泥漿潤(rùn)滑套更為以便，它合用于細(xì)、粉砂類土和粘性土中。但設(shè)計(jì)措施和施工措施尚待積累更多的資料。第四節(jié) 沉井的設(shè)計(jì)與計(jì)算沉井 施工完畢后 是構(gòu)造物的基本 按基本的規(guī)定進(jìn)行各項(xiàng)驗(yàn)算施工過程中 是擋土、擋水 沉井自身進(jìn)行構(gòu)造設(shè)計(jì)和計(jì)算一、沉井作為整體深基本的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)根據(jù)： 上部構(gòu)造特點(diǎn)、荷載大小以及水文、地質(zhì)狀況，結(jié)合沉井的構(gòu)造規(guī)定及施工措施。設(shè)計(jì)內(nèi)容： 擬定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后進(jìn)行沉井基本的計(jì)算。計(jì)算措施： 1）按淺基本設(shè)計(jì)計(jì)算規(guī)定，分別驗(yàn)算地基強(qiáng)度、沉井基本的穩(wěn)定性和沉降，使它符合容許值的規(guī)定。2）當(dāng)沉井基本埋置深度較大時(shí)，由于埋置在上體內(nèi)較深，不可忽視沉井周邊土體對(duì)沉井的約束作用，因此在驗(yàn)算地板書 解說基應(yīng)力。變形及沉井的穩(wěn)定性時(shí)，需要考慮基本側(cè)面土體彈性抗力的影響。計(jì)算基本假定：1 地基上作為彈性變形介質(zhì)，水平向地基系數(shù)隨深度成正比例增長(zhǎng);2 不考慮基本與上之間的粘著力和摩阻力;3 沉井基本的剛度與土的剛度之比可覺得是無限大。(一)非巖石地基上沉井基本的計(jì)算沉井基本受到水平力H及偏心豎向力N作用時(shí)(圖4-17a)，為了討論以便，可以把這些外力轉(zhuǎn)變?yōu)橹行暮奢d和水平力的共同作用，轉(zhuǎn)變后的水平力H距離基底的作用高度從（圖4-17b）為 （4-1）先討論沉井在水平力H作用下的狀況。由于水平力的作用，沉井將環(huán)繞位于地面下Z。深度處的A點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)角(圖4-18)，地面下深度Z處沉井基本產(chǎn)生的水平位移曲和土的橫向抗力分別為 （4-2）板書 解說 （4-3a）式中：Z.0 轉(zhuǎn)動(dòng)中心A離地面的距離;Cz 深度Z處水平向的地基系數(shù)，Cz=mZ0 (kN/m3)，m為地基比例系數(shù)(kN/m。)將G值代大武(4-3a)得 （4-3b）從式(4-3b)可見，土的橫向抗力沿深度為二次拋物線變化。 基本底面處的壓應(yīng)力，考慮到該水平面上的豎向地基系數(shù)G不變，故其壓應(yīng)力圖形與基本豎向位移圖相似。故（4-4）式中C0(見表3-16注)不得不不小于10m0，d為基底寬度或直徑。在上述三個(gè)公式中，有兩個(gè)未知數(shù)Z。和w，規(guī)定解其值，可建立兩個(gè)平衡方程式:X=0 （4-5）M=0 （4-6）式中b1為基本計(jì)算寬度，按第三章中“m法”計(jì)算，w為基底的截面模量。對(duì)上二式進(jìn)行聯(lián)立解，可得 （4-7） （4-8）板書 解說或 式中： 為深度h處沉井側(cè)面的水平向地基系數(shù)與沉井底面的豎向地基系數(shù)的比值，其中m、m。按第三章有關(guān)規(guī)定采用將式（4-7）(4-8)代入式（4-3）及式（4-4）得 （4-9） （4-10）當(dāng)有豎向荷載N及水平力H同步作用時(shí)(圖4-18)則基底邊沿處的壓應(yīng)力為 （4-11）式中A。為基本底面積。離地面或最大沖刷線如下Z深度處基本截面上的彎矩(圖4-18)，為 （4-12）板書 解說(二)基底嵌入基巖內(nèi)的計(jì)算措施若基底嵌入基巖內(nèi)，在水平力和豎直偏心荷載作用下，可覺得基底不產(chǎn)生水平位移，則基本的旋轉(zhuǎn)中心A與基底中心相吻合，即Z0=h，為一已知值(圖4-19)。這樣，在基底嵌人處便存在一水平阻力P，由于P力對(duì)基底中心軸的力臂很小，一般可忽視P對(duì)A點(diǎn)的力矩。當(dāng)基本有水平力H作用時(shí)，地面下Z深度處產(chǎn)生的水平位移M和土的橫向抗力zx分別為 （4-13） （4-14）基底邊沿處的豎向應(yīng)力為 （4-15）巖石的C0值可按表3-17查用。上述公式中只有一種末知數(shù)，故只需建立一種彎矩平衡方程便可解出值。板書 解說MA=0 （4-16）解上式得 （4-17）式中 將tg代入式（4-14）（4-15）得 （4-18） （4-19）基底邊沿處的應(yīng)力為 （4-20）根據(jù)X=0可以求出嵌人處未知的水平阻力P板書 解說 （4-21）地面如下Z深度處基本截面上的彎矩為 （4-22）(三) 墩臺(tái)頂面的水平位移基本在水平力和力矩作用下，墩臺(tái)頂面會(huì)產(chǎn)生水平位移，它由地面處的水平位移Z0tg，地面到墩臺(tái)頂范疇機(jī)h2的水平移h2tg，在h2范疇內(nèi)墩合身彈性撓曲變形引起的墩臺(tái)頂水平位移0，三部分構(gòu)成。 （4-23）考慮到轉(zhuǎn)角一般均很小，令tg=不會(huì)產(chǎn)生多大的誤差。另一方面，由于基本的實(shí)際剛度并非無窮大，而剛度對(duì)墩臺(tái)頂?shù)乃轿灰剖怯杏绊懙?。故需考慮實(shí)際剛度對(duì)地面處水平位移的影響及對(duì)地面處轉(zhuǎn)角的影響，用系數(shù)K1及K2表達(dá)。K1、K2是h，/h的函數(shù)，其值可按表4-1查用。因此，式(4-23)可寫成 （4-24）或?qū)χС性趲r石地基上的墩臺(tái)頂面水平位移為 （4-25）(四)驗(yàn)算1基底應(yīng)力驗(yàn)算式(4-11)及式（4-20）所計(jì)算出的最大壓應(yīng)力不應(yīng)超過沉井底面處土的容許壓應(yīng)力。板書 解說 （4-26）2橫向抗力驗(yàn)算由式(4-9)，(4-18)計(jì)算出的zx，值應(yīng)不不小于沉井周邊土的極限抗力值，否則不能考慮基本側(cè)向上的彈性抗力，其計(jì)算措施如下：當(dāng)基本在外力作用下產(chǎn)生位移時(shí)，在深度Z處基本一側(cè)產(chǎn)生積極上壓力強(qiáng)度Pa而被擠壓一側(cè)土就受到被動(dòng)土壓力強(qiáng)度Pp，故其極限抗力，以土壓力體現(xiàn)為 （4-27）由朗金土壓力理論可知 （4-28）代入式（4-27）整頓后 （4-29）式中為土的容重，和c分別為土的內(nèi)摩擦角和粘聚力。考慮到橋梁構(gòu)造性質(zhì)和荷載狀況，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)懂得浮現(xiàn)最大的橫向抗力大體在Z=h/3和Z=h處，將考慮的這些值代入式(4-29，便有下列不等式 （4-30）板書 解說 （4-31）式中：（h/3）x相應(yīng)于Z=h/3深度處的土橫向抗力;hx 相應(yīng)于Z=h深度處的土橫向抗力，h為基本的理量深度;1 取決于上部構(gòu)造形式的系數(shù)，一般取1=1，對(duì)于拱橋1=0.7;2 考慮恒載對(duì)基本底面重心所產(chǎn)生的彎矩Mg在總彎矩M中所占比例的系數(shù)，即2=1-0.8Mg/M3墩臺(tái)頂面水平位移驗(yàn)算橋梁墩臺(tái)設(shè)計(jì)時(shí)，除應(yīng)考慮基本沉降外，往往還需要檢查由于地基變形和墩合身的彈性水平變形所產(chǎn)生的墩臺(tái)頂面的彈性水平位移?，F(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：墩臺(tái)頂面的水平位移應(yīng)符合下列規(guī)定：0.5L(cm)，式中L為相鄰跨中最小跨的跨度(m)，當(dāng)跨度上<25m時(shí)，按25m計(jì)算。【第18次課】教學(xué)目的：通過本次課教學(xué)使學(xué)生掌握沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)重點(diǎn)：沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)難點(diǎn)：沉井的施工措施。板書 解說二、沉井施工過程中的構(gòu)造強(qiáng)度計(jì)算從底節(jié)沉井拆除墊木，直至上部構(gòu)造修筑完畢開始使用，以及營(yíng)運(yùn)過程中沉井均受到不同外力的作用。因此，沉井的構(gòu)造強(qiáng)度必須滿足各階段最不利受力狀況的規(guī)定。根據(jù)公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范(JTJ023-85)，鋼筋混凝土受彎構(gòu)件施工階段應(yīng)力驗(yàn)算可采用容許應(yīng)力法。因此在下列有關(guān)鋼筋混凝土構(gòu)造強(qiáng)度驗(yàn)算中除沉井封底與頂蓋一部分計(jì)算外，均采用容許應(yīng)力法。針對(duì)沉井各部分在施工過程中的最不利受力狀況，一方面擬出相應(yīng)的計(jì)算圖式，然后計(jì)算截面應(yīng)力，進(jìn)行必要的配筋，保證井體構(gòu)造在施工各階段中的強(qiáng)度和穩(wěn)定。 (一)沉井自重下沉驗(yàn)算為了便沉井能在自重下順利下沉，沉井重力(不排水下沉者應(yīng)扣除浮力)應(yīng)不小于土對(duì)井壁的摩阻力，將兩者之比稱為下沉系數(shù)，規(guī)定 （4-32）式中：K 下沉系數(shù)，應(yīng)根據(jù)土類別及施工條件取不小于l的數(shù)值;Q 沉井自重（KN）;T 土對(duì)井壁的總摩阻力當(dāng)不能滿足式(4-32)規(guī)定期，可選擇下列措施直至滿足規(guī)定：加大井壁厚度或調(diào)節(jié)取土井尺寸；如為不排水下沉者，則下沉者到一定深度后可采用排水下沉；增長(zhǎng)附加荷載或射板書 解說水助沉;采用泥漿潤(rùn)滑套或壁后壓氣法等措施。(二)第一節(jié)(底節(jié))沉井的豎向撓曲驗(yàn)算第一節(jié)沉井在抽除墊木及挖土下沉過程中，沉井可按承受自重的梁計(jì)算井壁產(chǎn)生的豎向撓曲應(yīng)力。如撓曲應(yīng)力超過了沉井材料的容許限值，就應(yīng)增長(zhǎng)第一節(jié)沉井高度或在井壁內(nèi)設(shè)立橫向鋼筋，以避免沉井豎向開裂。 驗(yàn)算時(shí)應(yīng)采用的第一節(jié)沉井的支承點(diǎn)位置與沉井的施工措施有關(guān)，現(xiàn)分別敘還如下：1排水挖土下沉由于沉井是排水挖土下沉，因此不管在抽除刃腳下墊木以及在整個(gè)挖土下沉過程中，都能較好地控制沉井的支承點(diǎn)。為了使井體撓曲應(yīng)力盡量小些，支點(diǎn)距離可以控制在最有利的位置處。對(duì)矩形及圓端形沉井而言，是使其支點(diǎn)和跨中點(diǎn)的彎矩大體相等。如沉井長(zhǎng)寬比不小于支點(diǎn)設(shè)在長(zhǎng)邊上，支點(diǎn)間距可采用0.7L，L為沉井長(zhǎng)度如(圖4-20a)，以此驗(yàn)算沉井井壁頂部和下部彎曲抗拉的強(qiáng)度，避免開裂。圓形沉井四個(gè)支點(diǎn)可布置在兩個(gè)互相垂直線上的端點(diǎn)處。2不排水挖土下沉由于井孔中有水，挖土也許不均勻，支點(diǎn)設(shè)立也難控制，沉井下沉過程中也許會(huì)浮現(xiàn)最不利的支承狀況。對(duì)矩形及圓端形沉井，支點(diǎn)在長(zhǎng)邊的中點(diǎn)上，如圖4-20b)，另一種狀況支點(diǎn)在四個(gè)角上，如圖4-20c);對(duì)于圓形沉井，兩個(gè)支點(diǎn)位于始終徑上。圖4-20a)和b)狀況使沉井成為一懸臂梁，在支點(diǎn)處，沉井頂部也許產(chǎn)生豎向開裂;而圖4-20c)使沉井成為一簡(jiǎn)支梁，跨中彎矩最大，也許沉井下部豎向開裂。兩種狀況均應(yīng)對(duì)長(zhǎng)邊跨中附近最小截面上下緣進(jìn)行驗(yàn)算。若底節(jié)沉井內(nèi)隔墻的跨度較大，還需驗(yàn)算內(nèi)隔墻的抗拉強(qiáng)度。內(nèi)隔墻最不利的受力狀況是下部土已挖空，第二節(jié)沉井的內(nèi)墻已澆筑，但未凝固，這時(shí)，內(nèi)隔墻成為兩端支承在井壁上的梁，承受了自身重量以及上部第二節(jié)沉井內(nèi)隔墻如模板等重量。如驗(yàn)算成果也許使內(nèi)隔墻下部產(chǎn)生豎向開裂，應(yīng)采用措施，或布置水平向鋼筋，或在澆筑第二節(jié)沉板書 解說井時(shí)內(nèi)隔墻底部回填砂石并夯實(shí)，使荷載傳至填土上。(三) 沉井刃腳受力計(jì)算沉井在下沉過程中，刃腳受力較為復(fù)雜，刃腳切入土中時(shí)受到向外彎曲應(yīng)力，挖空刃腳下的土?xí)r，刃腳又受到外部土、水壓力作用而向內(nèi)彎曲。從構(gòu)造上來分析，可覺得刃腳把一部分力通過自身作為懸壁梁的作田傳到刃腳根部，另一部分由自身作為一種水平的閉合框架作用所承當(dāng)，因此，可以把刃腳當(dāng)作在平面上是一種水平閉合框架，在豎向是一種固定在井壁上的懸臂梁。水平外力的分派系數(shù)，如根據(jù)懸臂及水平框架兩者的變位關(guān)系及其她某些假定得到：刃腳懸臂作用的分派系數(shù)為 （4-33）刃腳框架作用的分派系數(shù)為 （4-34）式中：L1 支承于隔墻間的井壁最大計(jì)算跨度;L2 支承于隔墻間的井壁最小計(jì)算跨度;hk 刃腳斜面部分的高度。水平外力按上面兩個(gè)分派系數(shù)數(shù)分派，只合用于內(nèi)隔墻底面高出刃腳底面不超過0.5m，或不小于0.5m而垂直埂肋的狀況。否則，所有水平力應(yīng)由懸臂作用承當(dāng)，即=1.0。刃腳不再起水平框架作用，但仍應(yīng)按構(gòu)造規(guī)定布置水平鋼筋，便能承受一定的正、負(fù)彎矩。外力通過上面的分派后來，就可以將刃腳受力狀況按豎、橫兩個(gè)方向來計(jì)算。1刃腳豎向受力分析(1) 刃腳向外撓曲的內(nèi)力計(jì)算 最不利狀況： 刃腳斜面上土的抵御力最大，而井壁外的土壓力及水壓力最小一般近似覺得在沉井下沉施工過程中，刃腳內(nèi)側(cè)切入土中深度約1.0m，上節(jié)沉井均已接上，且沉井上部露出地面或水面約板書 解說板書 解說一節(jié)沉井高度時(shí)較符合需要條件，為最不利狀況，以此來計(jì)算刃腳的向外撓曲彎矩。刃腳高度范疇內(nèi)的外力： 刃腳外側(cè)的積極土壓力及水壓力，沉井自重，土對(duì)刃腳外側(cè)的摩阻力，以及刃腳下土的抵御力。其計(jì)算圖式如圖4-21。1)作用在刃腳外側(cè)單位寬度上的土壓力及水壓力的合力為 （4-35）式中：pe2+w2 作用在刃腳根部處的土壓力及水壓力強(qiáng)度之和; pe3+w3 刃腳底面處的土壓力及水壓力強(qiáng)度之和;hk 刃腳高度。pe+w力的作用點(diǎn)(離刃腳根部的距離)為 （4-36）地面下深度hi處刃腳承受的土壓力ei可按朗金積極土壓力公式計(jì)算 （4-37）式中i為hi高度范疇內(nèi)土的平均容重，在水位如下應(yīng)考慮浮力, hi為計(jì)算位置至地面的距離。水壓力i的計(jì)算為i=whwi，其中w為水的容重，hwi為計(jì)算位置至水面的距離。水壓力是應(yīng)根據(jù)施工狀況和土質(zhì)條件計(jì)算的(可參照刃腳向內(nèi)撓曲驗(yàn)算時(shí)有關(guān)闡明)，為了避免計(jì)算所得土、水壓力值偏大而使驗(yàn)算措施偏于不安全，一般設(shè)計(jì)規(guī)范均規(guī)定了由式(4-35)算得的刃腳外側(cè)土、水壓力值不得不小于靜水壓力的70%，否則按靜水壓力的70%。2)作用在刃腳外側(cè)單位寬度上的摩阻力Ti可按下列二式計(jì)算，并取其較小者 （4-38）板書 解說 （4-39）式中：土與井壁間單位面積上的摩阻力，由表4-2查用;hk 刃腳高度;E 刃腳外側(cè)總的積極土壓力3)刃腳下抵御力的計(jì)算。刃腳下豎向反力R(取單位寬度)可按下式計(jì)算 （4-40）式中：q 為沿井壁周長(zhǎng)單位寬度上沉井的自重，在水下部分應(yīng)考慮水的浮力;T 為沉井入土部分單位寬度上的摩阻力。為求R的作用點(diǎn)，可將R分為v1及v2兩部分，然后根據(jù)圖4-21求得。圖中刃腳踏面寬度為a1，踏面下的反力假定為均勻分布，其合力用v1表達(dá)。假定刃腳斜面與水平面成角，斜面與土間的摩擦角為況。故作用在斜面上土反力的合力與斜面的垂直方向成角，斜面上反力成三角形分布，在地面處為o，將合力分解成豎直力v2及水平力H時(shí)，它們的應(yīng)力圖形也是呈三角形分布。因此， （4-41）R的作用點(diǎn)距井壁外側(cè)的距離為（4-42）式中：b2為刃腳內(nèi)側(cè)入土斜面在水平面上的投影長(zhǎng)度。根據(jù)力的平衡條件，從圖4-21可知 （4-43） （4-44） （4-45）其中2為土與刃腳斜面間的外摩擦角，一般定為300，刃腳斜面上水平反力H 作用點(diǎn)離刃腳底面1/3m。4)刃腳(單位寬度)自重g為(4-43) （4-46） 式中： 井壁厚度i 鋼筋混凝土刃腳的容重，不排水施工時(shí)應(yīng)扣除浮力。刃腳自重g的作用點(diǎn)至刃腳根部中心軸的距離 （4-47）求出以上各力的數(shù)值、方向及作用點(diǎn)后，再算出各力對(duì)刃腳根部中心軸的彎矩總和值M0豎向力N0及剪力Q，其算式為 （4-48） （4-49） （4-50）式中：MR、MH、Me+w、MT、Mg分別為反力R、土壓力及水壓力pe+w、橫向力H、刃腳底部的外側(cè)摩阻力T1以及刃腳自重g對(duì)刃腳根部中心軸的彎矩，其中作用在刃腳部分的各水平力均應(yīng)接規(guī)定考慮分派系數(shù)上述各式數(shù)值的正負(fù)號(hào)視具體狀況而定。根據(jù)M0、N0及Q值就可驗(yàn)算刃腳根部應(yīng)力并計(jì)算出刃腳內(nèi)側(cè)所需的豎向鋼筋用量。一般刃腳鋼筋截面積不適宜少于刃腳跟部截面積的0.1%，刃腳的豎直鋼筋應(yīng)伸入根部以上0.5L1(L1為支承于隔墻間的井 最大計(jì)算跨跨度)。(2)刃腳向內(nèi)撓曲的內(nèi)力計(jì)算最不利狀況： 沉井已下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，刃腳下的土已挖空而尚未澆筑封底混凝土(圖4-22)，這時(shí)，將刃腳作為根部固定在井壁的懸板書 解說臂梁，計(jì)算最大的向內(nèi)彎矩。作用在刃腳上的力： 刃腳外側(cè)的土壓力、水壓力、摩阻力以及刃腳自身的重力。計(jì)算措施： 同前。但計(jì)算水壓力應(yīng)注意根據(jù)施工實(shí)際狀況，現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范考慮到一般的狀況及從安全出發(fā)規(guī)定不排水下沉沉井，井壁外側(cè)水壓力值以內(nèi)水壓力值以50%計(jì)算，或按施工也許浮現(xiàn)的水頭差計(jì)算。若為排水下沉沉井，對(duì)不透水土，可按靜水壓力70%計(jì)算，在透水性土中，可按靜水壓力的100%計(jì)算。計(jì)算所得各水平外力均應(yīng)接規(guī)定考慮分派系數(shù)。根據(jù)外力值計(jì)算出對(duì)刃腳根部中心軸的彎矩、豎向力及剪力后，并以此求出刃腳外壁的鋼筋用量。同樣，刃腳鋼筋截面積不適宜少于刃腳恨部截面積的0.1%。刃腳的豎直鋼筋應(yīng)伸入刃腳恨部以上0.5L1。2刃腳水平鋼筋的計(jì)算最不利的狀況： 沉井已下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，刃腳下的土已挖空，尚未澆筑封底混凝土的時(shí)候。計(jì)算措施： 由于刃腳有懸臂作用及水平閉合框架的作用，故當(dāng)刃腳作為懸臂考慮時(shí)，刃腳所受水平力乘以而作用于框架的水平力應(yīng)乘以分派系數(shù)式（4-34)后，其值作為水平框架上的外力，由此求出框架的彎矩及軸向力值。再計(jì)算框架所需的水平鋼筋用量。 根據(jù)常用沉井水平框架的平面形式，現(xiàn)列出其內(nèi)力計(jì)算式，以供設(shè)計(jì)時(shí)參照。(1)單孔矩形框架(圖4-23)A點(diǎn)處的彎矩B點(diǎn)處的彎矩C點(diǎn)處的彎矩軸向力板書 解說式中：K=a/b，a為短邊長(zhǎng)度，b為長(zhǎng)邊長(zhǎng)度。(2)單孔圓端形(圖4-24)式中：K=L/r，r為圓心至圓端形井壁中心軸的距離。(3)雙孔矩形(圖4-25)板書 解說式中:K=a/b。(4)雙孔圓端形(圖4-26a) 板書 解說(5)圓形沉井(圖4-26b)圓形沉井，如在均勻土中平穩(wěn)下沉，受到周邊均布的水平壓力，則刃腳作為水平圓環(huán)，其任意截面上的內(nèi)力彎矩M=0，剪力Q=0，軸向壓力N=p×R，其中R為沉井刃腳外壁的半徑。如由于下沉過程中沉井發(fā)生傾斜或土質(zhì)的不均勻，都將使刃腳截面產(chǎn)生彎矩。因此應(yīng)根據(jù)實(shí)際狀況考慮水平壓力的分布。為了便于計(jì)算，可以對(duì)土壓力的分布作如下的假設(shè)：設(shè)在井壁(刃腳)的橫截面上互成90。兩點(diǎn)處的徑向壓力為PA、PB，計(jì)算PA時(shí)土的內(nèi)摩擦角可增大2.550，計(jì)算PB時(shí)減少2.5 5°，并假設(shè)其她各點(diǎn)的土壓力Pa按下式變化 pa=PA(1+sin)式中：=-1，=pB/pA(也可根據(jù)土質(zhì)不均勻狀況，覆蓋層厚度，直接擬定值，一般取1.5-2.5，。則作用在A、B截面上的內(nèi)力為NA=PA×r(1+0.785)MA=-0.149PAr2NB=PA×r(1+0.5)MB=0.137PAr2式中：NA、MA A截面上的軸向力和彎矩; NB、MB B截面(垂直于A截面)上的軸向力彎矩; r 井壁(刃腳)軸線的半徑。(四)井壁受力計(jì)算1.井壁豎向拉應(yīng)力驗(yàn)算沉井在下沉過程中，刃腳下的土已被挖空，但沉井上部被摩擦力較大的上體夾住(這一般在下部土層比上部土層軟的情板書 解說況下浮現(xiàn))，這時(shí)下部沉井呈懸掛狀態(tài)，井壁就有在自重作用下被拉斷的也許，因而應(yīng)驗(yàn)算井壁的豎向拉應(yīng)力。拉應(yīng)力的大小與井壁摩阻力分布圖有關(guān)，在判斷也許夾住沉井的土層不明顯時(shí)，呵近似假定沿沉井高度成例三角形分布(圖2-27)。在地面處摩阻力最大，而刃腳底面處為零。該沉井自重為G，h 為沉井的入土深度，U為井壁的周長(zhǎng)，為地面處井壁上的摩阻力，x為距刃腳底x處的摩阻力(圖4-27) 由于 （4-51）離刃腳底x處井壁的拉力為Sx，其值為 （4-52）為求得最大拉應(yīng)力令 （4-53）除沉井障礙物卡住的狀況以外，可用式(4-53)算出的拉應(yīng)力進(jìn)行驗(yàn)算，當(dāng)Smax不小于井壁污工材料容許限值時(shí)，應(yīng)布置必要的豎向受力鋼筋。對(duì)每市井壁接縫處的豎直拉力驗(yàn)算，可假定該處混凝土不承受拉應(yīng)力，所有由接縫處鋼筋承受。鋼筋的應(yīng)力應(yīng)不不小于0.75鋼筋原則強(qiáng)度，并須驗(yàn)算鋼筋錨固長(zhǎng)度。板書 解說2井壁橫向受力計(jì)算沉井下沉過程中，井壁始終受到水平向的土壓力及水壓力作用，因而應(yīng)驗(yàn)算井壁材料的強(qiáng)度。驗(yàn)算時(shí)是將井壁水平向截取一段作為水平框架來考慮，然后計(jì)算該框架的受力狀況(計(jì)算措施與刃腳框架計(jì)算同)。井壁截取位置應(yīng)是在刃腳根部(如圖4-28所示)。沉井的最不利下沉狀況是下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，刃腳下土已挖空而尚未封底，此時(shí)在c一c斷面(圖4-28)以上截取一段高度為井壁厚A的井壁作為水平框架。其上作用的水平荷載，除了該段井壁范疇內(nèi)的土、水壓力外，尚有刃腳作為懸臂作用傳來的水平剪力(其值等于刃腳向內(nèi)撓曲時(shí)受到的水平外力乘以分派系數(shù)。對(duì)于分布澆筑的沉井，整個(gè)沉井高度范疇的井壁厚度也許不一致，而依厚度變化提成數(shù)段。因此，除了應(yīng)驗(yàn)算接近刃腳根部以上處的井壁材料強(qiáng)度外，同步還應(yīng)驗(yàn)算備厚度變化段最下端處的單位高度的井壁作為水平框架的強(qiáng)度。并以此來控制該段全高的設(shè)計(jì)。這些水平框架所承受的水平力為該水平框架高度范疇內(nèi)的土壓力及水壓力，并不需乘以分派系數(shù)。采用泥漿潤(rùn)滑套的沉井，若臺(tái)階以上泥漿壓力不小于上述土壓力和水壓力之和，則井壁壓力應(yīng)按泥漿壓力計(jì)算。(五)混凝土封底及項(xiàng)蓋的計(jì)算1封底混凝土計(jì)算沉井封底混凝土的厚度應(yīng)根據(jù)基底承受的反力狀況而定。作用于封底混凝土的豎向反力可分為兩種狀況：一種是沉井水下封底后，在施工抽水時(shí)封底混凝土需承受基底水和地基土的向上反力；一種是空心沉井在使用階段，封底混凝土須承受沉井基本所有最不利荷載組合所產(chǎn)生的基底反力，如沉井井孔內(nèi)填砂或有水時(shí)，可扣除其重量。 封底混凝土厚度，可按下列兩種措施計(jì)算并取其控制者。1. 封底混凝土視為支承在凹槽或隔墻底面和刃腳上的底板，按周邊支承的雙向板(矩形或圓端形沉井，或圓板(圓形沉井，計(jì)算。底板與井壁的連接一般按簡(jiǎn)支承考慮，當(dāng)?shù)装迮c井壁有可靠的整體連接(由井壁內(nèi)預(yù)留鋼筋聯(lián)接等)時(shí)，板書 解說也可按彈性固定考慮。封底混凝土的厚度，可按下式計(jì)算: （4-54）式中：h1 封底混凝土的厚度(m); Mtm 在最大均布反力作用下的最大計(jì)算彎矩(kN·m)，按支承條件考慮的荷載系數(shù)可由構(gòu)造設(shè)計(jì)手冊(cè)直取;Rwj 混凝土彎曲抗拉極限強(qiáng)度; si 荷載安全系數(shù)，此處si=1.1；m 材料安全系數(shù)，此處m=2.31 b 計(jì)算寬度，此處取lm。有時(shí)為簡(jiǎn)樸初步估算也可采用式(2-29)。(2)封底混凝土接受剪計(jì)算，即計(jì)算封底混凝土承受基底反力后與否有沿井孔范疇內(nèi)周邊剪斷的也許性。若剪應(yīng)力超過其抗剪強(qiáng)度則應(yīng)加大封底混凝土的抗剪面積。2鋼筋混凝土蓋板的計(jì)算對(duì)于空心沉井或井孔填以礫砂石的沉井，必須在井頂筑鋼筋混凝土蓋板，用以支承墩臺(tái)的所有荷載。蓋板厚度一般是預(yù)先擬定的，只需進(jìn)行配筋計(jì)算，計(jì)算時(shí)考慮蓋板作為承受最不利組合傳來均布荷載的雙向板，然后以此計(jì)算成果來進(jìn)行配筋計(jì)算。如墩身所有位于井孔內(nèi)，還應(yīng)驗(yàn)算蓋板的剪應(yīng)力和井壁支承壓力。如墩身較大，部分支承在井壁上則不需進(jìn)行蓋板的剪力驗(yàn)算，只進(jìn)行井壁壓應(yīng)力的驗(yàn)算。三、浮運(yùn)沉井的計(jì)算要點(diǎn)設(shè)計(jì)浮運(yùn)沉井，除了按前述措施計(jì)算外，還應(yīng)考慮沉井浮運(yùn)過程中的受力狀況。在根據(jù)基本構(gòu)造的需要擬訂出沉井的基本尺寸后，先要擬定浮運(yùn)沉井的浮體構(gòu)造，進(jìn)行施工環(huán)節(jié)計(jì)算，精確計(jì)算各施工環(huán)節(jié)的沉井重量，入土深度，浮體穩(wěn)定性，井壁內(nèi)外水頭差，井壁露出水面高度等。(一)浮運(yùn)沉升穩(wěn)定性驗(yàn)算浮運(yùn)沉井由于其浮運(yùn)階段和就位后接高下沉至河床階段中均屬一板書 解說個(gè)懸浮于水中的浮體，它必須是一種穩(wěn)定的浮體，故對(duì)懸浮狀態(tài)下沉井，根據(jù)每一種施工環(huán)節(jié)中的受力狀況，必須核算其穩(wěn)定性。在穩(wěn)定性驗(yàn)算中，重要是決定沉井的重心、浮心及定傾半徑，然后將它們的數(shù)值進(jìn)行比較，便可判斷沉井在浮運(yùn)和下沉過程中與否穩(wěn)定?，F(xiàn)以帶臨時(shí)底板的浮運(yùn)沉井為例，進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算如下。1計(jì)算浮心位置(圖4-29)沉井重量等于沉井排開水的重量，浮運(yùn)沉井吃水深h0(從底板算起)，可按下式計(jì)算： （4-55）式中：V0 為沉井底板以上部分排水體積；A0 為沉井吃水的截面積，對(duì)圓端形沉井(圖4-30) （4-56）其中：d為圓端形直徑或沉井的寬度；L為沉井矩形部分的長(zhǎng)度。浮心的位置，以刃腳底面起算為h3+Y1時(shí)，Y1可由下式求得 （4-57）式中：M為各排水體積(沉井底板以上部分排水體積V0、刃腳體積V1、底板下隔墻體積V2)對(duì)其中心到刃腳底距離的乘積。如各部分的乘積分別以M0、M2、M3表達(dá)則 （4-58） （4-59） （4-60）板書 解說 （4-61）式中：h1 底板至刃腳底面的距離;h3 隔墻底距刃腳踏面的距離;h4 底板下的隔墻高度;底板下井壁的厚度;1隔墻厚度;a1 隔墻底踏面的寬度;a 刃腳踏面的寬度。 2重心位置的計(jì)算(圖4-29)設(shè)重心位置O2，離刃腳底面的距離為Y2，則 （4-62）式中：M為沉井各部分體積對(duì)其中心到刃腳底面距離的乘積，并假定了沉井圬工單位重相似。令重心與浮心的高差為Y，則 （4-63）3定傾半徑的計(jì)算 定傾半徑為定傾中心到浮心的距離，由下式計(jì)算（4-64）式中：Ix-x為吃水截面積的慣性矩，對(duì)圓端形沉井而言(圖4-30)其值為 （4-65）對(duì)帶氣筒的浮運(yùn)沉井，應(yīng)根據(jù)氣筒布置、各階段氣筒的使用、連通狀況分別擬定定傾半徑。板書 解說4浮運(yùn)沉井穩(wěn)定的必要條件浮運(yùn)沉井的穩(wěn)定性應(yīng)滿足重心到浮心的距離不不小于定傾中心到浮心的距離即 （4-66）(二)浮運(yùn)沉井露出水面最小高度的驗(yàn)算沉井在浮運(yùn)過程中受到牽引力、風(fēng)力等作用，不免使沉井產(chǎn)生一定的傾斜，這就規(guī)定沉井傾斜后頂面露出水面0.51.0m作為安全高度或沉井露出水面的最小高度，以保證沉井在拖運(yùn)中的安全。拖引力及風(fēng)力等對(duì)浮心產(chǎn)生彎矩M，因而使沉井旋轉(zhuǎn)(傾斜)角度其值為 （4-67）式中：為水的容量，取為l0kN/m3。在一般狀況下不容許值不小于6°。沉井浮運(yùn)時(shí)露出水面的最小高度h按下式計(jì)算 （4-68）式中：H 浮運(yùn)時(shí)沉井的高度;f 浮運(yùn)沉井發(fā)生最大的傾斜時(shí)，頂面露出水面的安全距離，其值為0.51.0m。上式中用了dtg，d為圓端形的直徑，即假定由于彎矩作用使沉井沒入水中的深度為計(jì)算值(d/2)tg的兩倍?！舅伎碱}】1沉井基本的設(shè)計(jì)計(jì)算涉及哪些內(nèi)容?2沉井基本基底應(yīng)力驗(yàn)算的基本原理是什么?3沉井構(gòu)造計(jì)算有哪些內(nèi)容?4浮運(yùn)沉井的計(jì)算有何特殊性？【第19次課】教學(xué)目的：通過本次課教學(xué)使學(xué)生掌握沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)重點(diǎn)：沉井的概念，沉井的構(gòu)造構(gòu)造，沉井的施工措施。教學(xué)難點(diǎn)：沉井的施工措施。板書 解說第六節(jié) 地下持續(xù)墻一、地下持續(xù)墻的概念、特點(diǎn)及其應(yīng)用與發(fā)展概念： 地下持續(xù)墻是在地面上用抓斗式或回轉(zhuǎn)式等的成槽機(jī)械，沿著開挖工程的周邊，在泥漿護(hù)壁的狀況下開挖一條狹長(zhǎng)的深槽，形成一種單元槽段后，在槽內(nèi)放大預(yù)先在地面上制作好的鋼筋籠，然后用導(dǎo)管法灌溉混凝土，完畢一種單元的墻段，各單元墻段之間以特定的接頭方式互相連接，形成一條地下持續(xù)墻壁(圖4-40)。隨著地下持續(xù)墻技術(shù)的發(fā)展也可在挖好深槽后直接放置預(yù)制的鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土墻板。長(zhǎng)處： 構(gòu)造剛度大;整體性、防滲性和耐久性好;施工時(shí)基本上無噪聲、無振動(dòng)、施工速度快、建造深度大，能適應(yīng)較復(fù)雜的地質(zhì)條件;可以做為地下主體構(gòu)造的一部分、節(jié)省擋土構(gòu)造的造價(jià)等長(zhǎng)處。應(yīng)用范疇： 市政工程的多種地下工程、房屋基本，豎井、船塢船閘，碼頭堤壩等。近來，地下墻技術(shù)在國(guó)內(nèi)有了較快的發(fā)展和應(yīng)用。應(yīng)用類型: 1作為地下工程基坑的擋上防滲墻，它是施工用的臨時(shí)構(gòu)造; 2在開挖期作為基坑施工的擋土防滲構(gòu)造，后來與主體構(gòu)造側(cè)墻以某種形式結(jié)合，作為主體構(gòu)造側(cè)墻的一部分；