9、沉井结构与沉管结构.ppt

9、沉井结构与沉管结构
、沉井结构设计计算
、沉管的防水设计
、沉管结构的设计
、变形缝与管段接头设计
、沉管基础设计
、沉井的类型和构造
9、沉井结构与沉管结构
、沉井的类型和构造
一)概述
沉井是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(如下图)。当第一节井筒顶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入土的井简状结构物就称“沉井”。,实质上就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。它与基坑法修建地下结构物的区别就是,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程,减少了土方开挖量。
沉井一般多沉到较坚实的土层上,
以充分利用深层土的承载能力。沉井常
用作桥梁墩台、重型厂房和各种工业构
筑物的一种深基础。作为深基础时,井
孔内可用混凝土或砂砾石填实以增加压
重。
9、沉井结构与沉管结构
、沉井的类型和构造
一)概述
目前,沉井式结构已发展成为土层内地下构筑物常用的结构形式之一。沉井式结构用途很多,例如,自来水厂、电厂和化工厂的水泵房,地下沉淀池和水池;地下热电站、地下油库、地下掩蔽部、车间、仓库等等。此外,也应用作地下铁道、水底隧道等各种设备井,如通风井、盾构拼装井、车站、区间段连续沉井等。
虽然,随着地下连续墙结构的兴起,有许多地下工程可用地下连续墙施工。但是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。因此,在一定场合下,沉井是一种不可取代的较佳方案。
沉井(沉箱)结构通常有以下几个特点:
(1)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;
(2)施工场地占地面积较小,可靠性良好;
(3)适用土质范围广(淤泥土、砂土、粘土、砂砾等土层均可施工);
(4)施工深度大;
(5)施工时周围土体变形较小,因此对临近建筑(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较小,目前在日本已有离开箱体边缘30cm以外的地层无沉降的压气沉箱施工实例;
(6)具有良好的抗震性能。
9、沉井结构与沉管结构
、沉井的类型和构造
二)沉井的类型
沉井按其构造形式分为连续沉井(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。
1)隧道连续沉井
在松软的土层中浅埋地下铁道或水底隧道的岸边段,除可用基坑明挖法(大开挖)、地下连续墙施工外,亦可采用连续沉井施工。
图8-2所示为某水底隧道所用的连续沉井中的一节,长25~35m。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、检修走道等。在曲线段中还应按车速和曲率半径等考虑适当加宽。
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沿横向支撑数道,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。下沉完毕后,钢封门即可拆除。
沉井下沉到设计标高后,就可封底,并饶筑底板、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8-2
9、沉井结构与沉管结构
、沉井的类型和构造
二)沉井的类型
2)平战结合用的人防工事沉井
在城市内常需大量建造各种类型及各种等级的人防工事。在埋深较大,不能采用大开挖施工时,可采用沉井施工。
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3lm×19m,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。
图