沉井基礎(chǔ)的分類與構(gòu)造

課程引入思考山區(qū)河流中，沖刷大或有較大卵石不便使用樁基礎(chǔ)時(shí)，又該采用何種基礎(chǔ)類型？

答案：沉井基礎(chǔ)課程引入什么是沉井？沉井是建造在墩位所在地面上或筑島面上的井筒狀結(jié)構(gòu)物。它從井孔內(nèi)取土，借自重克服土對(duì)井壁的摩擦力而沉入土中，這樣逐節(jié)接筑、下沉，直至設(shè)計(jì)位置后，經(jīng)過封底，井內(nèi)填充及修筑頂蓋，即成為墩臺(tái)的沉井基礎(chǔ)。課程引入沉井基礎(chǔ)工程特點(diǎn)？沉井基礎(chǔ)剛性大，整體性強(qiáng)，能承受較大的豎直和水平荷載。施工時(shí)井壁既擋土又起著防水的作用。施工所需機(jī)具設(shè)備不多，技術(shù)也不復(fù)雜，在橋梁工程中廣泛應(yīng)用。（一）沉井組成沉井基礎(chǔ)一般由沉井（井壁）、封底混凝土及鋼筋混凝土頂蓋三部分組成。一、沉井基礎(chǔ)的組成及適用條件二、沉井的類型（一）按沉井的材料分類1.鋼筋混凝土沉井2.鋼沉井二、沉井的類型（二）按沉井的平面形狀分類

1.圓形沉井優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)本身受力均勻，土、水壓力作用下，井壁主要承受軸向壓力；河床局部沖刷較??；下沉過程中用機(jī)械挖土較方便，且有利于刃腳均勻地支承在土層上，沉井不易傾斜。缺點(diǎn):與同面積的矩形沉井相比，圓形沉井基底壓應(yīng)力較大。圓形沉井一般適用于墩臺(tái)身截面為圓形或接近方形的基礎(chǔ)，最適合于斜交橋和流向不穩(wěn)定的河流。二、沉井的類型二、沉井的類型2.矩形沉井優(yōu)點(diǎn)：外形構(gòu)造簡(jiǎn)單，制作較容易；它與截面為圓端形或矩形的墩臺(tái)配合較好；節(jié)省圬工。缺點(diǎn)：在土、水壓力作用下，井壁受較大撓曲應(yīng)力，需布置較多的受力鋼筋；矩形阻水系數(shù)較大，河床局部沖刷較嚴(yán)重，沉井四個(gè)角機(jī)械挖土不易控制，下沉方向不易控制，其四角應(yīng)做成圓角或鈍角，以利于受力和清孔。矩形沉井宜在無流水或流速較小河流中采用。二、沉井的類型3.圓端形沉井圓端形沉井引起河床局部沖刷最小，但沉井的制作較麻煩，它的優(yōu)缺點(diǎn)介于圓形和矩形兩種沉井之間，常用于圓端形橋墩的基礎(chǔ)。二、沉井的類型（二）按沉井立面形狀分類二、沉井的類型（三）按沉井立面形狀分類1.柱形沉井摩阻力大，下沉困難。適用于摩阻力較小的松軟土層。下沉?xí)r易于控制方向，不易偏斜。2.階梯形沉井下沉?xí)r底節(jié)以上各節(jié)井壁所接觸的土層已松動(dòng)過，減少了井壁摩阻力，有利于沉井下沉，但容易偏斜。適用于摩阻力較大的土層中。3.錐形沉井井壁摩阻力較小，下沉?xí)r發(fā)生偏斜的可能性較大，一般不常用。二、沉井的類型（四）按沉井的施工方法分類1.就地制作沉井直接在墩臺(tái)位置的地面上制造沉井，并就地下沉；若在淺水區(qū)，可以先用人工筑島，在島面上制造沉井，然后下沉。2.浮式沉井在深水地區(qū)，無法用人工筑島時(shí)，采用岸邊制作井筒，浮運(yùn)至橋墩設(shè)計(jì)位置處，然后下沉。三、沉井的構(gòu)造由井壁、隔墻、刃腳、井孔（取土井）、凹槽、封底混凝土、頂蓋、射水管組、探測(cè)管等組成，還有井頂圍堰和井內(nèi)填充物等。三、沉井的構(gòu)造（一）井壁（沉井的外壁）井壁是沉井的主體部分，在下沉過程中起著擋土、防水、壓重等作用。當(dāng)沉井施工完畢后，井壁就成為沉井基礎(chǔ)的主要承重部分。三、沉井的構(gòu)造（二）隔墻隔墻的作用主要是縮短外壁的跨度，減小外壁的撓曲應(yīng)力，加強(qiáng)沉井的剛度，并可將沉井分成若干個(gè)取土井，以便于均衡取土及糾正沉井在下沉中的傾斜和偏移。隔墻底部做成兩面傾斜的刃腳，其底面應(yīng)高于刃腳底面不小于0.5m，以免隔墻下端被土擱住妨礙沉井下沉。三、沉井的構(gòu)造（二）刃腳位于井壁的最下端，受力最集中。一是作用切土下沉，另一作用是支承，故應(yīng)具有一定的強(qiáng)度。常用的刃腳形式。三、沉井的構(gòu)造（四）井孔（取土井）井孔是挖土、排土的工作場(chǎng)所。井孔的平面尺寸應(yīng)滿足挖土機(jī)具所需的凈空要求，最小邊長(zhǎng)一般不宜小于3m。井孔內(nèi)壁上可安設(shè)扶梯，供施工人員上、下使用。三、沉井的構(gòu)造（五）凹槽凹槽設(shè)在井壁和隔墻的下部靠近刃腳處，一般高約lm，深為0.15～0.25m。它的作用：使封底混凝土能嵌入井壁聯(lián)結(jié)成整體。三、沉井的構(gòu)造（六）探測(cè)管和射水管1.探測(cè)管在不排水下沉的沉井中，可在井壁內(nèi)設(shè)置φ200～500mm的鋼管或預(yù)制管道作為探測(cè)管。其主要作用是：⑴探測(cè)井壁刃腳下和隔墻底面下的泥面標(biāo)高，以便控制除土部位，并可探測(cè)基底標(biāo)高，作為基底標(biāo)高檢驗(yàn)的依據(jù)；⑵可在探測(cè)管中安設(shè)射水管，破壞沉井刃腳下的土體以利于下沉，沉井下沉至設(shè)計(jì)位置后，也可用來射水清基；⑶沉井水下封底后，可作為封底混凝土的質(zhì)量檢查孔。三、沉井的構(gòu)造（六）探測(cè)管和射水管2.射水管當(dāng)預(yù)計(jì)沉井自重不足以克服下沉阻力時(shí)，可在井壁四周預(yù)埋高壓射水管。射水管的作用是：利用高壓射水沖動(dòng)沉井周圍及刃腳下的土，以減小土對(duì)沉井的摩阻力。射水管裝設(shè)在井壁內(nèi)，管口開在刃腳下端和井壁外側(cè)，沿井壁均勻布置，并聯(lián)成四個(gè)單獨(dú)分離的管組，以便于控制射水部位，校正沉井的傾斜。三、沉井的構(gòu)造（八）頂蓋（封頂或井蓋）井孔用混凝土或其它圬工材料填充時(shí)，頂蓋可用不低于C15混凝土灌注。沉井若為空心基礎(chǔ)，井內(nèi)不填充任何材料或僅用砂、石料填充的，則頂部必須設(shè)置鋼筋混凝土頂蓋，以承受墩臺(tái)身及其以上結(jié)構(gòu)的荷載。頂蓋厚一般為1.5～2.0m，鋼筋的配置由計(jì)算確定。（九）井孔填充物根據(jù)受力或穩(wěn)定的要求，井孔內(nèi)可保持中空或用砂石料、混凝土、漿砌片石等填充。在嚴(yán)寒地區(qū)，低于冰凍線0.25m以上部分，應(yīng)用混凝土或圬工填實(shí)。三、沉井的構(gòu)造（十）環(huán)墻、井頂圍堰當(dāng)沉井頂面位于地面或島面以下時(shí)，在環(huán)墻上需接