沉井与沉箱结构

沉井与沉箱.1 沉井是下沉结构，必须掌握确凿的地质资料，钻孔可按下述要求进行：1、面积在200m2以下（包括200m2）的沉井（箱），应有一个钻孔（可布置在中心位置）。

2、面积在200m2以上的沉井（箱），在四角（圆形为相互垂直的两直径端点）应各布置一个钻孔。

3、特大沉井（箱）可根据具体情况增加钻孔。

4、钻孔底标高应深入沉井的终沉标高。

5、每座沉井（箱）应有一个钻孔提供土的各项物理力学指标、地下水位和地下水含量资料。

.2 沉井（箱）的施工应由具有专业施工经验的单位承担。

.3 沉井制作时，承垫木或砂垫层的采用，与沉井的结构情况、地质条件、制作高度等有关。

无论采用何种型式，均应有沉井制作时的稳定计算及措施。

.4 多次制作和下沉的沉井（箱），在每次制作接高时，应对下卧层作稳定复核计算，并确定确保沉井接高的稳定措施。

.5 沉井采用排水封底，应确保终沉时，井内不发生管涌、涌土及沉井止沉稳定。

如不能保证时，应采用水下封底。

.6 沉井施工除应符合本规范规定外，尚应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204及《地下防水工程质量验收规范》GB 50208的规定。

.7 沉井（箱）在施工前应对钢筋、电焊条及焊接成形的钢筋半成品进行检验。

如不用商品混凝土，则应对现场的水泥、骨料做检验。

.8 混凝土浇注前，应对模板尺寸、预埋件位置、模板的密封性进行检验。

拆模后应检查浇注质量（外观及强度），符合要求后方可下沉。

浮运沉井尚需做起浮可能性检查。

下沉过程中应对下沉偏差做过程控制检查。

下沉后的接高应对地基强度、沉井的稳定做检查。

封底结束后，应对底板的结构（有无裂缝）及渗漏做检查。

有关渗漏验收标准应符合现行国家标准《地下防水工程质量验收规范》GB 50208的规定。

.9 沉井（箱）竣工后的验收应包括沉井（箱）的平面位置、终端标高、结构完整性、渗水等进行综合检查。

.10 沉井（箱）的质量检验标准应符合表.10的要求。

天然地基上深基础的修筑方法基础d↑→施工难度（特别当d>30m时）↑→施工安全系数↓水中施工→采用特殊处理方式（如围堰）→需更多更强的支撑结构来挡土、挡水→施工困难、造价上升→新施工方式→沉井基础、沉箱基础制作井筒→挖土下沉→达到设计标高→封底填充井孔→修建桥墩沉井的类型和构造概念：沉井基础是一种井筒状的结构物，它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后采用混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。

沉井的工作原理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)南岸重力嵌岩锚北岸锚锭沉井（1）施工过程：沉井挡土、挡水、起临时围堰作用，按维护结构进行受力分析（2）运营阶段：深埋的实体基础，计入周围土体对它的弹性固着作用，受力不同，应分别进行验算。

可见，沉井既是深基础的一种施工方法，又是基础的组成部分。

（1）刚度大、横向抗力较大、抗震性能可靠（2）机具简单、施工方便，可全面开工（1）一般沉井（就地灌注下沉）（2）浮运沉井水深流急（10~15m）筑岛对通航有障碍时，浮运到位混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢沉井及其他沉井的结构通常由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组、探测管组、封底混凝土、顶盖等部分组成。

1. 平面形状圆形①受力性能好充分发挥砼抗压强度②挖土方便、下沉均匀、易于控制方向③基底>同面积矩形max矩形①制造方便，下沉方向不易控制②能充分利用地基承载力②长宽比较大时，容易受到较大的弯曲应力（可设置隔墙调节）园端形优缺点介于上述两者之间，井壁产生弯曲应力2. 平面尺寸顶面尺寸：>墩底尺寸底面尺寸：由地基容许承载力[]σ确定3. 沉井高度顶面标高：H顶低于最低水位或低于地面底面标高：H底由最小埋深（冲刷深度）及[]σ确定沉井高度：H=H顶-H底高沉井可分节制造每节高不超过5~6m，底节一般为4~6m4. 井孔设置及大小设置目的：排土平面尺寸：挖土机具能顺利通过位置：对称布置设置方式：隔墙单孔沉井、双孔沉井、多孔沉井5. 井壁应具有足够的强度、重量外形：①竖直形：优点：与土接触紧密，易于控制方向；缺点：摩擦力大，不易下沉②台阶形台阶宽10~20cm，多设在沉井分节处③斜坡形井壁做成100：1~50：1，有利下沉，易偏移6. 内壁（隔墙）作用：①使得井壁受弯宽度↓、沉井刚度↑、应力↓②均匀挖土，控制下沉方向，不致倾斜特点：①厚：~，底面高出刃脚踏面一般不小于；防止土搁住隔墙，影响下沉；②h较大时，设梗肋于隔墙底部与刃脚连接处③排水下沉：隔墙底留×的过人通道④透气孔：隔墙上部、离顶面2~3m处宜设的连通管或20×20cm的透水孔若干7. 射水管组作用：①利于高压水流冲松井壁周围的土，降低侧阻力、端阻力②调整水量、水压大小，调整下沉方向布置特点：①管口设在刃脚下端及井壁外侧②均匀分布于横向四周8. 探测管组作用①探测刃脚及隔墙底面泥面标高②清基、射水或帮助破坏沉井正面土层，以利于下沉③沉井水下封底后，作为刃脚和隔墙下封底砼的质量检测孔适用条件：平面尺寸大、不排水下沉，较深预留方法：用 200~500mm的钢管在井壁上预制管道9. 凹槽作用①使封底砼更好地与井壁联接（嵌入井壁，形成整体）②如将沉井改为沉箱，凹槽处可预制箱顶（浇注钢筋砼顶盖）井孔如用砼或圬工填实时，可不设凹槽10. 井壁围堰作用防止井顶以上的土（水）落入井内形式土、砖、木板桩、钢板桩11. 封底砼作用：井中水无法抽干→封底→抽水厚度计算：抗浮起12. 顶盖受力和稳定条件决定是否充填？低于冻结线以下部分，必须充填。

沉井和沉箱工程一、专业工程特点沉井和沉箱都是在地面（地坑）上按设计要求进行预制，待达到一定强度后下沉至土中或水中就位的地下或水下工程。

1．沉井工程具有以下特点：沉井结构截面尺寸和刚度大、承载力高、抗渗、耐久性好，内部空间可资利用，可用于很大深度的地下工程施工中，深度可达50m；施工不需复杂的机械设备，在排水和不排水的情况均能施工；可用于各种复杂地形、地质条件；当沉井尺寸大时，制作和下沉均能使用机械化施工；可在地下水很大、土的渗透系数大，难以将地下水排干，地下有流砂或其它有害土质情况下施工。

沉井比大开挖施工，可大大减少挖运、回填的土方量，因此可以加快施工进度，降低施工费用。

缺点是：施工工序较多、施工工艺较复杂、技术要求高、质量要求严格。

2．沉箱工程的特点：沉箱工程是将水下工程的结构物改为在地面上进行预制，其质量易控制；沉箱在预制达到一定强度后可具有自浮能力，方便进行水上搬运，其结构裁面尺寸可以做得很大，适应于水下大型结构工程；由于可避免进行水下施工，可以大大降低施工费用。

缺点是：施工工序多，施工工艺复杂，技术要求高，质量控制（特别是水下就位准确性控制）要求严格。

二、沉井和沉箱的监理工作流程图纸会审→施工组织设计审批→材料报验→工序报验（沉井、沉箱预制、下沉、就位）→现场检查、检验、旁站、巡视、平行检验→阶段性验收、质量评定。

三、监理工作的方法和措施1．质量事前控制：在工程开工前，对设计图纸、施工方案、技术措施、质量体系和管理制度等进行审核，审核通过后才准开工；同时要对用于工程的原材料、半成品或成品、施工设备的质量进行签证认可，才准在工程中使用；上道工序未经监理工程师签证验收，不得进行下道工序施工2．质量事中控制：在沉井、沉箱在地面进行预制的过程中，监理人员要深入现场，按照钢筋混凝土质量控制要求和设计要求进行检查和旁站；对沉井、沉箱的下沉过程中，监理人员应对下沉过程进行检查，及时发现问题，提出改进意见，尽要能使质量问题消灭在萌芽状态。

沉井与沉箱的定义、特点、用途及应用范围1. 定义沉井是修筑地下结构和深基础的一种结构形式。

是先在地表制作成一个井筒状的结构物，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重及上部荷载作用下逐渐下沉，达到设计标高后，再进行封底。

沉箱基础又称之气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑结（构）筑物的一种基础形式。

建造地下结（构）筑物时，在沉箱下部预先构筑底板，在沉箱下部形成一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，使其在无水的环境下进行取土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度，然后进行封底施工。

2. 特点（1）沉井与沉箱整体刚度大，抗震性好；（2）与地下施工相比更优越，地质适用范围更广；（3）沉井与沉箱结构本身兼作围护结构，且施工阶段不需要对地基作特殊处理，既安全又经济；（4）施工对周围环境影响小，尤其是气压沉箱工法，更适用于对土体变形敏感的地区；3. 用途及适用范围沉井与沉箱在工种中的应用已有百余年的历史，早在1841年法国工程师特利其尔(Triger)就提出用气压沉箱方法施工桥墩，1849 年首次应用成功，1900 年俄国工程师提出用钢筋混凝土的沉箱。

2 0 世纪30 年代，莫斯科及西欧的地下隧道、美国的桥梁基础均相应采用了沉井或沉箱结构。

自20 世纪50 年代起，我国已将该技术应用于各项工程中，其体积从直径仅2m 的集水井到巨大的泰州长江大桥中塔沉井（58.4m×44.4m×76m），为使沉井下沉记录能够不断被刷新，各种新型施工技术被开发研制并应用于实际工程中，从最早1946~1963 年间利用喷射压缩空气和触变泥浆下沉130m，到江阴长江大桥北锚沉井喷射高压空气减阻法下沉，以及振动法下沉技术，上述技术措施的不断革新都带来了良好的效果。

气压沉箱诞生的初期包括我国过去的沉箱施工也主要是以人工为主，沉箱下部工作空间小、气压高、温度大、噪音大，条件比较艰苦，又比较危险，工作效率低下，由于减压顺序的控制不当容易患较严重的职业病(称为沉箱病)。

沉井结构计算施工一、沉井结构概述沉井结构是一种在水下或湿地地段，用于管道敷设、水下修筑等工程施工的人工建筑物。

它通常包括沉箱、管道、沉井浮吊等组成部分。

沉井结构的特点是在施工过程中只有垂直向下的固定力，施工结束后具有较好的抗水、抗波浪和抗土压性能。

二、沉井结构的计算1.沉井结构的设计目标沉井结构的设计目标主要包括保证沉箱安全下沉、达到合适的沉井竖向位置、提供足够的强度和刚度、满足相应的使用要求等。

2.沉井结构的正常工作状态下的计算（1）沉箱的沉井深度计算利用等效荷载法，按照施工荷载对沉箱造成的沉井深度进行计算。

根据施工过程中所受力效应，采用多种理论计算沉井深度，如平衡法、基于小孔面积的法、稳定法等。

（2）沉箱结构的强度计算通常采用有限元分析等方法，计算沉箱结构在施工和正常使用情况下的各个截面的受力情况，并对其进行验算。

（3）沉井浮吊的计算沉井浮吊计算主要包括沉箱所受总浮力的计算、沉井浮吊设计高度的选择、吊装索的计算等。

三、沉井结构的施工沉井结构施工的一般步骤如下：1.制作沉箱：根据设计要求，制作沉箱，并检查其强度、刚度等机械性能。

2.安装管道：将管道预先安装在沉箱上，固定好位置。

3.沉井准备：选择一个合适的施工场地，清理并平整施工区域。

4.沉箱下沉：使用吊装设备将沉箱从船上或岸上运到施工水域，根据设计要求完成下沉操作。

5.沉井位置调整：根据设计要求，对沉井位置进行调整，保证其竖直性和平面位置的准确。

6.沉箱固定：对沉箱进行固定，通常采用水泥封固、石料护岸等方式，保证沉井的稳定性和密封性。

7.沉井浮吊施工：安装沉井浮吊设备，提升管道至需求位置，并进行径向固定、竖向调整等工作。

8.沉井浮吊回收：工程完成后，通过吊装设备回收沉井浮吊。

9.沉箱拆除：根据设计要求，拆除沉箱，使工程达到最终状态。

四、沉井结构的应用领域沉井结构广泛应用于水下或湿地地段的管道敷设、桩基施工、海岸工程、修堤工程等。

它可以减少施工对水体的影响，提高工程施工的安全性和效率。

第四章沉井和沉箱4.1.沉井的定义沉井是一种利用人工或机械方法清除井内土石，并借助自重或填加压重等措施克服井壁摩阻力逐节下沉至设计标高，再浇筑混凝土封底(大多还填塞井孔或加做井盖)，并成为建筑物的基础的井筒状构造物。

工程实例如图1，图2所示。

图1沉井工程实例一图2沉井工程实例一4.2.沉井的优点(1)埋深较大，整体性强，稳定性好；(2)具有较大的承载面积，故而能承受较大的垂直和水平荷载；(3)施工工艺简便，技术稳妥可靠，无需特殊专业设备；(4)应用范围较广。

4.3.沉井的缺点(1)施工工期较长：(2)对细砂和粉砂类土在井内抽水时易发生流砂现象而使沉井具有较大的倾斜；(3)下沉过程遇到蛮石、树干或其它难于清除的障碍物时，将增大施工难度：(4)井底座在表面倾斜较大的岩层上时，施工难度也将加大。

4.4.沉井的分类1.按沉井个数分类(1)单个沉井：仅有一个独立的沉井，或虽沉井个数不止一个但沉井之间的间距较大而使得彼此没有联系的沉井。

(2)群井：沉井个数不止一个且沉井之间的间距较小，彼此之间互有联系的沉井。

2.按施工方法分类(1)一般沉井：直接在基础、发计的位置制造，然后挖土下沉的沉井。

有时基础位于水中，则先筑岛，再在岛上制造下沉。

(2)浮运沉井：先在岸边预制，再浮运就位下沉的沉井。

一般皆采用-股沉井，当水深较大(如水深大于10m)或水流流速较大，有通航要求，人工筑岛困难或采用一般沉井不经济时采用浮运沉井。

3.按井壁材料分类(1)混凝土沉井：因其抗压强度高而抗拉强度低，故而多做成圆形，且仅适用于下沉深度不大(4～7m)的松软土层。

(2)钢筋混凝土沉井：应用最广，其抗拉抗压强度高，下沉深度大，既可做成重型或簿壁的一般沉井，也可做成簿壁浮运沉井及钢丝网水泥簿壁浮运沉井。

(3)钢沉井：优点是强度高、质量轻、易于拼装，一般用于制造空心浮运沉井；缺点是用钢量大，下沉时须外加压力，目前国内用的极少。

(4)其它材料的沉井：如木沉井、砌石圬工沉井等，一般用于盛产木材或石材而工程条件允可的情况下。

沉井与沉箱的分类、构造、施工流程及优缺点比较1. 沉井（1）沉井分类a. 按平面形状分：沉井的平面形状有圆形、方形、矩形、椭圆形、端圆形、多边形及多孔井字形等，如图25-1 所示。

b. 按竖向剖面形状分：沉井按竖向剖面形式分有圆柱形、阶梯形及锥形等，如图25-2所示。

c. 按构成材料：可分为混凝土沉井、钢筋混凝土沉井及钢沉箱（包括钢板沉井及钢壳沉井）。

（2）构造箱体结构基本包括：井壁、刃脚、内隔墙、井孔凹槽、底板、顶盖等。

a. 井壁井壁是箱体的主要受力部位，必须具备一定的强度以承受井壁周围的水、土压力。

此外，为克服下沉时的摩阻力，井壁须有一定的重量，其厚度一般为0.3～2 m。

b. 刃脚刃脚的作用为切土下沉，故必须有足够的强度，以免破损。

通常称刃脚的底面为踏面，踏面的宽度依土层的软硬及井壁重量、厚度而定，一般为15～30 cm，刃脚侧面的倾角通常为45°～60°。

刃脚高度一般应综合考虑沉井封底方式、便于抽取刃脚下的垫木及土方开挖等方面。

湿封底时高度大些，干封底时高度小些。

其构造如图25 -3 所示c. 内墙、井孔内墙为即为箱内纵横设置的内隔墙，可提高箱体整体刚度。

井壁与内墙，或者内墙和内墙间所夹的空间即为井孔。

内墙间距一般不超5～6 m，其厚度一般为0.5～l m。

d. 凹槽凹槽位于刃脚内侧上方，目的在于更好的将井壁与底板混凝土连接。

通常凹槽高度在1m 左右，凹深15～30 cm。

e. 底板底板作用为防止地下水涌入抵抗基底地层反力，通常底板为两层浇注的混凝土，下层为素混凝土，上层为钢筋混凝土。

f. 底梁和框架当不允许在大型沉井沉箱内设置内隔墙时，为保证箱体具有一定的刚度，可在底部增设底粱，或者在井壁不同深度处设置若干道由纵横大梁构成的水平框架，以提高整体的刚度。

g. 顶盖顶盖即为沉井封底后根据实际需要，井体顶端设置的板，通常为钢筋混凝土或钢结构。

（3）施工流程1. 沉井施工的基本程序如下：⑴下沉前的准备：包括平整场地、定位、基坑开挖、搭设施工平台等等。

沉井与沉箱定义，施工工艺，优缺点对比及分析大全！1. 定义沉井是修筑地下结构和深基础的一种结构形式。

是先在地表制作成一个井筒状的结构物，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重及上部荷载作用下逐渐下沉，达到设计标高后，再进行封底。

沉箱基础又称之气压沉箱基础，它是以气压沉箱来修筑结（构）筑物的一种基础形式。

建造地下结（构）筑物时，在沉箱下部预先构筑底板，在沉箱下部形成一个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空气，使其在无水的环境下进行取土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度，然后进行封底施工。

2. 特点（1）沉井与沉箱整体刚度大，抗震性好；（2）与地下施工相比更优越，地质适用范围更广；（3）沉井与沉箱结构本身兼作围护结构，且施工阶段不需要对地基作特殊处理，既安全又经济；（4）施工对周围环境影响小，尤其是气压沉箱工法，更适用于对土体变形敏感的地区；3. 用途及适用范围沉井与沉箱在工种中的应用已有百余年的历史，早在1841年法国工程师特利其尔(Triger)就提出用气压沉箱方法施工桥墩，1849 年首次应用成功，1900 年俄国工程师提出用钢筋混凝土的沉箱。

20 世纪30 年代，莫斯科及西欧的地下隧道、美国的桥梁基础均相应采用了沉井或沉箱结构。

自 20 世纪 50 年代起，我国已将该技术应用于各项工程中，其体积从直径仅2m 的集水井到巨大的泰州长江大桥中塔沉井（58.4m×44.4m×76m），为使沉井下沉记录能够不断被刷新，各种新型施工技术被开发研制并应用于实际工程中，从最早1946~1963 年间利用喷射压缩空气和触变泥浆下沉130m，到江阴长江大桥北锚沉井喷射高压空气减阻法下沉，以及振动法下沉技术，上述技术措施的不断革新都带来了良好的效果。

气压沉箱诞生的初期包括我国过去的沉箱施工也主要是以人工为主，沉箱下部工作空间小、气压高、温度大、噪音大，条件比较艰苦，又比较危险，工作效率低下，由于减压顺序的控制不当容易患较严重的职业病(称为沉箱病)。

水域沉井与沉箱计算水域沉井是一种在水下进行挖掘开挖的大型井洞，一般用于建设桥梁、隧道或者进行水利工程等。

水域沉井的尺寸和稳定性计算是确保工程施工顺利进行的重要环节。

以下是水域沉井计算的主要步骤：1.确定沉井的尺寸：根据工程的需求和设计要求，确定沉井的主要尺寸，包括沉井的宽度、长度和深度。

2.计算地基承载力：通过现场勘测和试验，确定沉井底部的地基承载力。

地基承载力包括土壤的强度和稳定性，对于水域沉井来说，还需考虑水流对土壤的冲刷和侵蚀作用。

3.计算沉井的稳定性：根据沉井的尺寸和地基承载力，采用相应的计算方法来确定沉井的稳定性。

常用的计算方法包括平衡法和有限元分析法。

4.设计加固措施：如果计算结果显示沉井的稳定性不足，需要设计加固措施来提高沉井的稳定性。

常用的加固措施包括土方加固、加固墙体和地基加固等。

水域沉箱是一种在水下进行施工的框架结构，主要用于建设桥梁、隧道和水利工程等。

水域沉箱的计算方法与水域沉井类似，以下是水域沉箱计算的主要步骤：1.确定沉箱的尺寸：根据工程的需求和设计要求，确定沉箱的主要尺寸，包括沉箱的宽度、长度和高度。

2.计算地基承载力：通过现场勘测和试验，确定沉箱底部的地基承载力。

与水域沉井类似，地基承载力的计算也需要考虑水流对土壤的作用。

3.计算沉箱的稳定性：根据沉箱的尺寸和地基承载力，采用相应的计算方法来确定沉箱的稳定性。

常用的计算方法包括平衡法和有限元分析法。

4.设计加固措施：如果计算结果显示沉箱的稳定性不足，需要设计加固措施来提高沉箱的稳定性。

常用的加固措施包括加厚沉箱底板、加固侧壁和加固顶板等。

在水域沉井和沉箱的计算过程中，还需要考虑施工过程中可能遇到的问题，如水流冲刷、泥沙堆积和土壤液化等。

因此，计算过程需要密切结合实际情况进行，确保设计的准确性和可行性。

综上所述，水域沉井和沉箱的计算是确保水下建筑工程安全和稳定的重要环节。

通过计算地基承载力、沉井或沉箱的稳定性，以及设计相应的加固措施，可以确保工程施工的顺利进行。