地下结构设计8：沉井结构设计

沉井结构设计及案例分析摘要：沉井结构是井筒状的构筑物，在现代工程中，由于周边环境特别紧张，采用基坑支护后的明挖，费用较高，且不能很好的控制周边构筑物的变形，本文从沉井结构的优缺点、构造措施、设计原则、施工步骤等方面进行简单介绍，并结合工程案例进行详细说明，对以后类似的沉井设计和施工作一定的参考。

关键词：沉井结构、案例分析、设计与施工1、沉井结构简介沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。

一般在施工大型桥墩的基坑、污水泵站、大型设备基础、人防掩蔽所、盾构拼装井、地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。

2、沉井分类按平面形状分类，有圆形沉井，其形状对称、挖土容易，下沉不易倾斜，但与墩、台截面形状适应性差；矩形沉井，与墩、台截面形状适应性好，模板制作简单，但边角土不易挖除，下沉易产生倾斜；圆端形沉井，适用于圆端形的墩身，立模不便，但控制下沉与受力状态较矩形好。

按沉井的建筑材料分类有混凝土沉井，其下沉时易开裂；钢筋混凝土沉井，比较常用；钢沉井，多用于水中施工。

3、沉井特点沉井技术上比较稳妥可靠，施工场地占地面积小，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小；适用土质范围广，淤泥土、砂土、粘土、砾砂等均可施工；施工深度大，最大深度可达100m；沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载。

缺点是施工期较长、施工技术要求高、施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。

4.沉井结构组成井壁：沉井的外壁，是沉井的主要部分，它应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉。

刃脚：井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其功用是减少下沉阻力。

隔墙：设置在沉井井筒内，其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，同时，又把整个沉井分隔成多个施工井孔（取土井），使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏。

2.1 静止土压力如何确定。

当挡土结构在土压力作用下，结构不发生变形和任何位移时，背后填土处于弹性平衡状态，则作用于结构上的侧向土压力称为静止土压力。

其值可根据弹性变形体无侧限变形理论或近似方法求得。

2.2 库伦理论的基本假定：1挡土墙后土体为均质各向同性的无粘性土；2挡土墙是刚性的且长度很长，属于平面应变问题；3挡土墙后产生主动、被动土压力时，土体形成滑动楔体，滑裂面通过墙踵的平面；4墙顶处的土体表面可以是水平面也可以是倾斜面；5在滑裂面和墙背面上的切向力分别满足极限平衡条件2.3 朗肯土压力的基本假定：1挡土墙背竖直，墙面光滑，不计墙面与土层之间的摩擦力；2挡土墙后填土的表面水平，为半无限空间；3挡土墙后填土处于极限平衡状态2.4 围岩压力概念：位于地下结构周围变形或破坏的岩层，作用在衬砌结构或支撑结构上的压力。

影响因素：岩体结构、岩石的强度、地下水的作用、洞室的尺寸及形状、支护的类型及刚度、支护结构上的压力2.5 围岩压力计算的两种理论方法：按松散体理论计算围岩压力，按弹塑性体理论计算围岩压力。

前者考虑到了岩体裂隙和节理的存在，岩体被切割为互不联系的独立块体，将真正的岩体代之以某种具有一定特性的特殊松散体。

2.6 弹性抗力的概念：在靠近拱脚和边墙部位，结构产生压向底层的变形，由于结构与岩土体紧密接触，则岩土体将制止结构变形从而产生对结构的反作用力。

影响因素：结构的变形、地层的物理力学性质。

2.7 弹性抗力的确定：目前采取两种理论。

一为局部变形理论，认为弹性地基某点上施加的外力只会引起改点的沉陷；另一种为共同变性理论，认为弹性地基上的一点外力，不仅引起该点发生沉陷，而且还会引起附近一定范围的地基沉陷。

2.8 温克尔假定：把地基模拟为刚性支座上一系列的弹簧，当地基表面上某一点受压力P时，由于弹簧是彼此独立的，故只在局部产生沉陷y，而在其他地方不产生任何沉陷。

3.1 弹性地基梁两种计算模型的区别：局部弹性地基模型没有考虑地基的连续性，不能全面的反映地基梁的实际情况。

浅谈沉井的设计与施工沉井是一种常见的地下结构工程，广泛应用于城市道路、桥梁、地铁、隧道等建设中，用于排水、通风、撤离人员等目的。

沉井的设计与施工对于工程的质量和安全影响很大。

本文将从设计和施工两个方面进行浅谈。

一、沉井的设计：1. 定义设计目标：在进行沉井设计之前，需要明确设计目标，包括沉井的用途、设计要求、使用寿命等。

根据设计目标确定沉井的规格、尺寸、材料等。

2. 地质勘查与分析：进行地质勘查，了解地下水位、土层结构、地下岩层等信息，并进行地质分析，确定沉井的适宜位置和深度。

3. 结构设计：根据设计目标和地质条件，进行沉井的结构设计。

包括沉井的形状、墙体厚度、支撑方式、进出口位置等。

设计时要考虑到沉井的荷载、抗压能力、抗风能力等要求。

4. 排水系统设计：设计沉井的排水系统，包括排水管道、污水处理设备等。

要根据实际情况确定排水系统的布局和尺寸。

5. 施工工艺设计：根据沉井结构和使用要求，设计施工工艺，包括施工顺序、施工方法、施工设备等。

要考虑到施工的安全性和效率。

2. 沉井的开挖：根据设计要求，采用人工开挖或机械开挖的方式进行沉井的开挖。

开挖过程中要注意土方回填、支护和排水等问题，保证开挖的安全性和稳定性。

3. 沉井的结构施工：根据设计图纸和施工方案，进行沉井结构的施工。

包括墙体、底板、进出口、排水系统的施工。

施工过程中要注意施工质量和施工安全。

4. 沉井的安装与调试：完成沉井结构施工后，进行沉井设备的安装与调试。

包括泵站设备、管道设备、电气设备等的安装和调试。

调试过程中要保证设备的正常运行和安全性。

5. 沉井的验收与使用：完成沉井的施工和调试后，进行沉井的验收和使用。

对沉井的结构、设备、排水系统等进行检查和测试。

确保沉井达到设计要求并能正常使用。

沉井的设计与施工是一个综合性的工作，需要从多个方面进行考虑。

设计时要考虑设计目标、地质条件和使用要求，施工时要按照设计方案进行施工。

只有设计和施工两个方面都得当，才能保证沉井的质量和安全。

浅谈沉井的设计与施工沉井是一种地下空间工程，它的设计与施工对于地下水的排水及地下室的建设起着至关重要的作用。

在城市建设及地下设施建设中，沉井的设计与施工技术被广泛应用。

本文将从沉井的设计与施工两个方面进行探讨，以期能够更好地理解和应用沉井技术。

1. 沉井设计沉井设计是沉井项目的起点，它涉及到地下空间的规划、结构设计、安全预防等诸多方面。

在设计沉井时，需要考虑以下几个关键因素：1.1 地下水位和土质情况：地下水位和土质情况对沉井的设计起着至关重要的作用。

在设计沉井时，必须对周边地下水位和土质进行深入的调查和分析，以确保沉井的稳定性和安全性。

1.2 沉井结构：沉井的结构设计包括沉井的形状、尺寸和材料选择等。

设计时需要充分考虑沉井的使用功能和建设要求，选择合适的材料和结构形式，确保沉井在使用过程中具有良好的承载能力和稳定性。

1.3 安全预防：沉井设计中必须考虑到各种安全预防措施，包括防水、通风、排水等。

特别是在地下室建设中，安全预防是至关重要的，必须确保地下空间的安全使用。

2. 沉井施工沉井施工是根据设计方案将沉井从地下打造到地表，它是沉井工程的关键环节。

正确的施工方法和技术能够保证沉井工程的质量和安全。

在沉井施工过程中，需要注意以下几个方面：2.1 施工准备：在施工前，必须对施工场地进行认真的勘察和清理，清除地下障碍物，并做好施工场地的平整和固定。

必须做好安全防护工作，确保施工现场的安全。

2.2 施工方法：沉井施工方法包括开挖、支护、加固等工序。

在实际施工中，必须根据设计方案采取有效的施工方法，确保沉井的稳定性和安全性。

2.3 质量控制：沉井施工过程中，必须对施工质量进行严格控制，保证沉井的结构和功能要求。

必须充分考虑施工过程中的各种风险，采取相应的防范措施，避免事故的发生。

3. 结语沉井设计与施工是一个复杂而又关键的工程环节，它对于地下空间的开发和利用具有重要意义。

在实际工程中，必须充分理解和应用沉井设计与施工技术，做好相关的调查研究和规划设计工作，同时采取科学有效的施工方法和技术措施，确保沉井工程的质量和安全。

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。

第一章1.简述地下结构的概念和特点。

概念: 地下结构是指在保留上部地层（山体或土层）的前提下, 在开挖出能提供某种用途的地下空间内修筑的建筑结构。

特点:（1）地下空间内建筑结构替代了原来的地层, 结构承受了原本由地层承受的荷载。

在设计和施工中, 要最大限度发挥地层自承能力, 以便控制地下结构的变形, 降低工程造价。

（2）在受载状态下构建地下空间结构物, 地层荷载随着施工进程发生变化, 因此, 设计时要考虑最不利的荷载工况。

（3）作用在地下结构上的地层荷载, 应视地层介质的地质情况合理概化确定。

（4）地下水状态对地下结构的设计和施工影响较大, 设计前必须弄清地下水的分布和变化情况。

（5）地下结构设计要考虑结构物从开始构建到正常使用以及长期运营过程的受力工况, 注意合理利用结构反力作用, 节省造价。

（6）在设计阶段获得的地质资料, 有可能与实际施工揭露的地质情况不一样。

因此, 地下结构施工中应根据施工的实时工况动态修改设计。

（7）地下结构的围岩既是荷载的来源, 在某些情况下又与地下结构共同构成承载体系。

（8）当地下结构的埋置深度足够大时, 由于地层的成拱效应, 结构所承受的围岩垂直压力总是小于其上覆地层的自重压力。

2.简述地下结构的分类与形式。

按断面形式分类: 1）矩形2）圆形3）拱形4）其他形式按使用功能分类: 可分为生活设施、城市设施、生产设施、储藏设施、输送设施和防灾设施等按结构形式及施工方法分类: （1）喷锚结构（2）复合衬砌结构（3）盾构结构（4）沉管结构（5）沉井结构（6）地下连续墙结构（7）其他结构按与地面结构联系情况分类（1）附建式结构（2）单建式结构按埋置深度分类1）浅埋地下结构2）深埋地下结构3.简述地下结构计算理论的发展阶段和代表理论1.刚性结构阶段: 压力线理论该理论认为地下结构是由一些刚性块组成的拱形结构, 所受的主动荷载是地层压力, 当地下结构处于极限平衡状态时, 它是由绝对刚体组成的三铰拱静定体系, 铰的位置分别假设在墙底和拱顶, 其内力可按静力学原理进行计算。