第五章 沉井根底及地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙5-1 概述 第五章 沉井根底及地下延续墙第一节 概 述 沉井的运用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业沉井的运用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业开展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的根底叫做沉井开展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的根底叫做沉井根底，参见图根底，参见图5-15-1。 图图 5-1 5-1沉井根底表示沉井根底表示a) a) 沉井下沉沉井下沉; b) ; b) 沉井根底沉井根底沉井的概念沉井的概念: : 是井筒状的构造物。它是以井内挖土，依托本身重力是井筒状的构造物。它是以井内挖土，依托本身重力抑制井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底抑制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构造物的根底。并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它构造物的根底。 沉井的优点：沉井的优点： 埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能接受较大的垂直荷载和程度荷载；承载面积，能接受较大的垂直荷载和程度荷载； 沉井既是根底，又是施工时的挡土和挡土围堰构造物，沉井既是根底，又是施工时的挡土和挡土围堰构造物，施工工艺并不复杂。施工工艺并不复杂。 沉井施工时对临近建筑物尤其是软土中地下建筑物的沉井施工时对临近建筑物尤其是软土中地下建筑物的根底影响小。根底影响小。5-1 概述 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井的缺陷：沉井的缺陷： 施工期较长；施工期较长； 对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂景象，呵斥沉井倾斜；对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂景象，呵斥沉井倾斜； 沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层外表倾斜沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层外表倾斜过大，均会给施工带来一定困难。过大，均会给施工带来一定困难。 5-1 概述 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井沉井5-1 概述 第五章 沉井根底及地下延续墙 根据经济合理、施工上能够的原那么，普通在以下情况，根据经济合理、施工上能够的原那么，普通在以下情况，可以采用沉井根底：可以采用沉井根底： 1. 1.上部荷载较大，而表层地基土的允许承载力缺乏，做上部荷载较大，而表层地基土的允许承载力缺乏，做扩展根底开挖任务量大，以及支撑困难，但在一定深度下有扩展根底开挖任务量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井根底与其他深根底相比较，经济上较好的持力层，采用沉井根底与其他深根底相比较，经济上较为合理的；为合理的； 2. 2.在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大，或河中有在山区河流中，虽然土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石不便桩根底施工时；较大卵石不便桩根底施工时； 3. 3.岩层外表较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩展岩层外表较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩展根底施工围堰有困难时。根底施工围堰有困难时。5-1 概述 第五章 沉井根底及地下延续墙第二节 沉井的类型和构造 一、沉井的分类 按沉井的施工方法分类按沉井的施工方法分类 普通沉井普通沉井 浮运沉井浮运沉井5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙按沉井的建筑资料分类按沉井的建筑资料分类 混凝土沉井混凝土沉井 钢筋混凝土沉井钢筋混凝土沉井 竹筋混凝土沉井竹筋混凝土沉井 按沉井外形分类按沉井外形分类 圆形圆形圆端形圆端形矩形矩形沉井的平面外形沉井的平面外形5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井的立面外形沉井的立面外形 柱形柱形 阶梯形阶梯形锥形锥形 5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-3 5-3 沉井的平面外形沉井的平面外形 a) a) 单孔沉井；单孔沉井；b) b) 双孔沉井；双孔沉井；c) c) 多孔沉井多孔沉井5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙图图 5-4 5-4 沉井剖面图沉井剖面图a a直壁柱型；直壁柱型； b b外壁单阶型；外壁单阶型； c c外壁多阶型；外壁多阶型； d d内壁多阶型内壁多阶型二、沉井根底的构造 (一)沉井的轮廓尺寸 沉井的平面外形：沉井的平面外形： 决议于墩决议于墩( (台台) )底部的外形。对矩形或圆端形墩，可采底部的外形。对矩形或圆端形墩，可采用相应外形的沉井，当墩的长宽比较为接近时，可采用方用相应外形的沉井，当墩的长宽比较为接近时，可采用方形或圆形沉井。形或圆形沉井。 沉井顶面尺寸为墩沉井顶面尺寸为墩( (台台) )身底部尺寸加襟边宽度。身底部尺寸加襟边宽度。5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井的入土深度：沉井的入土深度： 根据上部构造、水文地质条件及各土层的承载力等确根据上部构造、水文地质条件及各土层的承载力等确定。定。 (二) 沉井的普通构造 普通沉井构造上主要由普通沉井构造上主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底和盖凹槽、射水管、封底和盖板等组成。板等组成。5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-5 5-5 沉井构造图沉井构造图(三)浮运沉井的构造 1.不带气筒的浮运沉井不带气筒的浮运沉井 不带气筒的浮式沉井顺应于水深较浅、流速不大、河不带气筒的浮式沉井顺应于水深较浅、流速不大、河床较平、冲刷较小的自然条件。普通在岸边制造，经过滑床较平、冲刷较小的自然条件。普通在岸边制造，经过滑道迁延下水，浮运到墩位，再接高下沉到河床。这种沉井道迁延下水，浮运到墩位，再接高下沉到河床。这种沉井可用钢、木、钢筋混凝土、钢丝网及水泥等资料组合。可用钢、木、钢筋混凝土、钢丝网及水泥等资料组合。 钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空心井壁沉钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空心井壁沉井，这是制造浮运沉井较好的方法，具有施工方便、节省井，这是制造浮运沉井较好的方法，具有施工方便、节省钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢丝网钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢丝网水泥制成。做法是将假设干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网水泥制成。做法是将假设干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网的两侧，外面涂抹不低于的两侧，外面涂抹不低于M5M5的水泥砂浆，使它充溢钢筋网的水泥砂浆，使它充溢钢筋网和钢丝网之间的间隙并构成厚和钢丝网之间的间隙并构成厚1 13mm3mm的维护层。的维护层。 5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙2.带钢气筒的浮运沉井带钢气筒的浮运沉井 5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-8 5-8 带钢气筒的浮运沉井带钢气筒的浮运沉井 带钢气筒的浮运带钢气筒的浮运沉井适用于水深流急沉井适用于水深流急的巨型沉井。它主要的巨型沉井。它主要由双壁的沉井底节、由双壁的沉井底节、单壁钢壳、钢气筒等单壁钢壳、钢气筒等组成。组成。(四) 组合式沉井 定义：定义： 当采用低桩承台而围水挖基浇筑承台有困难时；当沉当采用低桩承台而围水挖基浇筑承台有困难时；当沉井刃脚遇到倾斜较大的岩层或在沉井范围内地基土软硬不井刃脚遇到倾斜较大的岩层或在沉井范围内地基土软硬不均而水深较大时可采用上面是沉井下面是桩基的混合式根均而水深较大时可采用上面是沉井下面是桩基的混合式根底，或称组合式沉井。底，或称组合式沉井。 施工时按设计尺寸做成沉井，下沉到预定标高后，进施工时按设计尺寸做成沉井，下沉到预定标高后，进展浇筑封底混凝土和承台，在井内其上预留孔位钻孔灌注展浇筑封底混凝土和承台，在井内其上预留孔位钻孔灌注成桩。成桩。 这种混合式沉井既有围水挡土作用，又作为钻孔桩的这种混合式沉井既有围水挡土作用，又作为钻孔桩的护筒，还作为桩基的承台护筒，还作为桩基的承台 5-2 沉井的类型和构造 第五章 沉井根底及地下延续墙第三节 沉井的施工 沉井根底施工普通可分为旱地施工、水中筑岛施工及浮沉井根底施工普通可分为旱地施工、水中筑岛施工及浮运沉井施工三种。运沉井施工三种。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙一、旱地上沉井的施工 桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封桥梁墩台位于旱地时，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及浇筑顶板。底、充填井孔以及浇筑顶板。a)制造第一节沉井制造第一节沉井; b)抽垫木、挖土下沉抽垫木、挖土下沉; c)沉井接高下沉沉井接高下沉; d)封底封底图图5-9 沉井施工顺序表示沉井施工顺序表示1.1.整平场地整平场地 如天然地面土质较好，只需将地面杂物清掉整平地面，就可在其上制造沉井，如为了减小沉井的下沉深度也可在根底位置处挖一浅坑，在坑底制造沉井下沉，坑底应高出地下水位0.51.0m 。如土质松软，应整平夯实或换土夯实。在普通情况下，应在整平场地上铺上不小于0.5m厚的砂或砂砾层。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙2.制造第一节沉井制造第一节沉井 制造沉井前，应先在刃脚处对称铺满垫木图5-10，以支承第一节沉井的分量，并按垫木定位立模板以绑扎钢筋。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模图5-11，绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙图图 5-10 5-10 垫木布置实例垫木布置实例图图5-11 5-11 沉井刃脚立模沉井刃脚立模1-1-内模；内模；2-2-外模；外模；3-3-立柱；立柱；4-4-角钢；角钢；5-5-垫木；垫木；6-6-砂垫层砂垫层3.拆模及抽垫拆模及抽垫 当沉井混凝土强度达设计强度70时可撤除模板，达设计强度后方可抽撤垫木。抽撤垫木应分区、依次、对称、同步地向沉井外抽出。其顺序为：先内壁下，再短边，再长边，最后定位垫木。长边下垫木隔一根抽一根，以固定垫木为中心，由远而近对称地抽，最后抽除固定垫木，并随抽随用砂土回填捣实，以免沉井开裂、挪动或偏斜。原那么：分区、依次、对称、同步。原那么：分区、依次、对称、同步。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙4.挖土下沉挖土下沉 沉井下沉施工可分为排水下沉和不排水下沉。 排水下沉：当沉井穿过的土层较稳定，不会因排水而产生大量流砂时，可采用排水下沉。它适用于土层渗水量不大且排水时不会产生涌土或流砂的情况；人工挖土可使沉井均匀下沉和去除井下妨碍物，但应保证施工平安。排水下沉时，有时也用机械除土。 不排水下沉：普通都采用机械除土，挖土工具可以是抓土斗或水力吸泥机，如土质较硬，水力吸泥机需配以水枪射水将土冲松。由于吸泥机是将水和土一同吸出井外，故需经常向井内加水维持井内水位高出井外水位12m，以免发生涌土或流砂景象。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙5.接高沉井接高沉井 第一节沉井顶面下沉至距地面还剩1m2m时，应停顿挖土，接筑第二节沉井。接筑前应使第一节沉井位置耿直，凿毛顶面，然后立模浇筑混凝土。待混凝土强度达设计要求后，再拆模继续挖土下沉。 6.筑井顶围墙筑井顶围墙 如沉井顶面低于地面或水面，应在沉井上接筑围堰，围堰的平面尺寸略小于沉井，其下端与井顶上预埋锚杆相连。围堰是暂时性的，待墩台身出水后可撤除。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙7.地基检验和处置地基检验和处置 基底检验：基底检验： 检验内容是地基土质能否和设计相符，能否平整，检验内容是地基土质能否和设计相符，能否平整，并对地基进展必要的处置。并对地基进展必要的处置。基底处置：基底处置： 砂性土或粘性土地基，普通可在井底铺一层砾石或砂性土或粘性土地基，普通可在井底铺一层砾石或碎石至刃脚底面以上碎石至刃脚底面以上200mm200mm。未风化岩石地基，应凿除风化。未风化岩石地基，应凿除风化岩层，假设岩层倾斜，还应凿成阶梯形。要确保井底地基岩层，假设岩层倾斜，还应凿成阶梯形。要确保井底地基尽量平整，浮土、软土去除干净，以保证封底混凝土、沉尽量平整，浮土、软土去除干净，以保证封底混凝土、沉井与地基结合严密。井与地基结合严密。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙8.封底、充填井孔及浇筑顶盖封底、充填井孔及浇筑顶盖 地基经检验及处置符合要求后，应立刻进展封底。如封底是在不排水情况下进展，那么可用导管法灌注水下混凝土(见钻孔灌注桩施工)，假设灌注面积大，可用多根导管，以先周围后中间，先低后高的次序进展灌注。待混凝土达设计强度后，再抽干井孔中的水，填筑井内圬土。如井孔中不填料或仅填以砾石，那么井顶面应浇筑钢筋混凝土顶盖，以支承墩台，然后砌筑墩身，墩身出土(或水面)后可撤除暂时性的井顶围堰。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井施工过程动画演示沉井施工过程动画演示15-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井施工过程动画演示沉井施工过程动画演示2二、水中沉井的施工 一筑岛法一筑岛法 当水深小于3m，流速1.5m/s时，可采用砂或砾石在水中筑岛(图5-12 a，周围用草袋围护；假设水深或流速加大，可采用围堤防护筑岛图5-12b；当水深较大通常15m或流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛(图5-12c。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙图图 5-12 5-12 水中筑岛下沉沉井水中筑岛下沉沉井a) a) 无围堰防护土岛无围堰防护土岛; b) ; b) 有围堰防护土岛有围堰防护土岛; c) ; c) 围堰筑岛围堰筑岛2.浮运沉井施工浮运沉井施工 水深较大，如超越10m时，筑岛法很不经济，且施工也困难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙二浮运沉井施工二浮运沉井施工图图 5-13 5-13 浮运沉井下水表示浮运沉井下水表示三、泥浆光滑套与壁后压气沉井施工法 一泥浆光滑套一泥浆光滑套 泥浆光滑套是借助泥浆泵和保送管道将特制的泥浆压入沉井外壁与土层之间，在沉井外围构成有一定厚度的泥浆层。主要利用泥浆的光滑减阻，降低沉井下沉中的摩擦阻力。图图 5-14 5-14 射口挡板与压浆管构造射口挡板与压浆管构造a) a) 射口挡板射口挡板; b) ; b) 外管法压浆管构造外管法压浆管构造5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙二壁后压气沉井法二壁后压气沉井法 它是经过对沿井壁内周围预埋的气管中放射高压气流，气流沿喷气孔射出，再沿沉井外壁上升，构成一圈压气层(又称空气幕)，使井壁周围土松动，减少井壁摩阻力，促使沉井顺利下沉。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙与泥浆光滑套相比的优点：与泥浆光滑套相比的优点： 壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，下沉量易于控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经下沉量易于控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经济效果好。济效果好。 在普通条件下较泥浆光滑套更为方便，它适用于细、粉在普通条件下较泥浆光滑套更为方便，它适用于细、粉砂类土和粘性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的砂类土和粘性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的资料。资料。四、沉井施工新方法简介 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙 20 20世纪世纪9090年代以来，在国外一些兴隆国家提出了年代以来，在国外一些兴隆国家提出了压沉法压沉法SS(Space System Caisson)SS(Space System Caisson)法法SOCS(Super Open Caisson System)SOCS(Super Open Caisson System)自动化沉井等施工方自动化沉井等施工方法。法。 五、沉井下沉过程中遇到的问题及处置 1.偏斜偏斜偏斜缘由偏斜缘由 ：土岛外表松软，河底土质软硬不匀；土岛外表松软，河底土质软硬不匀；井壁与刃脚中线不重合井壁与刃脚中线不重合 ；抽垫方法欠妥，回填不及时抽垫方法欠妥，回填不及时 ；除土不均匀对称除土不均匀对称 ；刃脚遇妨碍物顶住而未及时发现；刃脚遇妨碍物顶住而未及时发现；排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井接受不排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井接受不 对对称外力作用称外力作用 。 发生倾斜的纠正方法：发生倾斜的纠正方法：在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；在沉井顶面施加程度力扶正。在沉井顶面施加程度力扶正。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙2.沉井下沉困难沉井下沉困难 缘由：缘由：开挖面深度不够，正面阻力大；开挖面深度不够，正面阻力大；偏斜，或刃脚下遇到妨碍物、巩固岩层和土层；偏斜，或刃脚下遇到妨碍物、巩固岩层和土层；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。处理下沉困难的措施主要是添加压重和减少井壁摩阻力处理下沉困难的措施主要是添加压重和减少井壁摩阻力 ,添加压重的方法添加压重的方法 ：提早接筑下节沉井；提早接筑下节沉井；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；不排水下沉时，可井内抽水。不排水下沉时，可井内抽水。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙减小井壁摩阻力的方法：减小井壁摩阻力的方法： 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；增大开挖范围和深度；增大开挖范围和深度；必要时还可采用必要时还可采用0.10.1 0.2kg0.2kg炸药起爆助沉。炸药起爆助沉。3.突沉突沉 缘由：缘由：井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井支承减弱；井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井支承减弱；排水过多；排水过多；挖土太深；挖土太深；出现塑流。出现塑流。 防止突沉的措施：防止突沉的措施：控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高刃脚阻力。刃脚阻力。5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙4.流砂流砂 缘由：缘由：土中动水压力的水头梯度大于临界值。土中动水压力的水头梯度大于临界值。 防止流砂的措施防止流砂的措施 ：排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；不排水除土下沉时，减小水头梯度；不排水除土下沉时，减小水头梯度；采用井点，或深井和深井泵降水。采用井点，或深井和深井泵降水。 5-3 沉井的施工 第五章 沉井根底及地下延续墙第四节 沉井的设计与计算 沉井的设计与计算内容：包括沉井作为整体深根底计算和施工过程中沉井构造强度计算。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 沉井设计与计算前，必需掌握如下有关资料：上部或下部构造尺寸要求和设计荷载；水文和地质资料拟采用的施工方法。 一、沉井作为整体深根底的设计与计算 设计程序：沉井作为整体深根底设计主要是根据上部构设计程序：沉井作为整体深根底设计主要是根据上部构造特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要造特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后进求及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后进展沉井根底的计算。展沉井根底的计算。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 沉井计算分为两种情况： 沉井根底埋置深度在部分冲刷线以下仅数米时：可按浅根底设计计算规定，不思索沉井周围土体对沉井的约束作用，按浅根底设计计算。 当沉井埋置较深时：需求思索根底井壁外侧土体横向弹性抗力的影响按刚性桩计算内力和土抗力，同时应思索井壁外侧接触面摩阻力，进展地基根底的承载力、变形和稳定性分析与验算。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙沉井基底的地基强度验算应满足：沉井基底的地基强度验算应满足： (5-1) (5-1) 沉井底部地基土总反力Rj等于该处土的承载力允许值fa与支承面积A的乘积，即 ： (5-2) (5-2) 沉井侧壁与土接触面提供的抗力，可假定井壁外侧与土的摩阻力沿深度呈梯形分布，距地面5m范围内按三角形分布，5m以下为常数，如图5-18所示，故总摩阻力为：图图5-18 5-18 井侧摩阻力分布假定井侧摩阻力分布假定 (5-3) (5-3)根本假定条件：1.地基土作为弹性变形介质，程度向地基系数随深度成正比地基土作为弹性变形介质，程度向地基系数随深度成正比 例添加；例添加；2.不思索根底与土之间的粘着力和摩阻力；不思索根底与土之间的粘着力和摩阻力；3.沉井根底的刚度与土的刚度之比可以为是无限大。沉井根底的刚度与土的刚度之比可以为是无限大。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 沉井根底作为整体深根底时，沉井深根底可以视为刚性桩柱，即相当于“m法中刚性桩的条件，计算其内力和井壁外侧土抗力。 沉井根底遭到墩台程度力H 及偏心竖向力N作用时图5-19a，为了计算方便，可以将上述外力简化为中心荷载N和程度力H的共同作用，转变后的程度力H间隔基底的作用高度 图5-19b为： 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 (5-4) 图图5-19 5-19 荷载作用情况荷载作用情况一非岩石地基上沉井根底计算 首先，思索沉井在程度力H 作用下的情况。由于程度力的作用，沉井将围绕位于地面下z0 深度处A 点转动一 角图5-20，地面下深度z 处沉井根底产生的程度位移x和土的横向抗力pzx分别为： 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-20 5-20 程度及竖直荷载作用下程度及竖直荷载作用下的应力分布的应力分布 将深度z处程度向地基系数代入上式pzx表达式，可以得到：5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 (5-5) 由上式可见，沉井井壁外侧土的横向抗力沿深度为二次抛物线变化。 沉井根底底面处的压应力计算，思索基底程度面上竖向地基系数C0不变，故其压应力图形与根底竖向位移图类似，有： (5-6) 在上述公式中，有两个未知数z0和求解，可建立如下两个平衡方程式。 X=0，可以得到：5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙，可以得到：对以上二式联立求解，可得对以上二式联立求解，可得 ：或或将上述将上述z0z0和和tantan 表达式代入式表达式代入式5-55-5和式和式5-65-6，得到：，得到： (5-7) (5-7) (5-8) (5-8) 当有竖向荷载当有竖向荷载N N 及程度力及程度力H H 同时作用时，那么基底平面边缘处的压力为同时作用时，那么基底平面边缘处的压力为 离地面或部分冲刷线以下深度离地面或部分冲刷线以下深度z z 处根底截面上的弯矩为：处根底截面上的弯矩为： (5- (5-10) 10) 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙(5-9)二基底嵌入基岩内的计算方法 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 假设沉井基底嵌入基岩内，在程度力H和竖直偏心荷载N作用下，可以以为基底不产生程度位移，那么根底旋转中心A与基底中心点吻合，即z0=h，为一知值图5-21。这样，在基底嵌入处便存在一程度阻力P，由于P对基底中心点的力臂很小，普通可忽略P对A点的力矩。图图5-21 5-21 程度力作用下的应力分布程度力作用下的应力分布 当根底程度力H 作用时，地面下深度z处产生的程度位移x，并引起井壁外侧土的横向抗力pzx，分别为： 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 (5-11)基底边缘处的竖向应力为：基底边缘处的竖向应力为： (5-12) 上述公式中未知数求解，仅需建立一个弯矩平衡方程便可， ，可以到： 解上式得：解上式得： 式中， 将上述解出的将上述解出的tantan代入表达式代入表达式 5-115-11 和表达式和表达式 5-125-12 ，可以得到：可以得到： 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 (5-13) (5-13) (5-14)同理，可以得到基底边缘处的应力为同理，可以得到基底边缘处的应力为 (5-15) (5-15)根据程度向荷载的平衡关系，可以求出嵌入处未知的程度阻力根据程度向荷载的平衡关系，可以求出嵌入处未知的程度阻力P P 地面以下地面以下z z深度处沉井根底截面上的弯矩为：深度处沉井根底截面上的弯矩为：5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 (5-16) (5-16) (5-17) (5-17) 三墩台顶面的程度位移 沉井根底在程度力H 和力矩M 作用下，墩台顶程度位移 由地面处程度位移z0tan、地面至墩顶h2范围内程度位移h2tan以及台身或立柱h2范围内的弹性挠曲变形引起的墩顶程度位移0三部分所组成： 鉴于普通沉井根底转角很小，存在近似关系 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙5-185-18 此外，思索沉井根底实践刚度并非无穷大，需思索刚度对墩顶程度位移的影响，故引入系数k1和k2，反映实践刚度对地面处程度位移及转角的影响，从而得到： 同理，对于支承在岩石地基上的墩台顶面程度位移，那么可以采用下式计算 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙5-19a5-19a 5-19b5-19b 四验算 1基底应力验算 沉井荷载作用效应分析中，沉井基底计算的最大压应力，不应超越沉井底面处地基土的承载力允许值，即5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 5-202 2横向抗力验算横向抗力验算 沉井侧壁地基土的横向抗力pzx，本质上是根据文克尔弹性地基梁假定，得出的横向荷载效应值，应小于井壁周围地基土的极限抗力值。沉井根底在外力作用下，深度z处产生程度位移时，井壁背叛位移一侧将产生自动土压力 ，而另一侧将产生被动土压力 故其极限抗力可以用土压力表示为：故其极限抗力可以用土压力表示为： 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 (5-21(5-21 代入式代入式5-215-21，可以得到：，可以得到： 思索到桥梁构造性质和荷载情况，并根据实验数据可知，思索到桥梁构造性质和荷载情况，并根据实验数据可知，沉井侧壁地基土横向抗力沉井侧壁地基土横向抗力 最大值，普通出如今最大值，普通出如今 和和 处，代入上式可以得到处，代入上式可以得到 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙由朗金土压力实际可知：由朗金土压力实际可知： 5-225-225-23a5-23a 5-23b5-23b 3墩台顶面程度位移验算墩台顶面程度位移验算 桥梁墩台设计时，除应思索根底沉降外，还需验算地基变形和墩台身弹性程度变形所引起的墩台顶程度位移能否满足上部构造设计要求。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙二、沉井施工过程中构造强度计算 施工及营运过程的不同阶段，沉井荷载作用不尽一样。沉井构造强度必需满足各阶段最不利情况荷载作用的要求。 沉井各部分设计时，必需了解和确定不同阶段最不利荷载作用形状，拟定出相应的计算图式，然后计算截面应力，进展配筋设计，以及构造抗力分析与验算，以保证沉井构造在施工各阶段中的强度和稳定。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 一沉井自重下沉验算一沉井自重下沉验算 为了使沉井能在自重下顺利下沉，沉井重力不排水下沉时，应扣除浮力应大于土与井壁间的摩阻力规范值，将两者之比称为下沉系数，要求5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙1 5-245-24 当不能满足上式要求时，可选择以下措施直至满足要求：加大井壁厚度或调整取土井尺寸；如为不排水下沉者，那么下沉到一定深度后可采用排水下沉；添加附加荷载压沉或射水助沉；采用泥浆光滑套或壁后压气法减阻等措施。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙二第一节底节沉井的竖向挠曲验算二第一节底节沉井的竖向挠曲验算1排水挖土下沉 排水挖土下沉的整个过程中，沉井支承点相对容易控制。可将沉井视为支承于四个固定支点上的梁，且支点控制在最有利位置处，即支点和跨中所产生的弯矩大致相等。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-22 5-22 底节沉井支点布置表示底节沉井支点布置表示a) a) 排水除土下沉排水除土下沉2不排水挖土下沉 不排水挖土下沉施工中，机械挖土时刃脚下的支点位置很难控制，沉井下沉过程中能够出现最不利支承。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-22 5-22 底节沉井支点布置表示底节沉井支点布置表示b) b) 不排水除土下沉不排水除土下沉三沉井刃脚受力计算三沉井刃脚受力计算 刃脚切入土中时遭到向外弯曲应力；挖空刃脚下内侧土体时，刃脚又遭到向内弯曲的外部土、水压力作用。 为简化起见，普通按竖向和程度向分别计算。竖向分析时，近似地将刃脚构造视为固定于刃脚根部井壁处的悬臂梁图5-22，根据刃脚内外侧作用力不同组合，能够向外或向内挠曲。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 在程度面上，那么视刃脚构造为一封锁的框架，在水、土压力作用下使其在程度面内发生弯曲变形。分别可推出刃脚悬臂分配系数和程度框架分配系数如下。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙刃脚悬臂作用的分配系数刃脚悬臂作用的分配系数 为：为： 5-25刃脚框架作用的分配系数刃脚框架作用的分配系数 为：为： 5-265-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙1刃脚竖向受力分析1 1刃脚向外挠曲的内力计算刃脚向外挠曲的内力计算 最不利位置：当沉井下沉过程最不利位置：当沉井下沉过程中刃脚内侧切入土中深约中刃脚内侧切入土中深约1.0m，同时接筑完上节沉井，且沉井上部同时接筑完上节沉井，且沉井上部显露地面或水面约一节沉井高度时，显露地面或水面约一节沉井高度时，刃脚斜面上土的抗力最大，且井壁刃脚斜面上土的抗力最大，且井壁外土、水压力最小，处于刃脚向外外土、水压力最小，处于刃脚向外挠曲的。挠曲的。 图图 5-23 5-23 刃脚向外挠曲受力分析刃脚向外挠曲受力分析1) 刃脚外侧土压力及水压力的合力刃脚外侧土压力及水压力的合力或或 3 3刃脚下抵抗力的计算。刃脚下竖向反力刃脚下抵抗力的计算。刃脚下竖向反力R R取单位宽度可按下式计算取单位宽度可按下式计算 2作用在刃脚外侧单元宽度上的摩阻力作用在刃脚外侧单元宽度上的摩阻力T1可按以下两可按以下两 式式计算，并取其较小者计算，并取其较小者5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙4刃脚单位宽度自重刃脚单位宽度自重g为为 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙5-375-375-385-385-395-39 式中：MR、MH、Me+w、MT、Mg分别为反力R、土压力及水压力pe+w、横向力H、刃脚底部的外侧摩阻力T1以及刃脚自重g对刃脚根部中心轴的弯矩，其中作用在刃脚部分的各程度力均应按规定思索分配系数a。上述各式数值的正负号视详细情况而定。 对刃脚根部中心轴的弯矩总和值对刃脚根部中心轴的弯矩总和值M0M0、竖向力、竖向力N0N0及剪力及剪力Q Q，其算式为其算式为求出以上各力的数值、方向及作用点后，再算出各力求出以上各力的数值、方向及作用点后，再算出各力2刃脚程度钢筋计算最不利的情况：最不利的情况： 沉井已下沉至沉井已下沉至设计高程，刃脚下的土已挖空，尚未高程，刃脚下的土已挖空，尚未浇筑封底混凝土的筑封底混凝土的时候，由于刃脚有候，由于刃脚有悬臂作用及程度臂作用及程度闭合合框架的作用，故当刃脚作框架的作用，故当刃脚作为悬臂思索臂思索时，刃脚所受程度力，刃脚所受程度力乘以乘以 ，而作用于框架的程度力，而作用于框架的程度力应乘以分配系数乘以分配系数 后，其后，其值作作为程度框架上的外力，由此求出框架的弯矩及程度框架上的外力，由此求出框架的弯矩及轴向力向力值，再，再计算框架所需的程度算框架所需的程度钢筋用量。筋用量。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙(1)(1)单孔矩形框架图单孔矩形框架图5-255-25图图5-25 5-25 单孔矩形框架受力单孔矩形框架受力A点处的弯矩点处的弯矩 B点处的弯矩点处的弯矩C点处的弯矩点处的弯矩 轴向力轴向力 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙(2)(2)单孔圆端形图单孔圆端形图5-265-26 式中：式中：KK=L/r，r为圆心至心至圆端形井端形井壁中心的壁中心的间隔。隔。图图5-26 5-26 单孔圆形框架受力单孔圆形框架受力5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙(3)(3)双孔矩形图双孔矩形图5-275-27 图图5-27 5-27 双孔矩形框架受力双孔矩形框架受力5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙(4)(4)双孔圆端形双孔圆端形 图图5-28a5-28a式中：式中：式中：式中：NANA、MAAMAA截面上的截面上的轴向力向力kNkN 和弯矩和弯矩kNmkNm； NB NB、MBBMBB截面垂直于截面垂直于A A截面上的截面上的轴 向力向力kNkN和弯矩和弯矩kNmkNm； r r井壁刃脚井壁刃脚轴线的半径的半径m m。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙5 5圆形沉井圆形沉井( (图图5-28b)5-28b)图图5-28 5-28 双孔圆端形沉井内力计算双孔圆端形沉井内力计算a a双孔圆端形框架受力；双孔圆端形框架受力；b b圆形沉井井壁的土压力圆形沉井井壁的土压力四井壁受力计算四井壁受力计算 1井壁竖向拉应力验算 沉井在下沉过程中，上部土层工程性能相对下部土层沉井在下沉过程中，上部土层工程性能相对下部土层明显偏优时，当刃脚下土体已被挖空，沉井上部性能良好明显偏优时，当刃脚下土体已被挖空，沉井上部性能良好土层将提供足够侧壁摩擦力例如大于沉井自重，阻止土层将提供足够侧壁摩擦力例如大于沉井自重，阻止沉井下沉，那么构成下部沉井呈悬挂形状，井壁构培育有沉井下沉，那么构成下部沉井呈悬挂形状，井壁构培育有在自重作用下被拉断的能够。在自重作用下被拉断的能够。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 需求验算井壁的竖向需求验算井壁的竖向拉应力能否满足井壁抗拉拉应力能否满足井壁抗拉要求。拉应力的大小与井要求。拉应力的大小与井壁摩阻力分布图有关，在壁摩阻力分布图有关，在判别能够夹住沉井的土层判别能够夹住沉井的土层不明显时，可近似假定沿不明显时，可近似假定沿沉井高度成倒三角形分布沉井高度成倒三角形分布图图5-295-29。在地面处摩。在地面处摩阻力最大，而刃脚底面处阻力最大，而刃脚底面处为零。为零。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙图图5-29 5-29 井壁井壁摩阻力分布井壁井壁摩阻力分布 2井壁横向受力计算 当沉井沉至设计高程，且刃脚下土已挖空而尚未封底时，井壁接受的土、水合力为最大。此时，应按程度框架分析内力，验算井壁资料强度，其计算方法与刃脚框架计算一样。 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙五混凝土封底及顶盖的计算五混凝土封底及顶盖的计算1封底混凝土计算 沉井封底混凝土的厚度应根据基底接受的反力情况沉井封底混凝土的厚度应根据基底接受的反力情况而定。作用于封底混凝土的竖向反力可分为两种情况：而定。作用于封底混凝土的竖向反力可分为两种情况： 一种是沉井水下封底后，在施工抽水时封底混凝土一种是沉井水下封底后，在施工抽水时封底混凝土需接受基底水和地基土的向上反力；需接受基底水和地基土的向上反力； 一种是空心沉井在运用阶段，封底混凝土须接受沉一种是空心沉井在运用阶段，封底混凝土须接受沉井根底全部最不利荷载组合所产生的基底反力，如井孔井根底全部最不利荷载组合所产生的基底反力，如井孔内填砂或有水时，可扣除其重力。内填砂或有水时，可扣除其重力。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 封底混凝土厚度，可按弯拉验算和剪切验算两种方法计算并取其控制2钢筋混凝土盖板计算 空心或井孔内填以砾砂石的沉井，井顶必需浇筑钢筋混凝土盖板，用以支承墩台及其上部全部荷载。盖板厚度普通是预先拟定的，按盖板接受最不利荷载组合，假定为均布荷载的双向板进展内力计算和配筋设计。 如墩身全部位于井孔内，还应验算盖板的剪应力和井壁支承压力。如墩身较大，部分支承在井壁上那么不需进展盖板的剪力验算，只进展井壁压应力的验算。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙三、浮运沉井计算要点 一浮运沉井稳定性验算一浮运沉井稳定性验算5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 浮运沉井在浮运过程中和就位接高下沉过程中均为浮浮运沉井在浮运过程中和就位接高下沉过程中均为浮体，要有一定的吃水深度，使重心低而不易倾覆，保证浮体，要有一定的吃水深度，使重心低而不易倾覆，保证浮运时稳定；同时还必需具有足够的高出水面高度，使沉井运时稳定；同时还必需具有足够的高出水面高度，使沉井不因风浪等而沉没。因此，除前述计算外，还应思索沉井不因风浪等而沉没。因此，除前述计算外，还应思索沉井浮运过程中的受力情况，进展浮体稳定性沉井重心、浮浮运过程中的受力情况，进展浮体稳定性沉井重心、浮心和定倾半径分析确定与比较和井壁显露水面高度等的心和定倾半径分析确定与比较和井壁显露水面高度等的验算。现以带暂时性底板的浮运沉井为例，阐明浮运沉井验算。现以带暂时性底板的浮运沉井为例，阐明浮运沉井稳定性验算。稳定性验算。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 根据沉井分量等于沉井排开水的分量浮力原理，那么沉井吃水深h0从底板算起，图5-31为：图图5-31 5-31 计算浮心位置表示图计算浮心位置表示图 5-435-431.计算浮心位置计算浮心位置5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 式中：M1各排水体积m3沉井底板以上部分排水体积V0、刃脚体积V1、底板下隔墙体积V2与其中心至刃脚底面间隔的乘积。 如各部分的乘积分别以M0、M2、M3表示，那么 浮心的位置，以刃脚底面起算为浮心的位置，以刃脚底面起算为h3+Y1h3+Y1时，时，Y1Y1可由下可由下式求得：式求得： 对圆端形沉井对圆端形沉井 5-445-44 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 2. 重心位置计算重心位置计算设重心位置设重心位置O2离刃脚底面的间隔为离刃脚底面的间隔为Y2，那么，那么式中式中:M沉井各部分体沉井各部分体积与其中心到刃脚底面与其中心到刃脚底面 间隔的乘隔的乘积，并假定沉井各部分圬，并假定沉井各部分圬 工的工的单位重一位重一样。令重心与浮心的高差为令重心与浮心的高差为Y，那么，那么 5-455-45 5-465-46 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙图图 5-32 5-32 圆端形沉井截圆端形沉井截面面3. 定倾半径的计算定倾半径的计算定定倾半径半径为定定倾中心到浮心的中心到浮心的间隔，由下式隔，由下式计算算 式中：式中：Ix-x为吃水截面积的惯性为吃水截面积的惯性矩，对圆端形沉井图矩，对圆端形沉井图5-32而而言其值为言其值为 对带气筒浮运沉井，可根据气对带气筒浮运沉井，可根据气筒布置、各阶段气筒运用与连通情筒布置、各阶段气筒运用与连通情况，分别确定定倾半径况，分别确定定倾半径 5-475-47 5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 5-485-48 4. 浮运沉井稳定的必要条件浮运沉井稳定的必要条件 浮运沉井的稳定性应满足重心到浮心的间隔小于浮运沉井的稳定性应满足重心到浮心的间隔小于定倾中心到浮心的间隔，即定倾中心到浮心的间隔，即二浮运沉井显露水面最小高度验算二浮运沉井显露水面最小高度验算 沉井浮运过程中遭到牵引力、风力等荷载作用，难免沉井浮运过程中遭到牵引力、风力等荷载作用，难免产生一定的倾斜，故普通要求沉井顶面高出水面不小于产生一定的倾斜，故普通要求沉井顶面高出水面不小于0.50.51.0m1.0m为宜，以保证沉井在拖运过程中的平安。为宜，以保证沉井在拖运过程中的平安。5-4 沉井的设计与计算 第五章 沉井根底及地下延续墙 拖引力及拖引力及风风力等力等对对浮心浮心产产生弯矩生弯矩M M，因此使沉井旋，因此使沉井旋转转 倾倾斜斜 角度角度，在普通情况下不允，在普通情况下不允许许值值大于大于66，可按下，可按下式分析式分析验验算：算：5-49沉井浮运时显露水面的最小高度沉井浮运时显露水面的最小高度h h按下式计算：按下式计算： 5-50 第六节 地下延续墙一、地下延续墙的概念、特点及其运用与开展 地下延续墙技术来源于欧洲，是根据钻井中膨润土泥浆护壁以及水下浇灌混凝土的施工技术而建立和开展起来的一种方法。这种方法最初运用于意大利和法国，在1950年前后，意大利首先运用了排式地下延续墙,1954年，这一施工技术传入法国、德国，并很快得到广泛运用。1959年传入日本，目前，日本为该技术运用最多的国家。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 在地面上用抓斗式或回转式等成槽机械，沿着开挖工程的周边，在泥浆护壁的情况下开挖一条狭长的深槽，构成一个单元槽段后，在槽内放入预先在地面上制造好的钢筋笼，然后用导管法浇灌混凝土，完成一个单元的墙段，各单元墙段之间以特定的接头方式相互衔接，构成一条地下延续墙壁图5-42。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙施工方法：施工方法：图图5-42 5-42 地下延续墙施工程序表示图地下延续墙施工程序表示图a a成槽；成槽；b b放入接头管；放入接头管；c c放入钢筋笼；放入钢筋笼；d d浇筑混凝土浇筑混凝土5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 地下延续墙简称地下墙具有以下优点： 构造刚度大；整体性、防渗性和耐久性好；施工时根本上无噪声、无振动，施工速度快，建造深度大，能顺应较复杂的地质条件；可以作为地下主体构造的一部分，节省挡土构造的造价。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙地下延续墙在工程运用中，主要有以下四种类型地下延续墙在工程运用中，主要有以下四种类型 ：作为地下工程基坑的挡土防渗墙，它是施工用的暂时构造；作为地下工程基坑的挡土防渗墙，它是施工用的暂时构造；在开挖期作为基坑施工的挡土防渗构造，以后与主体构造在开挖期作为基坑施工的挡土防渗构造，以后与主体构造侧墙以某种方式结合，作为主体构造侧墙的一部分；侧墙以某种方式结合，作为主体构造侧墙的一部分；在开挖期作为挡土防渗构造，以后单独作为主体构造侧墙在开挖期作为挡土防渗构造，以后单独作为主体构造侧墙运用；运用；作为建筑物的承重根底、地下防渗墙、隔振墙等。作为建筑物的承重根底、地下防渗墙、隔振墙等。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙二、地下延续墙的类型与接头构造一地下延续墙的类型5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙地下延续墙按其填筑资料分类地下延续墙按其填筑资料分类地下延续墙按成墙方式可分为地下延续墙按成墙方式可分为土质墙土质墙混凝土墙混凝土墙钢筋混凝土墙钢筋混凝土墙现浇现浇预制预制组合墙组合墙桩式桩式壁板式壁板式桩壁组合式桩壁组合式现浇钢筋混凝土壁板式现浇钢筋混凝土壁板式地下延续墙按支护构造方式地下延续墙按支护构造方式5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙自立式地下墙挡土构造自立式地下墙挡土构造锚定式地下墙挡土构造锚定式地下墙挡土构造支撑式地下墙挡土构造支撑式地下墙挡土构造逆筑法地下墙挡土构造逆筑法地下墙挡土构造二地下延续墙的接头构造5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 地下延续墙普通分段浇筑，墙段间需设接头，另外地下墙与内部构造也需接头，后者又称墙面接头。1墙段接头 1 1接头管图接头管图5-445-44图图5-44 5-44 接头管接头的施工程序接头管接头的施工程序2 2接头箱接头接头箱接头 5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 接头箱接头的施工程序a插入接头箱；b吊放钢筋笼；c浇筑混凝土；d吊出接头管；e吊放后一槽段的钢筋笼；f浇筑后一槽段的混凝土构成整体接头1-接头箱；2-接头管；3-焊在钢筋笼上的钢板图图5-45 5-45 接头箱接头的施工程序接头箱接头的施工程序 2墙面接头 地下延续墙与内部构造的楼板、柱、梁、底板等延续的墙身接头，既要接受剪力或弯矩又应思索施工的局限性， 目前常用的有预埋衔接钢筋、预埋衔接钢板、预埋剪力衔接构件等方法。可根据接头受力条件选用，并参照钢筋混凝土构造规范对构件接头构造要求布设钢筋钢板。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 三、地下延续墙的施工 现浇钢筋混凝土壁板式延续墙的主要施工程序有：修筑导墙，泥浆制备与处置，深槽发掘，钢筋笼制备与吊装，以及浇筑混凝土。一修筑导墙一修筑导墙 在地下延续墙施工以前，必需沿着地下墙的墙面线开挖导沟，修筑导墙。导墙是暂时构造，主要作用是：挡土，防止槽口坍陷；作为延续墙施工的基准；作为重物支承；存蓄泥浆等。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 导墙常采用钢筋混凝土制筑现浇或预制，也有用钢的。常用的钢筋混凝土墙断面如图5-46所示。图图5-46 5-46 导墙的几种断面方式导墙的几种断面方式5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 二泥浆护壁 地下延续墙施工的根本特点是利用泥浆护壁进展成槽。泥浆的主要作用除护壁外，还有携渣、冷却钻具和光滑作用。泥浆的质量对地下墙施工具有重要意义，控制泥浆性能的目的有密度、黏度、失水量、pH值、稳定性、含砂量等。 三发掘深槽三发掘深槽 是用公用的挖槽机来完成的。挖槽机械应按不同地质条件及现场情况来选用。目前国内外常用的挖槽机械按其任务原理分为抓斗式、冲击式和回转式三大类，我国当前运用最多的是吊索式蚌式抓斗、导杆式蚌式抓斗及回转式多头钻等。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙四混凝土墙体浇筑四混凝土墙体浇筑 槽段挖至设计高程进展清底后，应尽快进展墙段钢筋混凝土浇筑。它包括以下内容：1吊放接头管或其他接头构件；2 2吊放钢筋笼；吊放钢筋笼； 3 3插入浇筑混凝土的导管，并将混凝土延续插入浇筑混凝土的导管，并将混凝土延续浇筑到要求的高程；浇筑到要求的高程；4 4拔出接头管。拔出接头管。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙地下延续墙施工过程动画演示地下延续墙施工过程动画演示四、地下延续墙设计计算简介一地下延续墙的破坏类型5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 地下延续墙的破坏类型稳定性破坏稳定性破坏强度破坏强度破坏整体失稳整体失稳基坑底隆起基坑底隆起管涌管涌流砂流砂支撑强度缺乏支撑强度缺乏压屈压屈墙体强度墙体强度二地下延续墙的设计计算 地下延续墙的设计首先应思索地下墙的运用目的和施工方法，然后决议构造的类型和构造，使它具有足够的强度、刚度和稳定性。1作用在地下墙体上的荷载 作用在墙体上的荷载主要是土压力和水压力，砂性土应按水土分算的原那么计算；黏性土宜按水土合算的原那么计算。当地下墙用作主体构造的一部分或构造物根底时，还必需思索作用在墙体上的各种其他荷载。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙 土压力的计算方法5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙古典土压力实际古典土压力实际静止土压力实际静止土压力实际阅历图式法阅历图式法 作用在地下延续墙上的水压力与土压力不同，它与墙的刚度及位移无关，按静水压力计算。 地下延续墙作为构造物根底或主体构造时的荷载，其荷载根据上部构造的种类不同而有差别。在普通情况下，它与作用在桩根底或沉井根底上的荷载大致一样。2墙体内力计算5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙地下墙内力计算实际和方法及适用条件一览表地下墙内力计算实际和方法及适用条件一览表 表表5-65-6类类 别别计算实际及方法计算实际及方法方法的根本条件方法的根本条件方法称号举例方法称号举例一一较古典的钢板桩计算实际较古典的钢板桩计算实际土压力知土压力知不思索墙体变形不思索墙体变形不思索支撑变形不思索支撑变形假想梁等值梁法假想梁等值梁法二分之一分割法二分之一分割法太沙基法太沙基法二二横撑轴力、墙体弯矩不变横撑轴力、墙体弯矩不变化的方法化的方法土压力知土压力知思索墙体变形思索墙体变形不思索支撑变形不思索支撑变形山肩邦男法山肩邦男法三三横撑轴力、墙体弯矩随之横撑轴力、墙体弯矩随之变化的方法变化的方法土压力知土压力知思索墙体变形思索墙体变形思索支撑变形思索支撑变形日本的日本的 的弹性法的弹性法有限单元法有限单元法四四共同变形实际弹性共同变形实际弹性土压力随墙体变化而变土压力随墙体变化而变化化思索墙体变形思索墙体变形思索支撑变形思索支撑变形森重龙马法森重龙马法有限单元法包括土体介有限单元法包括土体介质质 法法五五非线性变形实际非线性变形实际思索土体为非线性介质思索土体为非线性介质思索墙体变形思索墙体变形思索支撑变形思索支撑变形思索施工分部开挖思索施工分部开挖思索分部开挖的非线性有思索分部开挖的非线性有限单元法限单元法3地下延续墙挡土构造的稳定性验算主要采用以下验算方法。主要采用以下验算方法。 1土压力平衡的验算； 2基坑底面隆起的验算；3管涌的验算。 确定地下延续墙的插入土深度是非常重要的，假设深度太浅将导致挡土构造物的失稳，而过深那么不经济，也添加施工困难，应经过上述验算确定。详细验算方法可参阅本书第二章及有关文献。5-6 地下延续墙 第五章 沉井根底及地下延续墙