1、土木工程学院岩土工程系（张俊云）1第四章 沉井基础土木工程学院岩土工程系（张俊云）2内容提要41概述42沉井基础的类型和构造43沉井的施工44沉井基础的设计与计算土木工程学院岩土工程系（张俊云）341概述一、什么是沉井基础二、沉井基础的特点三、沉井工法进展四、沉井基础的适用范围土木工程学院岩土工程系（张俊云）4一、什么是沉井基础（a）（b）沉井基础是由上、下开口的井筒状结构物下沉至设计高程所形成的基础。其主要施工方式是采用人工或机械方法清除井内土石，利用其自重和其它辅助下沉方式逐节下沉至设计标高，在浇筑混凝土封底以后可形成沉井基础。土木工程学院岩土工程系（张俊云）5江阴长江公路大桥沉井基础（1
2、9941999年） 我国首座跨径超千米（1385m）的特大型钢箱梁悬索桥梁，也是20世纪“中国第一、世界第四”大钢箱梁悬索桥。土木工程学院岩土工程系（张俊云）6北岸南岸 大桥的南北两个锚锭要一起“拉住”大桥主缆，主缆拉力为6.4万吨，而北锚锭处在冲积平原上，采用了当时国内平面尺寸最大的沉井基础，沉井平面尺寸为69m长、51m宽，面积足有10个篮球场大，埋深58m。土木工程学院岩土工程系（张俊云）7南京长江大桥沉井基础（19601968年）第一座由新中国自主设计建造的双层双线公铁两用桥，曾以“最长的公铁两用桥”载入吉尼斯世界纪录大全。 9个桥墩基础分别采用重型混凝土沉井、钢沉井围堰管柱、浮式钢筋
3、混凝土沉井、钢板桩围堰管柱等基础。土木工程学院岩土工程系（张俊云）8（1）位于浅水面覆盖层深厚墩址处，采用重型混凝土沉井，穿越深度达54.87m，在国内首创记录； （2）在基岩好而覆盖层较厚墩位处，选用钢板桩围堰管柱基础；并首次采用大直径3.6m先张法预应力混凝土管柱； （3）在基岩较好，覆盖层较厚，但水位甚深的墩位处，采用首创的浮式钢沉井加管柱的复合基础； （4）在水深、覆盖层厚，但基岩强度较低的墩位处，采用浮式钢筋混凝土沉井，上部为钢筋混凝土结构，下部为钢与钢筋混凝土组合结构。 利用钢气筒充、泄气来浮托纠编，清基潜水作业深达65m。 南京长江大桥基础型式土木工程学院岩土工程系（张俊云）9浮
4、式钢沉井加管柱浮式钢筋混凝土沉井土木工程学院岩土工程系（张俊云）10主跨1991m，为目前世界上跨度最大的悬索桥，最大施工水深60m，两主塔分别采用直径80m高70m和78m67m的浮式钢壳沉井，壁厚12m，分为16个舱，是目前规模最大的桥梁沉井基础。 日本明石海峡大桥（19881998）土木工程学院岩土工程系（张俊云）11二、沉井基础的特点（1）整体刚度大、承载力高、抗震性好，且内部空间可以利用；（2）埋置深度大，如日本采用壁外喷射高压空气施工的沉井基础的下沉深度超过了200m；（3）适用土质范围广（淤泥土、砂土、黏土、岩层等均可施工）；（4）施工给周围地层造成的变位小，故对邻近建筑物的影响
5、小，较适于近接施工；（5）沉井本身可兼做围护结构，且施工阶段不需对地基进行特殊处理，既安全又经济。优点土木工程学院岩土工程系（张俊云）12缺点（1）施工期较长；（2）对粉细砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；（3）沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）13三、沉井工法进展（1）工法于18世纪在法国和英国的造桥工程中得以应用，井筒的材料为砖、石、木。（2）19世纪后半叶，欧美开始使用钢筋混凝土制作井筒。这一时期的最大沉井工程实例当属1890年竣工的伦敦塔桥中支承塔的两座巨大沉井桥墩基础工程。（3）日本在1913
6、年首例钢筋混凝土沉井成功构筑，此后相当一段时间内多为钢筋混凝土纯自沉沉井工法。（4）为解决沉井难以下沉、倾斜、偏心等问题，相继开发了射气、射水、加泥浆套等一系列助沉措施。1965年日本首先完成了地锚反力压沉沉井工法实例，使难沉、倾斜、偏心等问题基本得到解决。土木工程学院岩土工程系（张俊云）14伦敦塔桥土木工程学院岩土工程系（张俊云）15（5）自20世纪50年代起，我国已将沉井技术应用于各项工程中，从桥墩基础到江边取水泵房，从地下厂房（如上海高桥热电厂，直径60m，1971年）到煤矿竖井（如大屯煤矿主井，80m深，1970年）。最大沉井面积达到3500m2（江阴长江大桥北锚锭沉井，长69m、宽5
7、1m、高58m，1996年）。各项新型施工技术被开发研制并应用于实际工程中，从最早19461963年间利用喷射压缩空气和触变泥浆下沉，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等。土木工程学院岩土工程系（张俊云）16四、沉井基础的适用范围沉井基础广泛应用于桥梁基础、高层建筑基础、地下构筑物基础、隧道及采矿业竖井等，一般在下列情况可考虑采用沉井基础：（1）上部荷载较大，扩大基础开挖工作量大支撑困难，采用沉井基础经济上较为合理；（2）河水较深，采用扩大基础施工围堰制作有困难；（3）山区河流，冲刷大/有较大卵石不便桩基础施工。土木工程学院岩土工程系（张俊云）1742沉井基础的类
8、型和构造一、沉井基础的类型二、一般沉井的构造三、浮运沉井的构造土木工程学院岩土工程系（张俊云）18u 按施工方法分类一般沉井：直接在基础设计的位置上制造，然后挖土下沉的沉井。当基础位于水中而水深不大时，也可先人工筑岛，再在岛上修筑沉井并下沉到位。一、沉井基础的类型浮运沉井：先在岸边制造，再浮运就位下沉的沉井。通常在深水地区（如水深大于10m），或水流流速大，或有通航要求，人工筑岛困难或不经济时，可采用浮运沉井。土木工程学院岩土工程系（张俊云）19u 按形状分类按平面形状分矩形圆端形圆形按立面形状分 柱形：构造简单，挖土较均匀，井壁接长较简单，模板可重复使用 阶梯形：除底节外，其他各节井壁与土的
9、摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多土木工程学院岩土工程系（张俊云）20混凝土沉井钢筋混凝土沉井钢壳沉井u 按建筑材料的分类土木工程学院岩土工程系（张俊云）21二、 一般沉井的构造（1）井壁（2）刃脚（3）隔墙（4）井孔（5）凹槽（6）射水管组（7）封底（8）顶板14652783 土木工程学院岩土工程系（张俊云）22（1）井壁：沉井的主体，在沉井的下沉过程中起挡土、挡水及利用本身自重下沉的作用，在施工完毕后，井壁又成为传递上部荷载的基础或基础的一部分。井壁必须具有足够的强度和一定的厚度，并应根据施工过程中的受力情况配置竖向及水平向钢筋。沉井的壁厚一般可取为0.801.50m，最薄不宜小于0.4
10、m，混凝土的强度等级不低于C15。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）23（2）刃脚：刃脚是井壁下端较尖利的部分，其作用是利于沉井切土下沉。在松软的地层中下沉时，刃脚底面可做成平面（称踏面），其宽度一般为0.10.2m，土质很软时可适当放宽。若下沉深度大，土质较硬，刃脚底面应以型钢（角钢或槽钢）加强，以防刃脚损坏。刃脚内侧斜面与水平面夹角不宜小于45。刃脚高度根据井壁厚度和方便抽除垫木的需要而定，一般大于1.0m，混凝土的强度等级宜大于C20。450.15m0.5m0.5m0.8-1.5m角钢土木工程学院岩土工程系（张俊云）24（3）内隔墙：隔墙的作用是将沉井空腔分隔成多个井孔，便于控制挖土下沉
11、并增加沉井刚度，还可减小井壁的横向挠曲应力。隔墙的厚度一般小于井壁，通常可取为0.51.0m。隔墙底面应高出刃脚根部0.5m以上，避免被土搁住而妨碍下沉。如采用人工挖土，还应在隔墙下端设置过人孔，以便工作人员在井孔间往来。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）25（4）井孔：井孔是挖土和运土的工作场所和通道。其尺寸应满足施工要求，最小边长不宜小于3m。井孔应对称布置，以便对称挖土，保证沉井能均匀下沉。（5）凹槽：凹槽位于刃脚内侧的上方，高度通常取1.0m，深度一般为150300mm。凹槽的作用是使井壁与封底混凝土很好地结合，使沉井底面的地基反力更好地传给井壁。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）26
12、（6）射水管：压入高压水把井壁四周的土冲松，以减少摩擦力和端部阻力。一般水压不小于600kPa。（7）封底 ：防止地下水渗入井内，浇注的混凝土底板。混凝土的强度等级一般不低于C15。（8）顶板：钢筋混凝土，顶盖达设计强度后方可砌筑墩、台及其它结构。 14652783土木工程学院岩土工程系（张俊云）27三、浮运沉井的构造u不带气筒的浮运沉井 不带气筒的浮式沉井适应于水深较浅、流速不大、河床较平、冲刷较小的自然条件。一般在岸边制造，通过滑道拖拉下水，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、钢丝网及水泥等材料组合。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）28单壁钢壳钢气筒底双壁钢沉井
13、底节钢气筒探测管竖向框架内井壁板隔板外井壁板底板竖直框架外井壁板井孔内井壁板隔板单壁钢壳钢气筒探测管水平圆环外壁板竖直肋骨角钢圆环外弦杆圆环缀角圆环内弦杆内壁板竖直肋骨角钢双壁钢壳细部结构u带钢气筒的浮运沉井 土木工程学院岩土工程系（张俊云）29带钢气筒的浮运沉井适用于水深流急的巨型沉井。它主要由双壁的沉井底节、单壁钢壳、钢气筒等组成。双壁钢沉井底节是一个可以自浮于水中的壳体结构；底节能上能下的井壁采用单壁钢壳，它一般由6mm厚的钢板及若干竖向肋骨角钢构成，并以水平圆环作承受壁外水压时的支撑，钢壳沿高度可分为几节，在接高时拼焊，单壁钢壳既是防水结构，又是接高时灌注沉井外圈混凝土的模板一部分；钢
14、气筒是沉井内部的防水结构，它依据压缩空气排开气筒内水提供浮式沉井在接高过程中所需的浮力。同时在悬浮下沉中可以通过在气筒充气或放气及不同气筒内的气压调节使沉井可以上浮、下沉及调正偏斜，落入河床后如偏移过大，还可将气筒全部充气，使沉井重新浮起，重新定位下沉。土木工程学院岩土工程系（张俊云）30 双壁钢壳底节浮式沉井，是近年来桥梁工程中广泛应用的沉井基础，特别是在深水流急的河段。它可在工厂分段制做，现场拼装成型，下水浮运到位下沉。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）3143沉井的施工一、一般沉井的施工过程二、沉井施工的技术特点及注意问题三、沉井下沉常见问题及处理方法土木工程学院岩土工程系（张俊云）32
15、（a）制作第一节沉井；（b）抽垫挖土下沉；（c）沉井接高下沉；（d）封底 一、一般沉井的施工过程土木工程学院岩土工程系（张俊云）33大型沉井下沉施工中的照片土木工程学院岩土工程系（张俊云）34刃脚下木垫板桥中线-剖面-剖面枕木 垫木布置实例一般沉井施工具体步骤首节沉井制作（1）清整场地 （2）制作第一节沉井在刃脚处对称地铺满垫木 ，然后立内模，绑扎钢筋，再立外模并浇筑第一节沉井。土木工程学院岩土工程系（张俊云）35（3）拆模及抽垫拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、 刃脚面支撑及模板。抽垫顺序：内壁、短边及长边下对称同步。长边下隔1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。（4）
16、挖土下沉排水挖土下沉：当沉井穿过的土层较稳定，不会因排水而产生大量流砂时，可采用排水挖土下沉。不排水挖土下沉：当上层不稳定、地下水涌水量很大，为防止因内排水而产生流砂等不利现象，需用不排水挖土下沉。土木工程学院岩土工程系（张俊云）36（5）接高沉井 当第一节沉井下沉至一定深度（井顶露出地面不小于0.5m，或露出水面不小于1.5m）时应停止挖土并接筑下节沉井。 第二节沉井的制作土木工程学院岩土工程系（张俊云）37（6）设置井顶防水围堰若沉井顶面低于地面或水面，应在井顶接筑临时性防水围堰，围堰的平面尺寸略小于沉井的外围尺寸，其下端与井顶上的预埋件相连（7）基底检验和处理沉井沉至设计标高后，应检验基
17、底地质情况是否与设计相符。排水下沉时可直接检验；不排水下沉则应进行水下检验，必要时可用钻机取样进行检验。当基底达设计要求后，应对地基进行必要的处理。对于砂土或粗粒土地基，一般可在井底铺一层砾石或碎石至刃脚底面以上200mm。对于岩石地基则应凿除风化岩层，若岩层倾斜，还应凿成阶梯形。要确保将井底的浮土和软土等清除干净，以利于封底混凝土与地基结合紧密。土木工程学院岩土工程系（张俊云）38（8）沉井封底基底检验合格后应及时封底。排水下沉时，如渗水的上升速度6mm/min可采用普通混凝土封底；否则宜用水下混凝土封底。若沉井面积大，可采用多导管先外后内、先低后高依次浇筑。封底一般为素混凝土，但必须与地基
18、紧密结合，不得存在有害的夹层、夹缝等。（9）井孔填充和顶板浇筑封底混凝土达设计强度后可排干井孔中的水并填充井孔。如井孔中不填充或仅填砾石等散体材料，则井顶应浇筑钢筋混凝土顶板以支承上部结构，顶板的浇筑应保持无水施工。然后修建井上构筑物，并随后拆除临时性的井顶围堰。土木工程学院岩土工程系（张俊云）39沉井施工流程土木工程学院岩土工程系（张俊云）40二、沉井施工技术特点及注意问题（1）沉井在结构制作阶段只是施工过程的中间阶段，不是最后的稳定状态，这是与任何其他类型的工程结构和建筑不同的。有的沉井面积达到数千平方米，数十米高，上千立方米混凝土，重量上万吨，其尺寸及体量使任何工程技术人员不得不把它当成
19、永久性的建筑结构来考虑，施工方法又必须考虑制作完成以后还要下沉的特点，有时候下沉和制作还要交替进行。（2）沉井从开始下沉直到封底完成之前，整个施工过程都处于运动的不稳定状态之中，而影响运动的因素又十分复杂，既有结构本身的体型尺寸、重量、构造特征因素，又有外部环境的地形地貌、工程地质、水文地质条件因素，还有施工作业的方法措施、施工程序、控制手段等，这些因素综合影响的结果，决定了沉井能否顺利下沉到预定的位置，进行封底。土木工程学院岩土工程系（张俊云）41u 设计必须考虑施工，成了更加突出的原则；u 施工过程的复杂性，决定了施工手段的多样性；u 施工外部条件的不确定性，使施工过程的监测和控制及应变对
20、策成为成功实施的关键。土木工程学院岩土工程系（张俊云）42u 1井筒倾斜和偏移u 2刃脚下遇障碍物 u 3井壁上的摩擦力过大 三、下沉时常见问题及处理方法 高压射水：利用高压水流的冲击力冲松井筒四周的土层，射水管路可以预埋在井壁内，也可在下沉时插入井壁与土之间。 泥浆套法：下沉时通过预埋的管路把特制的泥浆泵入井壁与土层之间，在井筒四周形成泥浆套，使土层对井壁的磨擦变成泥浆对井壁的摩擦，从而减小井壁上的摩擦力。 空气幕法：下沉时向管路系统输送压缩空气，高压气流从气龛底的小孔喷出并沿井壁外表上升，在井筒周围形成空气幕，同时借助于气流的冲击力使井筒周围的土体松动或液化以达到减小摩擦力的目的。泥浆套压
21、入泥浆土木工程学院岩土工程系（张俊云）4344沉井基础的设计与计算一、设计流程二、沉井尺寸的拟定三、沉井在施工过程中的检算四、沉井在作用条件下的检算土木工程学院岩土工程系（张俊云）44收集设计所需的资料确定沉井尺寸施工过程检算下沉能力检算底节沉井竖向挠曲检算刃脚受力检算井壁受力检算封底及底板检算运营期检算基础底面应力检算基础侧面水平压应力检算墩台顶面水平位移检算最终确定沉井尺寸绘制施工图结束否是是否一、设计流程土木工程学院岩土工程系（张俊云）45二、沉井尺寸的拟定u 沉井的平面形状和尺寸u 沉井的高度和分节u 取土井孔的布置和大小u 井壁的厚度u 刃脚的形状和尺寸u 封底混凝土和顶盖的厚度14
22、652783土木工程学院岩土工程系（张俊云）46（1）沉井的平面形状：常取决于上部结构（或桥梁墩台）底部的形状。对于矩形沉井，为方便下沉过程的控制，矩形的长短边之比不宜大于3。若上部结构的长宽比较为接近，可采用方形或圆形沉井。（2）沉井的顶面尺寸：为结构物底部尺寸加上两侧的襟边宽度。沉井的襟边宽度不宜小于0.2m，且应大于沉井全高的1/50，浮运沉井的襟边宽度不宜小于0.4m，如沉井顶面需设置围堰，其襟边宽度尚应满足围堰的构造需要。此外还应注意使上部建筑物的边缘尽可能置于井壁上或顶板的支承位置处。土木工程学院岩土工程系（张俊云）47（3）沉井的入土深度：须根据上部结构、水文地质条件及各土层的承
23、载力等因素确定。（4）沉井分节：入土深度较大的沉井应分节制造和下沉，每节的高度不宜大于5m；当底节沉井在松软土层中下沉时，还不应大于沉井宽度的0.8倍；若底节沉井的高度和重量过大，将给制模、筑岛时的岛面处理和抽除垫木等工作带来困难。（5）其他尺寸：如取土井孔的布置和大小、井壁的厚度、刃脚的形状和尺寸、封底混凝土和顶盖的厚度等先根据前述的沉井构造取值。土木工程学院岩土工程系（张俊云）48三、沉井在施工过程中的检算沉井的下沉能力验算刃脚受力计算井壁受力计算底节沉井验算混凝土封底及顶板计算土木工程学院岩土工程系（张俊云）49沉井的下沉能力验算QKRm(2.5)fERu hqmi iiqlqlRr 主
24、要为刃脚踏面的正面阻力，其值等于刃脚踏面总面积与地基土极限承载力之积。土木工程学院岩土工程系（张俊云）50例41某矩形沉井，长20m，宽18m，高16m，井壁厚度0.8m。设横隔墙一道，宽18.4m，高13.5m，厚0.5m；竖隔墙两道，宽16.4m，高13.5m，厚0.5m。刃脚踏面宽度为0.2m。在黏性土中采取排水下沉干封底，试计算沉井下沉到设计标高处的“下沉系数”。 隔墙井壁土木工程学院岩土工程系（张俊云）51土木工程学院岩土工程系（张俊云）52刃脚受力计算1个三维问题转为2个二维问题求解根据悬臂梁及水平框架两者的变位关系得各自的外力分配系数：4144k10.11.00.05LhL4k4
25、4k20.10.05hhL L1，L2支承于隔墙间的井壁最大和最小计算跨度； hk刃脚斜面部分的高度。 刃脚受力竖向受力（悬臂梁）横向受力（水平框架）向外挠曲向内挠曲土木工程学院岩土工程系（张俊云）53wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk刃脚竖向受力分析 一般可取单位宽度井壁，将刃脚视为固定在井壁上的悬臂梁，分别按刃脚向外挠曲和向内挠曲两种最不利情况分析。 土木工程学院岩土工程系（张俊云）54（1）向外挠曲沉井下沉过程中，应根据沉井接高等具体情况，取最不利位置，按刃脚内侧切入土中1.0m，检算刃脚向外挠曲强度。其最不利位置可以这样来分析：刃脚向外的弯矩由刃脚下土的反力所产
26、生，当它比外侧压力产生的向内的最大弯矩大时，就是最不利位置。例如，对于分节浇注一次下沉的沉井一般就是刚开始下沉，刃脚切入土中一定深度（取为1m）为最不利位置。而对于分节浇注逐节下沉的沉井，当整个沉井浇筑完毕时，刃脚下的土的反力无疑达到最大，但这时外侧的土压力和水压力也已很大，两者抵消后，刃脚的向外弯矩不一定是最大。所以，这种情况下产生最大向外弯矩的最不利位置可能是下沉过程中刚浇筑完某一节沉井开始继续下沉时。可根据具体的水文地质情况和施工方法等选择几个情况进行比较分析，以求出刃脚的最大向外弯矩。土木工程学院岩土工程系（张俊云）55wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk 外侧的
27、土、水压力合力(W+E)k2e we wppWEh土木工程学院岩土工程系（张俊云）56wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk土的竖向反力Rv0RGT土木工程学院岩土工程系（张俊云）57wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk土的竖向反力R的分解 1v22aVRab2v2bVRab2tanUV土木工程学院岩土工程系（张俊云）58wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk 刃脚外侧高度上的摩阻力T1 土木工程学院岩土工程系（张俊云）59wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk刃脚单位宽度自重g kk2agh土木工程学院岩土工程
28、系（张俊云）60外侧的土、水压力合力土的竖向反力刃脚外侧高度上的摩阻力刃脚单位宽度自重wae1TWEwae1V2VVRabgQMNU1.0mhk土木工程学院岩土工程系（张俊云）61求各力对刃脚根部中心轴的力臂，从而求得总弯矩M，竖向力N及剪力Q； 验算刃脚根部应力，配竖向钢筋。 最不利位置是沉井已下沉至设计标高，刃脚下土体已挖除而尚未浇筑封底混凝土，此时可将刃脚视为固定在井壁上的悬臂梁。 1（2）向内挠曲土木工程学院岩土工程系（张俊云）62 当沉井下沉至设计标高，刃脚下土已挖除但未浇筑封底混凝土时，刃脚所受水平压力最大，处于最不利状态。此时可将刃脚视为水平框架进行计算。 作用于刃脚上的外力与计
29、算刃脚向内挠曲时一样，但所有水平力应乘以分配系数，以此求得水平框架的控制内力，再配置刃脚所需的水平钢筋。 2116qlM 22qlN 12qlQ 刃脚水平受力分析土木工程学院岩土工程系（张俊云）6322xGxGxShhmax4GS 井壁受力计算井壁竖向拉应力验算 距刃脚底面x高度处的截面总拉力0dxdSxhx21土木工程学院岩土工程系（张俊云）64 当沉井沉至设计标高，刃脚下土已挖除而尚未封底时，井壁承受的土、水压力为最大，此时应按水平框架分析内力，验算井壁材料强度，其计算方法与刃脚框架计算相同。 1m1m1m1m地面 1mea1m井壁水平受力计算土木工程学院岩土工程系（张俊云）6565 底节
30、沉井的竖向挠曲验算 排水挖土下沉当排水挖土下沉时，沉井的支承位置可以控制在受力最有利的位置。对于长方形或圆端形沉井，当其长边大于1.5倍短边时，支承点可设于长边，两支点的间距等于0.7倍边长，以使支承处产生的负弯矩与长边中点处产生的正弯矩绝对值大致相等，并按此条件验算沉井自重所引起的井壁顶部或底部混凝土的抗拉强度；圆形沉井的四个支点可布置在两相互垂直线上的端点处。(a)(b)(c)bll0.150.700.15llll0.50.5土木工程学院岩土工程系（张俊云）66不排水挖土下沉当不排水挖土下沉时，因无法控制支点位置，应按下沉过程中可能出现的最不利支承情况进行计算。对矩形和圆端形沉井，因挖土不
31、均将导致沉井支承于四角，沉井的受力可看成为一简支梁，其跨中的弯矩为最大值；沉井也可能因孤石等障碍物的作用而支承于中部，其受力可看作为悬臂梁，支点处的弯矩为最大值；圆形沉井则可能被支承于直径上的两个支点上。(a)(b)(c)bll0.150.700.15llll0.50.5土木工程学院岩土工程系（张俊云）67混凝土封底及顶板计算 封底混凝土计算作用在封底混凝土上的荷载：基底的水和土的向上反力；最不利荷载组合引起的基底反力。 按受弯计算：将封底混凝土视为支承在凹槽或隔墙底面和刃脚上的底板，按周边支承的双向板（矩形或圆端形沉井）或圆板（圆形沉井）计算，底板与井壁的连接一般按简支考虑，当连接可靠（由井
32、壁内预留钢筋连接等）时，也可按弹性固定考虑。要求计算所得的弯曲拉应力小于混凝土的弯曲抗拉设计强度，具体计算可参考有关设计手册。 按受剪计算：即计算封底混凝土承受基底反力后是否存在沿井孔周边剪断的可能性。若剪应力超过其抗剪强度则应加大封底混凝土的受剪面积。土木工程学院岩土工程系（张俊云）68钢筋混凝土顶板计算空心或井孔内填以砂砾石的沉井，井顶必须浇筑钢筋混凝土顶板，用以支承上部结构荷载。顶板厚度一般预先拟定再进行配筋计算，计算时按承受最不利均布荷载的双向板或圆板考虑。当上部结构的底平面全部位于井孔内时，还应验算顶板的剪应力和井壁的支承压力；若部分支承于井壁上则不需进行顶板的剪力验算，但需进行井壁的压应力验算。土木工程学院岩土工程系（张俊云）69当沉井埋深在最大冲刷线以下较浅仅数米时，可不考虑基础侧面土的横向抗力，按一般浅基础计算，其结果偏于安全；当埋深较大时，沉井周围土体对沉井的约束作用不可忽视，应考虑基础侧面土体的弹性抗力影响，按刚性桩计算沉井的内力和土抗力。该方法与桩基础3.5.4节“刚性桩的简化计算”相同，在此不再赘述。 四、沉井在作用条件下的检算
