深厚软土地层圆形沉井受力性能实测

刃脚土阻力和侧壁土压力的大小和变化规律对沉井是否能平稳下沉具有重要影响.为此,以深厚软土地区圆形沉井为研究对象,通过布置刃脚踏面、刃脚斜面、沉井侧壁土压力传感器,对沉井整个施工过程展开现场监测试验,分析现场监测数据,得出土压力的分布及变化规律,并与理论和规范计算进行对比.     

沉井基础下沉阻力分布特征研究

以海口某大桥主墩的沉井基础为研究对象,对沉井的下沉全过程进行了实时监测,根据大量现场实测资料,系统分析了沉井基础的下沉机理和下沉过程中的受力特性,得出了沉井下沉不同深度,经过不同土层时井壁侧摩阻力和刃脚端阻力的大小及分布规律,提出了下沉系数K和侧壁摩阻力值σf的计算方法和经验公式,以及土压力系数ki的取值范围。在此基础上建立了下沉阻力的计算模型,给出了最大侧壁摩阻力f0的计算公式和分布特征,所得出的结论可供同类工程借鉴与参考。     

软土地区某大型沉井的下沉监测数据分析

为了研究深厚软土地区某大型沉井下沉过程中的受力状态,通过施工阶段的现场监测数据分析了沉井基础底部和侧面的受力分布规律。结果表明,初期端阻力随深度的增加而缓慢增长,入土较深时上、下游井壁端阻力值表现出较大幅度的增长,而中隔墙底的端阻力值呈现相反的减小趋势;随着沉井下沉的深入,侧壁土压力受吸泥扰动的影响逐渐减小,土压力值与入土深度呈线性增长关系,整体介于静止土压力和被动土压力之间。     

南京长江四桥北锚碇沉井监控方案及成果分析

在南京长江四桥北锚碇沉井首次降排水下沉过程中,对沉井结构的应力应变、刃脚和隔墙底部土压力以及侧壁土压力进行了监控。通过有限元分析,确定了隔墙中间部位的受力最大截面为监控重点,并埋设了钢板计和钢筋计;在刃脚和隔墙底部以及沉井侧壁的凹槽和凸起部位选取测点安装了土压力计。监控结果表明,沉井受力情况与隔墙底部的土体支承情况密切相关,最不利工况出现在下沉初期形成较大支承跨度时;刃脚和隔墙反力则随着土体支承装况的不同而改变;沉井侧壁凹槽部位的土压力明显小于凸起部位,通过设置凹槽可以有效降低侧摩阻力。     

基于被动土压力的沉井结构分析

对沉井的下沉进行分析,指出刃脚处所受的土压力为被动土压力,井壁所受的土压力为主动土压力或静止土压力。根据地基破坏理论,将与沉井同时移动的压实核作为基础的一部分,从位移、刃脚和土的物理力学性质等方面进行分析,指出沉井刃脚所受的被动土压力介于静止土压力与被动土压力极限值之间。由被动土压力折减系数,推导出被动土压力与侧摩阻力的计算公式。依据该计算公式对地下旋流池的结构进行分析和比较。指出沉井刃脚高度以及刃脚踏面的宽度对沉井的侧摩阻力和下沉系数影响较大。     

大型沉井实测下沉阻力分析

大型沉井下沉过程中摩阻力和底部的端阻力分布是沉井下沉可行性的主要控制因素,基于大直径桩和中、小型沉井的研究成果已不适用。结合马鞍山长江公路大桥南锚碇大型沉井下沉过程的实时监测数据,分析了大型沉井基础下沉机理和下沉过程中的受力特性,验证了不同地基极限承载力公式在沉井工程中的适用性;对比沉井下沉至不同深度时,底面阻力和井壁侧摩阻力的大小及分布规律,对现行规范建议的侧摩阻力的计算公式和分布特征进行初步修正,结论可供大型沉井工程借鉴和参考。     

南京长江四桥北锚碇沉井下沉安全监控研究

南京长江四桥北锚碇沉井长69m,宽58m,高52.8m,是目前世界上平面尺寸最大的超大型沉井。因其施工难度大,故对该沉井排水下沉过程进行安全监控。超大型沉井结构受力的最不利工况是下沉初期即开挖形成仅刃脚支撑的大锅底,有限元分析表明,此时顺桥向和横桥向拉应力最大点均出现在首节钢壳沉井隔墙中跨底部。根据有限元分析结果选取典型截面来监控拉应力变化。沉井下沉曲线表现出慢-快-慢的特点,拉应力曲线则分为上升-峰值-下降-回弹4个阶段。沉井下沉初期,随着开挖面的扩大,隔墙底部所受拉应力也相应增加;下沉中期,通过调整开挖方案能有效降低拉应力,改善结构受力状况;当下沉超过一定深度后,井壁外逐渐增大的土压力会使墙底拉应力减小,结构本体趋于安全;排水下沉到位后的地下水回灌能引起墙底拉应力增大。现场监控表明首节钢壳沉井在下沉过程中有较多的安全储备,监控结果反馈于施工指导保证了下沉的安全高效。     

超大沉井预留核心土开挖下沉施工技术

超大沉井平面尺寸大,沉井底部混凝土拉应力易超容许值,沉井开裂风险大。随着沉井接高与下沉,侧壁摩阻力逐渐增大,沉井下沉系数逐渐变小,沉井需要进一步减少支撑面积以保证下沉,且在不排水下沉阶段水下取土施工控制难度大,沉井底部混凝土拉应力控制难度大。为控制沉井下沉过程中底部拉应力,防止沉井开裂,采用预留核心土滞后开挖下沉工艺。随着沉井刚度增大,逐步减少沉井支撑面积,当核心区面积减至最小时,采用空气幕辅助下沉。实践表明,该工艺能有效控制沉井底部拉应力,确保沉井安全下沉至设计标高。     

特定条件下优化沉井施工中的部分工作分析

在沉井仅作为支护构筑物而不构成工程实体并确保支护安全这一特定条件下,对沉井中部分工作进行优化,以节约投资、加快进度从而降低成本。例如,一、当工程地质良好且上层土壤承载力足够,在沉井制作时可以省去垫木和砂石垫层工作;二、在沉井下沉时土壤与井壁之间的摩阻力远小于沉井自重,则可以省去制作刃脚的工作。以工程实例通过对沉井自重、地基承载力、下沉阻力等力学指标进行验算可知,以上两项工作是可以优化省去的。     

沉井下沉施工计算

沉井下沉时,应对其在自重下能否下沉进行必要的验算。沉井下沉必须克服井壁与土问的摩擦力和地层对刃脚的反力,下沉力与阻沉力之比值称为下沉系数 K,一般应大于1.15～1.25。井壁与土问的摩擦力,通常有两种计算方法,一种是假定摩擦力随土深而加大,并且在5米深时达到最大值,5米以下时,保持常值,见图1(a);另一种是假定摩擦力随土深而增大,在刃脚台阶处达到最大值,以下即保持常值,见图1(b)。前一种方法使用较多,按此计算偏     

沉井基础竖向承载力试验研究

因沉井基础具有尺寸大、承载力高等特点,所以难以利用常规的方法对其竖向承载力进行测试.利用自平衡测试技术,通过两次试验对1个直径5.0m、长度12.0m的沉井进行了竖向静载试验,分别得到了沉井基础的极限侧阻力和端阻力,通过将两者叠加得到了沉井基础的竖向极限承载力,并对测试结果进行了等效转换.试验结果表明,沉井封底之下的土压力分布呈现由外向内逐渐减小的规律;预制下沉工艺造成沉井侧壁周围土体的结构遭到破坏,导致土体的极限侧摩阻力降低;实测得到的沉井基础的端部承栽力大于按规范中钻(挖)孔灌注桩竖向承栽力计算公式得到的估算值.     

大型桥梁圆形沉井锚碇下沉过程中力学特性监测分析

武汉鹦鹉洲长江大桥北锚碇采用特大圆形沉井,沉井立面尺寸为66 m×43 m,沉井的下沉控制和结构应力的监测是施工过程中的难点。在沉井施工过程中,在沉井侧壁的不同高度和第2节沉井底部分别安装了大量的侧壁土压力计和钢筋计,用于监测沉井下沉过程中侧壁土压力和沉井底部应力的变化;同时还使用空气幕助沉系统来克服沉井后期下沉的阻力。监测结果表明：沉井侧壁土压力随沉井的下沉逐渐增大,同时沉井的下沉速度降低,其底部结构的应力减小;沉井的最大拉应力与最大压应力均出现在其初次下沉过程中,在随后的两次下沉过程中沉井结构的应力分布较为均衡。由此可见,对沉井的第1次下沉进行结构应力监测和控制非常关键。     

沉井在淤泥质软土地基下的应用研究

以青岛胶州海岸冲积平原软土地区某过河沉井工程为例,通过验算沉井在软土地基的下沉稳定系数,综合分析沉井突沉行为机理,提出了采用水泥土搅拌桩加固沉井刃脚处淤泥质土从而提高刃脚下土地基承载力的方法以减小沉井下沉稳定系数,避免沉井下沉时出现突沉行为,为该地区类似地质条件下的沉井结构设计应用研究提供借鉴。     

河床砂砾地质条件下的沉井施工

沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺,它具有结构截面尺寸和刚度大,承载力高,抗渗,耐久性好,内部空间可有效利用等特点。缺点是施工工序较多,施工工艺较为复杂,技术要求高,质量控制要求严。沉井井身借其自重的作用下克服土与井壁的摩察力和刃脚反力,不断开挖下沉就位,然后进行封底处理。本文主要介绍了在河床砂砾地质条件下沉井克服砂砾石遇水坍塌对沉井下沉所带来的困难,以及施工过程中需注意的问题。     

水中沉井下沉期侧壁摩阻力分布试验研究

以沪通长江大桥主墩沉井为背景,开展深水大截面沉井模拟下沉试验。通过对整个动态下沉过程的分析,确定了侧壁有效应力受下沉速率、压力松弛、倾斜、翻砂突沉等因素影响。停止吸泥后,侧壁有效应力由动态的分布形式转为准静态,整体呈减小趋势,表现为极值点的减小和压力松弛区的恢复。沉井侧壁台阶的设置可减小沉井侧壁总摩阻力,其减小主要来自沉井直壁段。发现阶梯式沉井侧壁受力分为线性区、台阶影响区、过度区和压力松弛区,建立了基于台阶影响的沉井竖直状态下侧壁摩阻力计算模型,并结合沪通大桥#29沉井现场监测试验加以验证。沉井倾斜会引起侧壁有效应力分布的改变,挤土产生的增大土压力可达对应侧主动土压力的3～4倍。     

论圆砾层中沉井施工存在的难点与解决办法

沉井多用于地下构筑物的施工,如桥梁基础、污水提升泵站、人防设施等。论文涉及的沉井,主要作为污水管道顶管施工的工作支护结构。由于污水管道多为重力流管道,在管网末端管道深度深,顶管施工工作区域的支护措施显得尤为重要。在圆砾层中进行沉井施工,井壁与侧面土的反摩擦力较大,加上土体中的含水量较大,都给沉井内取土下沉带来了一定的困难。论文对施工中存在的困难与解决办法进行了探讨。     

岩层中沉井施工工艺设计

在岩层中采用沉井施工时既要计算出下沉过程中沉井需要克服的摩阻力,又要确定岩层破土的方法,因此通过理论计算分析后认为,采用静态爆破岩层破土的方法,可使沉井顺利、安全地加以实施;同时,根据实际操作经验还提出了可减少沉井结构中刃脚高度、取消底板下抛石等几点建议。     

浅谈沉井土地压

分析探讨沉井在表土中下沉时所引起的受力现象及其相关的论点,发现沉井在正常下沉过程中,不仅仅会受到竖井表土地压的作用,更主要是沉井的前端（刃脚）受到被动土压力的作用。     

大型沉井工程整体预制一次开挖下沉施工

衡阳冶金机械厂热处理车间井式炉大型沉井的平面外框尺寸为28×14米,外框壁厚90厘米,井内设有钢筋混凝土间壁及若干衬梁,根据设计要求刃脚下沉至地面以下16米,如图所示。工程座落部位地质情况是表层为杂填土,深6米左右为硬塑粘土,深10米为砂卵层,旱季施工无多地下水。我们采用了沉井整体预制一次连续开挖下沉的施工方法。刃脚以上主体采用液压滑模施工,其外壁、内间壁及衬梁滑模同时组     

洋里特大桥承台基坑的沉井套箱设计及验算

介绍福州机场高速公路二期工程A4合同段洋里特大桥左幅2#墩承台基坑开挖采用沉井套箱围护的设计方案,并从沉井自重下沉、基底应力、沉井竖向挠曲、刃脚受力、沉井壁受力、沉井基坑深层滑移隆起等方面对沉井套箱进行受力验算。