沉井基础在桥梁深基坑施工中的设计及应用

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1、沉井基础在桥梁深基坑施工中的设计及应用摘要：结合昆明枢纽铁路东南环线柴河双线特大桥5号墩承台沉井的设计、检算、施工过程，分析桥梁基础深基坑沉井施工的可行性，以减少防护工程投入、加快施工进度、节约施工成本。关键词：沉井基础；桥梁；深基坑；设计；应用中图分类号：S611文献标识码：A1.工程概况柴河双线特大桥5号墩位于茨巷河和上六公路之间，桩基承台基础，承台基坑开挖深度达7m（参见图1），设计为10根10m长的1.0×1.5m钢筋混凝土人工挖孔防护桩。考虑到原设计方案对工期影响较大，拟定了钢板桩围堰、锁扣钢管桩围堰、沉井围堰三个方案。若采取钢板桩或锁口钢管

2、桩围堰需临时租赁围堰材料及专用打桩设备，并且需配备施工队伍，鉴于只有一个深基坑承台，并不经济，最终确定采取沉井基础施工。2.沉井设计及检算75号墩承台平面尺寸为9.5m×5.6m，沉井尺寸取11.0m×7.1m，壁厚0.6m，高6.5m，分两节，第一节3.5m（含0.5m刃脚），第二节3m，采用C30混凝土和HRB335钢筋，容重γ=25kN/m3，fc=14.3N/mm2，钢筋直径d＞10mm，fy=300N/mm2。因沉井壁厚较薄，高度较小，采用0.15m×0.1m垫木及20cm厚砂垫层。图1单位：m2.1垫木拆除时井壁强度检算沉井采用四个支撑点，

3、在开始下沉特别是抽垫木时，井壁会产生交大的弯曲应力，参见图2。图2图3(a)图3(b)设支撑垫木的间距为0.7L，不考虑刃脚下回填砂的承载力。参见图3(a)：长边两支座间距L1=0.7L，L2=0.15L第一节井壁单宽重量标准值：第一节井壁单宽重量设计值：支点弯矩：跨中弯矩：假定抽垫木时，先抽并回填部位已经压实变成支点，此时沉井井壁支撑在三支点上，参见图3(b)：支点弯矩：跨中弯矩：由于L/H=11/6.5=1.69<2，按深梁进行设计，根据《混凝土结构设计规范》，计算如下：7因为L/H<2，内力臂刃角底部：，井墙顶部：，求得的钢筋数量较小，按构造配筋

4、即可满足要求。根据《混凝土结构设计规范》，本工程地基为土质较为均匀的软土地基，不必进行竖向拉断计算。2.2下沉检算井壁钢筋混凝土容重按25KN/m3计算，沉井重量GK=3232kN。根据地层分布情况，上层人工填筑土摩阻f=15KN/m2，下层黏土f=20KN/m2，上部填筑土厚3.5m，下部黏土厚度3m。平均摩阻力井壁总摩阻力下沉系数，故下沉过程中需要对其加压。2.3渗水量及抗浮稳定性鉴于钻孔桩施工前河道已经改移至远离承台10m外，且施工期间正处于旱季，根据设计地质资料及水文资料，地下水文较低，位于刃脚以下，渗水量很小，地下水浮力也可以忽略不计，因此不

5、再进行渗水量及抗浮稳定性检算。2.4下沉到位后、承台混凝土浇筑前井壁及刃脚配筋7沉井侧为5m宽县道，偏安全考虑，按I级公路计算换算土主高度。利用理正计算软件，输入下列参数：路基面总宽=10m，路肩宽=0m，安全距离=0.5m，单车外侧车轮中心到车辆边缘距离=0.35m，车与车间距=0.6m，计算得换算土柱高度h0=0.531m。黏性土粘聚力γ=19kPa，内摩擦角φ=20°。图4图5根据主动土压力计算公式和换算土柱高度，计算土压力（参见图4）：h=4.031m，h=7.031m，h=7.531m，按承载能力极限状态进行配筋（沉井长边为最不利状态，短边荷

6、载较长边小，可参考长边配筋）：长、短边惯性矩：，，，沉井受力参见图5。第一单元节：跨中配筋：转角处弯矩：长边跨中弯矩：，，选用。转角配筋：，7，选用第二单元节：跨中、转角配筋：计算方法与第一单元节相同，经计算，跨中和转角配筋均选用4φ20。刃脚配筋：，弯矩值很小，构造配筋即可满足要求。偏安全考虑，选用5Φ28。由于该沉井为临时结构，下沉到位采用20cm厚C20混凝土封底处理后即可绑扎钢筋、短时间内浇筑混凝土，故不再进行正常使用状态配筋及裂缝检算。3.沉井施工质量控制要点沉井预制为常规钢筋混凝土结构施工，本文不再详述，重点谈谈下沉过程中的常见问题及对策。

7、3.1土质软硬不均或土层变化对人工填土先挖沉井中部土层，沿刃脚周围保留土体，然后从中部向刃脚分层均匀对称削薄土堤，直至均匀下沉。对松软土（细砂）先开挖中部土层，沿刃脚四周保留土体，使沉井挤土下沉；对较硬粘土层逐段挖除粘土，逐段回填细砂，待全部换填完成后，再对称均匀逐步挖出回填细砂。对黏土层先开挖沉井中间30cm厚的土，然后再分段开挖靠公路侧刃脚下的土，挖完后及时用细砂回填夯实，待最后几段掏空回填后再对称均匀开挖沉井四周的土。3.2井内一侧出现流砂7首先采用降排水措施将沉井内外水头差控制在1.3m以内。然后每次开挖深度不大于40cm，先开挖中部土层，沿刃

8、脚四周保留土堤，使沉井挤土下沉。同时在沉井顶部四周均匀加载砂袋，增加沉井自重，使沉井快速穿过细