沉井施工方案.docx

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沉井施工方案

污水管道工程

沉井施工方案

一、工程概况

污水管道工程长约2100M，规格为dn1000，混凝土污水检查井35座，整个施工场地为海相淤泥粘土，管线为非开槽敷设，选用地下顶管及沉井施工，整条管线由35座沉井及顶管连接而成，沉井的定位及顶管与沉井的碰口要求非常高，因此施工难度相当大。

本工程的地质情况比较复杂，根据图纸要求和岩土工程勘察报告，编制工程施工方案。

二、编制依据

2.污水处理工程施工图纸；

2.2《砼结构工程施工及验收规范》GB50204-2002；

2.3《建筑工程质量评定标准GB50300-2001》

2.4《建筑分项工程施工工艺标准》第二版；

2.5《建筑施工手册》

2.6《现行建筑施工规范大全》。

三、沉井施工方案

1、基坑开挖及场地排水

沉井采用在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面，开挖深度为2.5m，基坑每边比沉井宽2m，四周挖排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，放坡为1:

1.5-2，挖土采用1台反铲挖土机进行，配合人工修坡及平整坑底，挖出的土运到弃土场地堆放。

基坑上自然地面进行使之有定向排水坡度的工作面，并开挖排水沟、集水井，以防地面水、雨水流入坑内，减小井内土壤的含水量。

2、垫层回填

根据设计要求井体四周刃脚处采用砂、石（1：

1）垫层厚0.5m，宽不少于1.5m，垫层应分层（0.25m/层）采用插入振动器及平板振动器和人工夯实，随后立模浇筋C10砼垫层，表面应平整压光，标高误差<8mm。

3、刃脚成形及井壁制作

3.1在砼层上弹出刃脚尺寸线，在其上支设刃脚模板，然后绑孔钢筋。

3.2钢筋工程

钢筋在加场地机械成型，现场人工绑孔，井壁竖筋一次绑好，水平筋分段绑扎，底板与墙体连接处预留连接钢筋，为保证钢筋位置正确，钢筋接头采用绑扎接头。

垂直钢筋间距采用开出槽口的木卡尺控制，水平筋间距，选用一批竖钢筋按间距焊上短钢筋头控制。

3.3模板工程

本工程模板采用定型木模板支撑，钢管支撑，考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧压力，采用φ12@500纵横向螺栓拉结加固，防止模板侧向变形，拉结螺栓中部设钢板止水片，横向@500，纵向@1100设加固围楞沉井内侧用钢管相互支撑顶牢，确保整体模板的刚度、稳定性和不变形，使砼的几何尺寸，外观有绝对的保证。

3.4砼工程

沉井采用C25、P6商品砼，在对钢筋模板进行验收合格后，进行浇筑砼，浇筑刃脚、井壁砼要注意浇筑顺序，每层30cm，将沉井沿周长设多个振捣组，同时浇筑。

保证对称均匀下料，防止一侧受压而使模板产生位移、变形，每层必须在2h之内浇筑完毕，振捣时振动器移动间距不大于0.5m。

振捣器应避免碰撞钢筋、模板。

振捣器插入下层砼内不小于0.05M，要快插慢拔，每一振点的振捣时间应使砼表面呈现浮浆和不再下沉。

在砼浇筑过程中，应经常观察模板、支架、，当发现问题及时采取措施处理。

3.5水平施工缝的选择及处理

沉井整个高度7m左右，设一道施工缝。

施工缝选择在+0.4m处，浇筑高度为5.0m左右，施工缝采用凹槽，该处砼应确保密实平整，无高低起伏，砼后期接面要打凿清理，并浇10cm厚减半石子砼，下沉时第一次浇筑的砼强度必须达到100%，第二次浇筑的砼达到75%以上。

4、沉井下沉施工

4.1沉前准备

将所有模板拆除干净，拉结螺栓从根部切割干净用1：

2水泥砂浆粉平压光，井内预埋钢筋向上1/7坡向理顺，沉井外侧回填碎石粉夯实，在沉井外壁弹出水平，中分线并在离沉井10米左右设固定水平控制和中分控制。

4.2沉井下沉

在刃脚处砼达到设计强度的100%，上部砼达到75%后，开始沉井下沉挖土，井内土方采用人工开挖，每次取土深度为30-40cm，自井的中部向四边对称取土，以保证沉井在下沉过程中，不出现倾斜。

自井中取出的土方应堆放在离井3米以外，避免因外部土的压力增大，使井发生倾斜，一轮下沉到位再进行下轮开挖下沉，在离设计深度20cm左右应停止取土观察两天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井到达设计深度。

5、封底

位于沉井中心设置渗井一个，先将沉井内土形整理成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟填以石子做滤水暗沟，中心井深1—2m，插入直径0.6-0.8m周围有孔的砼或钢套管，四周填以卵石，使井底的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30-50cm。

刃脚砼凿毛处应洗刷干净，然后浇筑毛石砼，强度达到30%，铺设底板钢筋浇筑砼，并捣固密实，砼养护14d期间，在封底的集水井中应不断抽水，待底板砼达到70%设计强度后，抽除井筒中水后立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层砼，使之于底板一平。

如地下水较少或无地下水时可一次性浇筑底板砼。

四、施工部署

1、管理目标

1．1质量目标

本工程的质量目标是确保合格。

各级施工负责人，质检员和操作人员，都要将严格以此目标抓好做各项分部工程的质量控制，严格按规范、规程施工和验收，确保目标的实现。

1．2安全目标

无死亡及重伤事故发生，轻伤事故控制在1%以内。

1．3工期目标

严格按进度计划表中施工工期节奏控制施工，确保计划内完成。

1．4文明施工目标

按施工平面图进行布置，现场图牌齐全，做到工完场清，按文明施工工地标准施工。

2．沉井施工顺序

根据本工程总平面图布置及建设单位对本工程总体要求，考虑到便于对有限的施工现场进行有效的调节利用，因此对工程施工顺序必须做适当的安排，八个沉井分两次同时施工，保证总体工程按期、有序的进行。

施工准备测量放线挖基坑（机挖）做垫层井壁制作沉井下沉封底顶管做流槽

封顶竣工验收

3．项目部组织管理机构

根据本工程的具体情况，建立工程现场施工管理机构，明确分工和职责。

选派技术素质好、责任心强的施工技术管理人员及施工组，着重从生产调度、施工技术、材料供应、质量和安全的监督检查等方面加强管理。

项目部施工组织管理机构的组成详见下表：

4．技术人员配置

根据该工程情况配置以下施工技术人员：

项目工程师1名，负责技术、质量、安全、计划管理工作。

施工员2名，负责定位放线、施工测量，向队组进行技术、质量、安全交底。

质检员1名，对工程质量按国家及省的有关规范、规定和标准进行检查验收。

五．劳动力组合

根据工程特点，规模，配备适宜的技术熟练的操作工人。

本工程所需技术人员大部分为项目部现有人员，尚缺部分工人可在公司内部调整，以确保劳动力资源充足。

本工程主要劳动力安排如下：

技术人员：

3人模板工：

20人

班长：

6人钢筋工：

10人

顶管机操作员8人砼工：

14人

起重机操作员4人抹灰工：

6人

测量工：

4人电工：

2人

辅助工：

8－12人焊工：

2人

沉井下沉过程中如何观测下沉高度及垂直度

1沉井施工前，应根据地质资料编制沉井施工措施设计。

选定下沉方式，计算沉井各阶段的下沉系数，再确定制作、下沉等施工方案。

2沉井施工的全过程应按时观测。

下沉时，每班至少观测两次，及时掌握和纠正沉井的位移和倾斜。

3沉井下沉完毕后的允许偏差应符合下列规定：

1）刃脚平均高程与设计高程的偏差不得超过100mm；

2）沉井四角中任何两个角的刃脚底面高差不得超过该两个角间水平距离的0.5%，且不得超过150mm；如其间的水平距离小于10m，其高差可为100mm；

3）沉井顶面中心的水平位移不得超过下沉总深度（下沉前后刃脚高差）的1%；下沉总深度小于10m时，不宜大于100mm。

上述偏差应在沉井封顶时，根据水闸上部尺寸的要求，予以调整补救。

根据以上要求，在进行沉井施工时，应注意以下几个方面：

1沉井基础从70年代以来在一些水闸和泵站工程中采用。

部分工程情况如表6.5.7。

表6.5.7部分水闸工程沉井施工情况（此表略）

2为保证沉井的顺利下沉和井身的稳定性，必须具有钻孔地质资料。

面积在200m2以下的沉井不得少于一个钻孔，面积在200m2以上的沉井，应在四角各有一个钻孔，必要时还应增加钻孔数。

施工前，应根据钻孔地质资料，编制沉井施工措施设计，选定下沉方法，计算各阶段的下沉系数，确定沉井制作、下沉施工方法，使施工人员能清楚地了解沉井在不同阶段的下沉情况，掌握各阶段的相应技术措施，保证下沉的施工质量和安全。

下沉系数是指沉井的重力与全部侧面摩阻力及相应的刃脚、隔墙、底梁下土反力之和的比值。

不同下沉阶段的下沉系数是指当时的沉井的重力与该入土深度的摩阻力及相应的刃脚、隔墙、底梁下土反力之和的比值。

3如发现沉井在下沉过程中发生位移、倾斜、偏转时，应根据产生原因，用下述一种或几种方法及时纠偏。

1）偏挖土纠偏法：

当沉井入土较浅，纠正倾斜时，可采取在沉井刃脚高的一侧进行挖土，以减少刃脚下的正面阻力，增加在沉井低的一侧的阻力，使偏差在下沉过程中逐步纠正。

纠正位移时，可有意使沉井向偏位方向倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至沉井底面中轴线的位置相重合或接近时，再将倾斜纠正，使沉井的倾斜和移位都在允许范围以内。

2）井外射水和井内偏挖土同时进行的纠偏法：

当沉井入土深度较大，仅用上法纠偏有困难时，可用高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面破坏土层结构，降低该侧被动土压力，再用井内偏挖土法纠偏。

有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重或水平拉力的方法来纠正。

3）增加偏土压或偏心压重纠偏法：

在沉井倾斜低的一侧回填砂或土，使低侧产生的土压力大于高侧的土压力，也可在沉井高侧压重使该侧刃脚下的应力增大，从而达到纠偏的作用。

4）沉井位置扭转时的纠正方法：

沉井位置如发生扭转，可在沉井的A、C二角偏除土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩，使沉井在下沉过程中逐步纠正其位置。

4沉井下沉完毕后的允许偏差，是参照GBJ202提出来的。

由于群井之间的相对位置要求准确度较高，故将沉井四角中任何两角的刃脚底面高差不得超过该两角间水平距离的1.0%，且不得超过300mm，分别改为0.5%和150mm。

沉井中心的水平位移在GBJ202中是指刃脚平面中心的水平位移，我们认为沉井顶部平面中心的位移将影响上部构筑物的位置，因此，将“沉井刃脚中心”改为“沉井顶面中心”。

水中沉井的施工方法

一、排水法下沉

60年代前，在市政工程中，凡用地与环境条件受到限制或埋深较大的地下构筑物，基本都采用排水下沉的沉井施工。

井底开挖大都用人工挖土与卷扬机吊出的方法，由于缺少控制沉井平稳下沉的具体技术措施，致使时有突沉、偏沉、超沉和沉井周围地面坍陷的情况发生。

针对这些问题，60年代后，开始用触变泥浆填充井外周刃脚以上的空隙，并采取分层均匀开挖、严格控制沉井下沉速度和“锅底”开挖的深度及设框架底梁等措施，防止刃脚下土体出现大范围滑动区，使沉井平稳下沉，提高下沉的准确性和控制井周地面沉降的可靠性。

至80年代，随着地基加固新技术的发展，在紧靠建筑物的沉井施工中，预先对井外周和井底土体进行加固，使沉井在下沉中不影响周围建筑物。

1986年，设计要求排水下沉深11.65米的宜川路泵站沉井时，泵站离苏州河驳岸墙较近，两侧又有厂房等建筑物，而且沉井又须穿过含水砂性土层；为确保安全，在沉井外周敷设井点，井点外围再设置旋喷桩防水帷幕，并在帷幕内降水，帷幕外灌水，有效地控制周围厂房和苏州河驳岸的沉降和开裂。

二、不排水法下沉

1961年，在隧道试验工程的董家渡通风井施工中，曾先预建深24.6米的沉井。

考虑到用排水下沉法将沉井沉到一定深度后，井内外水土压力差会使井底土体失稳隆起，而且若沉井继续下沉，井底下粘性土层又不能抵抗其下面砂土层中承压水的压力，故采用排水下沉法将沉井沉至16米深后，首次采用不排水法下沉，在水中用抓斗挖土，将沉井继续下沉到位。

1965年，地铁试验工程中的02号竖井，以及1965～1967年打浦路隧道的1、3、4号竖井工程，均采用排水初次下沉、不排水二次下沉的施工方法，并在工程实践中积累技术数据和经验。

至80年代后，不排水沉井施工技术不仅可使沉井平稳下沉到位，而且还可有效地控制井周地面沉降。

三、不排水钻吸法下沉

1984年，结合延安东路隧道2号风井宽24.3米、长28.2米、深33.6米的沉井施工，研制钻吸机，开发钻吸法沉井新工艺和使沉井刃脚挤土平稳下沉的成套工艺。

每台钻吸机由2台带水枪刀盘的GEQ-1250A型潜水电钻和1台QAPS潜水砂泵组成，挖土方便，下沉稳准，又能控制井周边地面沉降。

2号井下沉后的倾斜率仅为0.8%，井周边以外13米处，地面下沉为11毫米。

此后又在市南电缆过江隧道的浦东、浦西两个沉井以及吴泾热电厂取水口盾构工作井施工中应用，效果良好。

1990年，在江湾东区泵站工程中，采用小型钻吸机沿井内壁挖槽，槽内用泥浆护壁，沉井下沉到位后，将井壁外侧的泥浆置换固化，使沉井达到稳定要求，再开挖井内土体，浇筑内部结构。

该沉井周围地面的沉降在10毫米之内。

此工艺称为中心岛式下沉法。

四、连续沉井法

1966～1969年，在打浦路隧道的浦东及浦西矩形段施工中，对埋置深度为7～10.6米的一段，开发连续沉井施工技术，下沉24个（浦东17个，浦西7个）串联的沉井。

为控制各沉井因两端压力不对称而产生的位移和偏斜，采用间隔下沉的方法，并采取井底设框架、底梁和井外壁空隙灌砂或充填触变泥浆、井点降水疏干地层等措施，使井外壁土层减摩防坍，刃脚下土体不致发生滑动隆起，从而将各沉井平稳下沉至设计要求的深度。

1975年，上海石化总厂的厂区排水过堤管道工程中亦采用连续沉井法

沉井刃脚反力计算公式是什么

引言

岩石力学认为：

所谓地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，又包含围岩对支架的作用力。

当围岩的次生应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷可不加支护在一定时期内维持稳定；当次生应力超过围岩强度极限时，为保持井巷稳定，必须架设支架，这时，地压是由围岩和支架共同承受。

为此，把围岩因变形移动和冒落岩块作用在支架上的压力称为狭义地压；而将岩体内部原岩作用于围岩和支架上的压力称为广义地压。

就地下工程而言，主要研究狭义地压。

若在竖井（垂直巷道）中，由于井帮发生破坏，使井筒（支架）受压，这种岩土压力和水压（有水时）所形成的压力，即为竖井地压。

1、竖井地压

1.1竖井散体（松动）地压的计算

当竖井在表土层或竖井井帮岩石破碎时，井筒井壁周围将产生散体（松动）地压，对于该地压的计算公式有多个，目前“竖井设计中散体（松动）地压的计算广泛使用平面挡土墙公式和圆锥挡土墙计算法”〔1〕。

平面挡土墙计算法的实质是把表土或破碎的围岩视作无凝聚力的松散体，将井壁视为平面挡土墙，作用在井筒井壁上的地压为主动土压力。

圆锥挡土墙计算法中，竖井井壁是个圆柱面，当土体（或破碎岩体）向内滑移时，井壁周围岩土体形成空心圆锥体，按空间轴对称问题求得计算公式。

它们的计算假设和依据都是基于：

1.在讨论竖井围岩的应力分布时，把井筒看作是一个半无限体的垂直孔。

2.竖井井筒（支架）是固定直立，不会移动的受力体。

3.按狭义地压的定义，把围岩因变形移动或冒落作用于支架上的压力，来计算竖井散体（松动）地压。

1.2平面挡土墙计算法的由来

1.2.1普氏计算法〔6〕

普洛托吉雅可洛夫（M.M.Протодьяконов）用坚固性系数f来代表岩石的性质，也即用似内摩擦系数tgΦ来代表。

井壁压力就是极限平衡状态的侧压力，岩（土）体自重为γz（z为计算深度），侧压系数为，井壁压力为P.但当井筒深入岩层，硬岩和软岩中井壁压力有明显差别，从而产生了秦氏计算法。

1.2.2秦氏计算法

秦巴列维奇（П。

М。

Цимбаревич）的基本观点与普氏相同，只是不用加权平均的坚固性系数，而是分层计算。

秦氏提出计算竖井（垂直巷道）的地压公式是：

“垂直巷道内的支架，即可看作一种承受着围岩方面的主动压力的挡土墙，这种假想并不是十分严格的，而只是一种可以提供近似结果的假设”。

同时，视土为松散介质，而不考虑粘结力：

“而且假定在岩层与支架材料之间没有摩擦才能有效”〔2〕。

由于秦氏计算式在设计计算中被广泛使用至今，因而，人们长期都认为竖井井壁（包括沉井）所受的力，就是这种“承受着围岩（土）方面的主动压力”的地压，而不存在其他力的作用。

2、挡土墙与土压力简介

2.1土压力的种类

根据挡土墙位移的情况，产生三种不同的土压力，

（1）挡土墙固定不动，作用在挡土墙上的土压力称为静止土压力P0.

（2）松散介质（土）对于挡土墙的推力而产生的主动土压力Pa.

（3）松散介质（土）受到挡土墙的抗力而产生的被动土压力Pp.

2.2主动土压力与被动土压力

著名的朗肯土压力理论一般情况的适用条件为：

（1）挡土墙墙背垂直；

（2）墙后填土表面水平；（3）挡土墙背光滑，没有摩擦力因而没有剪应力，即墙背为主应面。

2.2.1主动土压力与被动土压力的计算

（1）在半无限弹性土体中，深度Z处取一微元体，土的容重为γ，则微元顶面应力为σz，σz=γZ；σx为侧面应力〔图2（a）〕，此时应力状态可用

（2）主动土压力：

假设土体在水平方向均匀拉伸膨胀，则σz不变，σx逐渐减小，直至极限平衡状态为止，如图2的（c）和（b）中的摩尔园Ⅱ，此时Ⅱ与抗剪强度曲线相切于T1点。

可求出无粘性土时（粘性土时，略）的主动土压力：

Pa=KaγZ

式中：

Pa为主动土压力；γZ为土的自重；Ka为主动土压力参数，Ka=tg2[（45°-Φ）/2]；Φ为土的内摩擦角。

（3）被动土压力：

若土体在水平方向压缩，则σz不变，σx不断增大并超过σz，一直到达被动极限平衡状态为止。

如图2（d）和（b）中的摩尔园Ⅲ所示，此时Ⅲ与抗剪强度曲线相切于T2点。

可求出无粘性土时（粘性土时，略）的被动土压力：

Pp=KpγZ

式中：

Pp为被动土压力；γZ与（5）式同；Kp为被动土压力系数，Kp=tg2[（45°-Φ）/2].

（4）在竖井表土地压中，是否只有主动土压力的作用？

有没有被动土压力的存在和作用？

这就是本文所要探讨的关键问题。

3、沉井受力简析

3.1沉井法概况

沉井法是在不稳定含水表土层中，开凿井筒的特殊施工方法之一。

1839年法国沙龙尼（Saloney）煤田首次使用沉井法以来，在欧洲已使用于地下工程中有1500多个〔4〕。

1966年日本竣工的日铁有明3号立井，沉深达200.3m为世界之最。

我国煤炭工业使用沉井法已建成100多个井筒，其中山东单家村煤矿下沉到192.75m深度〔5〕。

沉井法工艺较简单，设备较少，劳动强度轻，在我国煤炭表土建井中曾有较大发展，在桥梁交通、地铁、建筑等行业中，也得到应用。

3.2沉井受力与下沉条件

沉井一般是靠井筒自重Q，克服土壤的正面阻力Rs，侧面阻力Tf，井筒水的浮力B而下沉。

Q是沉井的主动力；Rs是土给刃脚斜面的反力，若及时出土，Rs即可消失。

B等于井壁所排开同体积水重，若采用淹水沉井，虽有阻力作用，但它保持了井内外压力平衡，对沉井有利。

Tf是井筒外壁所受土的阻力（包括井筒前端的刃脚），是下沉的一个重要因素。

因此，加大自重Q，减少Tf是沉井的关键。

由于自重是人为的可控因素，应着重研究的是侧面阻力Tf.

3.3沉井侧面阻力的侧压力

3.3.1我国学者（包括有关的高校教材）对沉井侧阻所提出的看法，主要论点可归结为：

（1）下沉的沉井井壁与土壤直接发生摩擦，也有认为是沉井井壁与土壤间发生滑动。

（2）沉井井壁所受的侧压是竖井表土地压（散体地压）。

这些看法可能是由于受原苏联学者的影响所致，例如П。

М。

秦巴列维奇在他的著作《矿井支护》中提到：

沉下式“支架所受的影响是它本身的重量，岩层及水的侧压以及支架基础所生反作用力，当支架底部岩石一旦挖出，其底部的反作用力即消失，支架可由本身自重而下沉，支架外表的摩擦力逐渐增加，无论支架处于哪一种位置，摩擦力大小都决定于侧压力的大小，岩石与支架外表之间的摩擦系数，以及支架外部表面的大小，即侧阻值等于侧压与表面积摩擦系数之积”〔2〕。

此处的侧压是什么力，秦氏未明确指出。

然而人们却用竖井表土地压作为沉井侧压力，并用秦氏公式来计算它，显然与秦氏平面挡土墙公式的理论不符。

因为该公式是在“假定在岩层与支架材料之间没有摩擦才能有效”〔2〕。

3.3.2沉井井壁与土层间发生了什么？

从沉井施工现场，可观察到以下现象：

（1）在徐州拾屯沉井施工时，为了纠偏，进行壁外“大揭盖”，发现与沉井壁相隔0.2-0.3m的炉渣层（壁外充填料）的土层，有一比同一标高土层颜色较深，结构较密实的环状土层。

在距地表下3m（井西南方），距井壁外0.7m与4.0m处取同层土样，测得干容重分别为：

在0.7m处，γd=16.4kN/立方米；在4.0m处，γd=15.3kN/立方米.γd常见值为13-20kN/立方米，γd越大，土体越密实，说明靠近井壁的土层被压密实了。

（2）徐州地区进行料石沉井壁后注浆时，都比较费劲，几乎每个沉井井壁外都要捣1-3m的硬土层才能进行。

例如东城矿主井筒（沉井），穿过的硬土层为2-3m.

（3）在沉井壁中放置的放水管，经常放不出水。

例如拾屯主井从地表下沉到31m深，放水管从未流出过水，工人用2m长的钢钎捅和用锤击钎子，发觉壁外有一硬层难以通过。

又如马庄主井，沉井井壁安置放水管伸出壁外较短，放不出水来，但听见有水的响声。

（4）拾屯主井下沉到30多米时，下沉几乎停止，刃脚部份完全露出（即Rs=0，B=0）。

伸手摸刃脚外壁，有一层200-400mm厚，粘着紧密且含水少，很难尅出的土层。

通过计算，此时沉井自重大大的超过侧面阻力（表土地压为侧压力），该现象无法解释。

（5）在各种沉井正常下沉时，均可在井壁与土层间进行充填，如用炉碴、泥浆、压气等物充填；表明刃脚与井壁（内缩）形成的台阶（约0.3m宽）空间，围绕井筒而存在。

否则，壁后充填都将无法进行。

以上各种事实表明，沉井井壁外有一层被压密的土层存在，并形成一个围绕沉井壁而竖立的“压密壳”体。

因此，在正常下沉情况下，井壁与土层间都不会直接发生接触和产生摩擦。

3.4沉井刃脚下的应力分布

沉井刃脚下沉时，其周围土的受力情况较为复杂，通过实验和数学分析相结合的方法，分析如下〔6〕：

（1）若在刃脚尖端作用下，土受垂直集中力P作用，可求得在集中力作用下的半平面体的应力。

以集中力P的作用点为极坐标原点（图4），应力与P，r，θ有关，通过推导得：

σr=2p/（πr）cosθ

由τγθ=0，σγ=σ1，σθ=σ3=0，按有关公式可求任意方向应力，因此，X，Z方向的应力：

σz=2p/πcos3θ/r

σx=2p/πsin2θcosθ/r

τzx=2p/πsinθcos2θ/r（10）

因θ是无因次量，故应力分量σγ是1/γ的函数，又是θ的函数。

r越大，应力σγ越小。

集中力P作用线上应力最大，向两侧逐渐减小。

垂直线上的应力随深度变化，愈深愈小，因而在垂直与水平方向上，土体受力被压缩。

（2）在刃脚下沉过程中，周围的土中应力变化，可按三角形荷载作用下半面体的应力计算：

根据公式可得出不同深度Z/b与不同位置X/b，在三角形荷载下的应力σZ/P值。

3.5压密壳与土压力

沉井下沉，井筒最前端的刃脚对其周围土层施力，在力的作用下，土被挤压和压缩，土中应力应变发生改变。

土中发生动水过程，水分被挤出，孔隙减少，土被压实和移动变形（弹性变形并伴随永久变形），若达到土的抗剪强度，土产生相对滑动，若强度破坏点越来