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1、沉井结构设计与施工方法摘要：目前沉井形式越来越复杂，形状也不规则，有时刃脚高低错落，不可预见的因素较多，因此须认真把握沉井的设计原则，以使沉井施工得以安全可靠的实施。本文首先对沉井做了概述，然后分析了其设计的要点及计算方式，最后详细阐述了沉井结构施工的方法。 关键词：沉井结构；设计；施工；一、沉井概述沉井是深基础和地下工程的一种结构形式，也是常采用的施工方法之一。沉井是在经过整平或处理的地基上制作的无盖、无底的结构物，采取不同的方式取出井内的土体，主要靠其本身重量克服井壁与土的摩阻力和刃脚下的阻力下沉到设计标高，经封底后形成的地下空间，可作为地下构筑物或作为基础使用。二、沉井结构的设计要点（一
2、）沉井壁厚的设计沉井设计时，井壁的厚度是首先需要考虑的问题，一般来说，井体各部分的厚度由以下几方面的因素确定：1、下沉需要设计中一般优先考虑沉井依靠自重克服土层摩擦力而下沉到设计标高的原则，当重量不足时，须采取外加压重或其他助沉措施，因此，沉井井体应有适当的厚度。反之，当井体过重，下沉系数过大或地基承载力不足时，则应适当减薄井壁厚度。并且沉井的长短边之比越小越好，以保证下沉时的稳定性。2、满足受力要求及抗渗性能要求在施工阶段井体的各个井壁厚度应满足受力要求；而在使用阶段井体作为结构的一部分，除了满足强度要求外，也应满足抗渗性能及限制裂缝宽度的要求。3、抗浮要求在多数情况下，当井位处于地下水位以
3、下时，沉井须满足抗浮的要求，必须要求沉井井体有一定的厚度。（二）沉井下沉稳定设计1、下沉系数为了保证沉井能顺利下沉，需要验算沉井自重是否能克服下沉时土的摩阻力，沉井下沉系数 Kst应满足下列条件：（1）其中，Kst为沉井下沉系数；G1k为沉井自重标准值（包括外加助沉重量的标准值）；Ffw .k为下沉过程中浮托力标准值；Ffw.k为井壁总摩阻力标准值。（2）2、下沉稳定系数沉井下沉时，必须克服进壁与土之间的摩阻力和地基土对刃脚的反力。地下水位较高时还需克服水对沉井的浮力。如图1所示：（3）B为沉井壁排出的水量， 为下沉系数k图1当沉井的下沉系数较大（一般大于 1.5时），需要进行下沉稳定验算，以
4、防止突沉或下沉标高不能控制。沉井下沉稳定系数 Kst ，s应满足下式条件：（4）其中，Kst ，s为沉井下沉稳定系数；Ffw.k为验算状态下水的浮托力标准值；Ffk为验算状态下井壁总摩阻力标准值；Rb为沉浸刃脚、隔墙和底梁下地基土极限承载力之和。3、抗浮验算沉井抗浮稳定验算应按沉井封底和使用两个阶段，分别根据实际可能出现的最高水位，在不考虑沉井壁摩阻力条件下验算：（5）其中，Kfw为沉井抗浮系数；Fbfw ，k为基底的水浮托力标准值。（三）沉井施工方法的选择下沉施工方法的选择，主要取决于工程场地的大小、水文地质条件以及施工对周围建（构）筑物的影响程度等因素。下沉施工方法主要有排水下沉和不排水下
5、沉两种。1、排水下沉法适用于渗水量不大（每平方米渗水?Q1m3/min、稳定的黏性土或在沙砾层中渗水量很大，但水能很快排出，且不会因为排水导致流砂及井底土体因管涌而失稳的情况下使用。2、不排水下沉法不排水下沉法沉井施工主要有冲抓锥（或抓斗）在水中取土下沉和水力机械冲土下沉2种。沉井下沉时，每次挖土深度为3040cm，自沉井中部向四周对称取土，以保证沉井均匀下沉。自井中运出的土方应堆放在离沉井10m以外的地方，避免沉井在外部土的压力作用下发生倾斜。一轮下沉到位再进行下轮开挖和下沉，在下沉至距离设计深度20cm左右应停止取土。观察2d后如仅靠沉井自重不能下沉到位，再用人工慢慢取土，使沉井到达设计深
6、度。三、沉井结构的施工方法（一）基坑砂垫层及混凝土垫层的设置通常，在采用排水施工情况下，一般在原地面开挖2m左右深的基坑，在刃脚底再挖沟槽，深1m左右，宽度根据地基承载力，按砂垫层受力扩散角计算。在砂垫层上浇筑C10素混凝土层，每边比刃脚宽出约100mm，下沉前将混凝土垫层打碎，并连同砂垫层一起挖出，沉井便很平稳地沉至原状地基。接着即可按常规方法下沉施工。（二）沉井下沉施工1、下沉方法施工要点（1）排水下沉常用的排水方法及施工要点明沟集水井排水。在离刃脚2m左右处挖一?排水明沟，设34个集水井，深度比沟底深1.0m1.5m，沟与井底深度随沉井挖土而不断加深在井内或井壁上设水泵，将水抽出井外排走
7、，井内渗水量很少时，可设潜水泵排水。喷射井点排水。在沉井周围设置轻型井点、喷射井点以降低地下水水位，使井内保持挖干土。井点与明沟排水相结合。在沉井上部周围用井点截抽水，井壁下部挖明沟和集水井排水。（2）不排水下沉常用方法及施工要点抓斗挖土。用吊车吊抓斗挖掘井底中央部分的土，使之形成锅底。水力机械冲土。利用高压水枪的高压水流在井底冲刷土层，使其形成泥浆汇流至集泥坑，用水力吸泥机将泥浆抽出；适宜于抽吸的泥浆比重为砂类土1.081.18，黏性土1.091.20。3、沉井下沉注意事项（1）无论采用何种下沉方式，其井内除土应先从中间开始，均匀、对称、逐步向刃脚处分层取土，以期沉井均匀下沉，防止偏斜。特别
8、是下沉初期，沉井入土较浅，土层对沉井的平衡稳定作用差，容易产生偏斜。（2）下沉中应随时掌握土层变化情况，分析和检验土壤阻力与沉井重量的关系，选用适宜的除土下沉方法，控制除土部位及除土量，使沉井均匀平稳地下沉。（3）当每节沉井接近下沉至预定标高时，应注意调平沉井，准备接高。此时应特别注意除土部位及深度，防止沉井下沉量过大或产生较大偏斜，增加接高的困难。（三）沉井终沉与封底沉井封底后仍要继续下沉，沉井终沉标高要预留一定值，地基验收规范允许的标高偏差值为10cm。沉井封底可分为排水封底和不排水封底2种。当沉井基底无渗水或少量渗水时，可采用排水封底；当沉井基底有较大量渗水时须采用不排水封底，其方法有3种：垂直导管法灌注水下混凝土、堆石灌浆法和装袋法灌注水下混凝土。参考文献1王明闪，张少赓. 浅谈沉井基础施工J. 西部探矿工程. 2010（02）2关青. 关于沉井设计的一些探讨与分析J. 价值工程. 2010（07）3赵春燕，张新纲. 沉井结构设计浅析J. 黑龙江科技信息. 2009（16）
