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1、沉井施工质量及关键控制技术研究摘 要：近年来，随着客运专线的不断发展，铁路桥梁的施工数量逐日增加，日渐增多的施工技术开始应用在铁路桥梁施工中，其中铁路桥梁用沉井进行承台基坑防护的施工技术就是一种得到比较广泛应用的施工技术。本文分析、总结了铁路桥梁深水基础沉井基坑防护施工的施工质量及关键技术控制，为相关工程建设提供依据。 关键词：沉井；稳定性计算；质量控制1 工程概况1.1 工程特点合肥至福州铁路客运专线闽赣段柏路田特大桥全长1008.45m，桥梁在0#台3#墩之间以1联（48+80+48）m连续梁跨越碧泥田河，其中2#墩为连续梁主墩，位于河道中间位置，设计采用沉井作为基坑防护措施，根据承台结构
2、尺寸及水深设计沉井顺水流向长8m，垂直水流向长12m，深13m，外壁厚0.7m，中间设分隔墙厚0.4m，顶板厚0.8m，下端开口，中间为空箱，刃脚底面宽度0.3m。1.2 工程地质沉井场址在勘探深度内土层出露较简单，分布较均匀。地基土砂性强，抗剪抗压性能良好，砂性土抗冲能力差，易受水的影响。2 沉井制作沉井制作采用就地浇筑的方式，分二节制作，一次下沉。第一节制作高度8.5m，分三次浇筑混凝土，即1.0m、3.7m、3.8m。第一节沉井在筑岛平台上直接制作后下沉到-8.5m，然后在进行上部的接高，进行第二节4.5m的制作。3 沉井施工过程及强度验算3.1 刃脚受力验算刃脚向外挠曲最不利的情况，按
3、公桥基规建议定为刃脚下沉到中途，刃脚切入土中。刃脚悬臂作用的分配系数为：=2.01.0取=1.0。（1）计算各个力值（按低水位取单位宽度计算）e2=17.444.60.621-22.4=27.2kN/me3=17.445.00.621-22.4=31.75kN/m其中：tan2=0.621，2ctan=22.4kN/m根据施工情况，并从安全考虑，作用在刃脚外侧的土压力为：Pe=（e2+e3）hk=（27.42+31.75）0.4=11.84kN取用pe=11.84kN。刃脚摩阻力为：T1=0.5E=0.5（27.42+31.75）0.41=5.92kN由表查的粘土层=20kN/m3T1=hk1
4、=8kN故采用刃脚摩阻力为5.92kN。单位宽沉井自重为：q=（0.13+0.678+2.623）25.0=85.78kN刃脚踏面竖向反力为：R=85.78-31.7550.5=46.09kN刃脚斜面横向力为：H=V2tan（-2）=tan（-2）式中：2取为土的内摩擦角，即2=？准=13.5故：H=tan（48.8-13.5）=24.820.74=17.57kN井壁自重q的作用点至刃脚根部中心轴距为：x1=0.072m刃脚踏面下反力合力：V1=R=R=0.46R刃脚斜面上反力合力：V2=R-0.46R=0.54RR的作用点距离井壁外侧为：x=V+V=0.46R+0.54R=0.18m（2）各
5、力对刃脚根部截面中心的弯矩计算刃脚斜面水平反力引起的弯矩为：MH=17.57（0.4-0.33）=1.23kNm水平土压力引起的弯矩为：M=h=29.591.540.4=6.08kNm反力R引起的弯矩为：MR=46.09=3.23kNm刃脚侧面摩阻力引起的弯矩为：MT=5.92=1.48kNm刃脚自重引起的弯矩为：Mg=0.130.425.00.072=0.09kNm总弯矩：M0=M=1.29+3.23+1.48-6.08-0.09=-0.23kNm（3）刃脚根部处的应力验算h=式中：N0=46.09-0.1325.0=42.84kNF=0.50.4=0.2W=0.40.52=0.02h=23
6、4.2（-11.5）=245.5kPa222.7kPa由于水平剪力很小，验算时未考虑。压应力小于R/=14000/2.31=6060kPa按受力条件不需设钢筋，可按构造要求配筋。（4）刃脚向内挠曲1）计算各个力值水压力及土压力按最高水位计算单位宽度上的水、土压力为：2=9.110.0=91kN/m23=9.510.0=95kN/m2e2=17.449.10.621-22.4=76.2kN/m2e3=17.449.50.621-22.4=80.5kN/m2则p=（91+76.2+95+80.5）=68.54kNp对刃脚根部形心轴的弯矩为：MP=68.54=68.540.4=13.82kNm刃脚摩
7、阻力产生的弯矩： T1=0.5E=0.5（80.5+76.2）0.4=15.67kN或T1=hk=250.4=10kN取用T1=10kNMT=-100.25=-2.5kNm刃脚自重产生的弯矩G=0.1325.0=3.25kNMg=3.250.072=0.234kNm所有各力对刃脚根部的弯矩、轴向力及剪力M=MP+MT+Mg=13.82-2.5+0.234=11.55kNm2）刃脚根部截面应力验算弯曲应力验算=33.75+577.5=-543.75kPa1082kPa611.25kPa6060kPa剪应力验算=342.7kPa3300/2.31=1428kPa计算结果表明，刃脚外侧也只需按构造配
8、筋。刃脚框架计算由于=1.0，刃脚作为水平框架承受的水平力很小，故不需验算，可按构造布置钢筋。3.2 沉井井壁竖向拉力验算Smax=（67.75+339.33+1312.22）=429.82kN井壁受拉面积为：F1=（7.02-6.02）=10.21m2混凝土所收的拉应力为：h=42.10kPa1.15（如按部分不排水，地下水作用23m，沉井的浮力为1360kN，此时k1=（7160-1360）/4640=1.251.15）3.4 计入侧面摩阻力、刃脚及隔墙下土体的支承反力时的下沉系数k2=G/（Rf+R）其中R为刃脚及隔墙下的土体的支承反力。计算得k2=7160/（4800+3800+127
9、7）=0.721，说明沉井能够下沉，k21，说明沉井在下沉过程中，只要将隔墙土、刃脚钭面掏空，沉井能开始下沉。所以在此种地质条件下下沉沉井具有可行性。4 下沉施工监测要点4.1 沉井下沉速度控制沉井下沉速度控制也是一个重要方面，一般来讲对沉井下沉速度没有严格的限制，需根据施工经验和沉井下沉的具体情况而定，本工程施工中主要按以下原则进行：（1）在沉井刃脚高差不大时（在水平间距的0.5%以内），沉井的下沉速度越快越好；（2）沉井下沉速度均匀为宜；（3）沉井在粉砂土等易引起涌砂的土层中下沉时，应加快下沉速度。4.2 沉井平面位移控制对沉井平面位移的控制主要是通过控制沉井刃脚高差来实现，如果沉井刃脚高
10、差不大，则沉井平面位移较易得到控制，它们之间的关系并无定量计算，但有一些联系：（1）沉井哪个角下沉得快（即刃脚较低），则沉井就会向哪个方向移位；（2）沉井刃脚高差大时，沉井位移量大；（3）沉井始终在同一个方向的刃脚高差下下沉时，沉井位移量较大。施工过程中需要具体情况具体分析，决定采取相应的方法和措施。5 结 语沉井作为建造地下构造物或深基础的一种方法，是一项实践性很强的施工技术，为保证沉井的顺利下沉和井身的稳定性，在沉井施工前必须要进行相关的强度验算。本文以合肥至福州铁路客运专线闽赣段柏路田特大桥为例，对沉井的施工过程进行了详细的计算复核，也为以后的相关工程提供借鉴。参考文献1建筑施工手册（缩印本，第二版）.2基础工程施工手册（第二版）；中国计划出版社.3混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）.
