沉井基础施工工法(附图)

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1、1沉井基础在修建负荷较大的建筑物时，其基础要坐落在坚固、 有足够承载能力的土层上，当这类土层距地表成较深 （8m30m）,天然基础和桩基础都 受水文地质条件限制时， 常采用沉井基础。沉井是桥梁墩（台）深基础的一种常用类 型。如图 1。 沉井在下沉过程中，坑壁不需要临时支撑和防止围堰。 如果沉井报穿过的土层允许排水开挖下沉，则沉井的埋置 深度很容易达到，其垂直度亦好控制。如果遇到饱和水分 土层时，排水开挖会出现翻砂现象，往往造成沉井歪斜。如 果遇到孤石、倒木、溶洞及坚硬的障碍物时，需做特殊处理。沉井是基础的组成部分之一，具有设计需要的壁厚和 垂直隔墙，为上下开口的筒形结构物，通常用混凝土或钢 筋

2、混凝土制成。底节沉井一般是在河床或滩地筑岛上建造，特殊情况可采用浮式沉井， 在其强度达到设计要求后，抽除刃脚垫木，对称、均匀地挖去井内土，通过取土井孔运出 井外弃之。随着井内土面逐渐下降，沉井在自重的作用下，克服刃脚土的支承力和外井 壁与土的摩阻力而下沉。此时的井壁起着支撑坑壁土不内塌的作用。 沉埋的全部高度是依据施工条件，分成若干节制成的。当第一节沉井沉到适当位置 后，在其上接高第二节沉井，然后再继续下沉。就这样接高、下沉、再接高、再下沉，直至 达到设计标高，清理基底后进行封底、填充和浇筑顶盖板。 一、适用范一、适用范围围和准和准备备工作工作 一）、适用范一）、适用范围围 当天然基础和桩基础

3、受水文、地质条件限制施工困难时，可采用沉井基础，沉井基 础尤其适用于竖向各横向承载力大的深基础。 由于沉井种类不同，各自的适用范围亦有所区别，应根据需要进行选择。 沉埋种沉埋种类类 1 按制造情况可分为： 就地浇筑下沉沉井：多采用混凝土或钢 筋混凝土沉井，筑岛立模浇筑混凝土后，就地 挖土下沉。 浮式沉井：多为钢壳井壁，亦有空腔钢丝 网水泥薄壁沉井、钢筋混凝土薄壁沉井，是在 岸上制造成型，通过滑道等方法下水浮运到位。 还有的在船上制作成型，采用一整套吊装设备 和措施，使其浮运到位下沉，或采用船运到位，用沉船方法，使其下沉。 2 按其竖向剖面形状可分为：柱形； 锥形；阶梯形，见图 2。 3 按横截

4、面形状可分为：圆形；矩形； 圆端形等，见图 3。 圆形沉井：在下沉过程中垂直度和中线1 2 3 2较易控制，较其他形状沉井更能保证刃脚均匀作用在支承的土层上。在土压力作用下， 井壁只受轴向压力，便于机械取土作业，但它只适用于圆形或接近正方形截面的墩（台）。矩形沉井：符合大多数墩（台）的平面形状，能更好地利用地基承载力，但四角处 有较集中的应力存在，且四角处土不易被挖除， 井脚不能均匀地接触承载土层。在侧压力作用下 井壁受较大的挠曲应力，长宽比愈大其挠曲应力 愈大，通常要在沉井内设隔墙支撑，以增加刚度， 改善受力条件。 圆端形沉井：井壁受力比矩形沉井好，适 宜圆端形桥墩，能充分利用基础圬工。沉井

5、制造 时较圆形和矩形沉井复杂。 其它异型沉井，如椭圆形、棱形等，应根据 生产工艺和施工条件而定。 沉井构造沉井构造 沉井构造如图 4 所示。 1 外井壁 为减小沉井下沉时的摩阻力，沉井壁外侧可做成 1%2%向内斜坡。为了方便沉井 接高，多数沉井都做成阶梯形，台阶设在每节沉埋的接缝处，错台的宽度约为 5cm20cm，井壁厚度多为 0.7m1.5m。 2 刃脚 沉井外壁刃脚是根据所穿过土层的密实程度和单位长度上土作用反力的大小，以切 入土中而不受损坏来选择的。刃脚踏 面宽度一般 10cm20cm，刃脚的斜 坡度应大于或等于 45.刃脚的高度 多为 0.7m2.0m，视其井壁百度而定。 虹旧学 3

6、深度较深，需要穿过坚硬土 层或到岩层时，可用型钢制成的钢刃 尖刃脚，见图 5（b）；沉井通过紧密土 层时可采用钢筋加固并包以角钢的刃 脚，见图 5（c）；地质构造清楚，下沉过 程不会遇到障碍时可采用普通刃脚， 见图 5（a）。 3 隔墙 沉井隔墙系大尺寸沉井的分隔墙，是沉井外壁的支撑。其厚度多为 0.8m1.2m。底 面要高出刃脚 50cm 以上，避免妨碍下沉。 4 取土井孔 取土井孔的大小视取土方法而定，最小不小于 2.5m。平面布置以中心线为对称轴。 5 预埋冲刷管 冲刷管同空气幕一样是用来帮助下沉的，多设在井壁内或外侧处，在下沉深度较大、 沉井自重力小于土的摩阻力时，或所穿过的土层较坚硬

7、时采用。射水压力视土质而定。 冲刷管口径为 10mm12mm，每管的排水量不小于 0.2m3/h。 6 顶盖板 顶盖板是传递沉井襟边以上荷载的构件，不填芯沉井的沉井盖厚度约为123456783 1234 5678 (a)(a)(a)90mm90mm10mm 120mm120mm10mm10cm20cm4570cm200cm1650cm 5 (a)(b)(c)31.5m2.0m。其钢筋布设应按力学计算要求的条件进行。 7 凹槽 凹槽是为增加封底混凝土和沉井壁更好地联结而设立的。 8 封底混凝土 封底混凝土是传递墩（台）全部荷载于地基的承重结构，其厚度依据承受压力的设计 要求而定。封底混凝土必须与

8、基底及井壁都有紧密的结合。 二）、沉井施工一般工二）、沉井施工一般工艺艺流程流程沉埋施工一般工埋施工一般工艺艺流程流程见图见图 6 。 。 三）、施工前的准三）、施工前的准备备工作工作 探明地探明地层层 沉井施工前要详细了解地质资料。设计文件齐全时可从设计文件了解，当设计文件 不详细或有怀疑时可重新钻探。详细了解沉井所要通过的地质层，查明其地质构造、土 质层次、深度、特性和水文情况，以便制定切实可行的沉井下沉方案和对附近构造物采 取有效防护措施。 应以探明地层情况为前题不布置挖孔位置、数量和确定孔深。每个沉井位置至少应 有 2 个探孔。一般孔位在基底范围外 2m3m 处。对于大跨径和重要的桥梁

9、基础，每个 井位最少要 4 个探孔，探孔深度要超过沉井预定下沉的刃脚深度。如果沉埋落在岩层上， 至少沉井的四角和中心要各钻 1 个探孔（共 5 个以上）。如岩层倾斜很大，则应制作符合 岩面倾斜状态的高低刃脚沉井。如果设计需要硬层或倾斜大的岩层时，用其他方法处理 有困难，可在沉井未施工前采用“预裂爆破法”处理。 6 4核核对对、 、补补充充调查调查水文气象水文气象资资料料 鉴于水文气象资料对于桥梁基础工程的特别重要性，施工前要对下列资料进行认 真核对和补充： 1 桥位上游的地形地貌、河道变化、植被情况、人工调节设施（如水库、堤防等）； 、气象水文情况，如雨量、风向风力、水（潮）位涨落变化、洪水季

10、节、洪峰历时、流 量流速、漂浮物情况； 、河道情况,如航道级别、疏通状况、码头位置、漂流物或漂流或木（竹）筏流放情况 等。 清理和平整清理和平整场场地地 就地浇筑沉井要在围堰筑岛前清除井位及附近场地的孤石、倒木、树根、淤泥及其 他杂物（如北方要捞净围堰内的冰块）。对软硬不均的地表应予以换土或作加固处理。在 极软塑土乃至流态淤泥、强液化土并有较大的倾斜坡的河床覆盖层上修造沉井时，为避 免沉井失稳，其河床要作好处理，必要时还可采用加宽刃脚的轻型深井。 浮运浮式沉井之前对河床标高（运输路线）进行详细检测和处理。浮运宜在保证浮运 顺利通过的低水位或水流平稳、风力较小时进行。落床过程中要随时观测由于沉井

11、的阻 力和断面压缩而引起的流速增大以及由此造成的河床局部冲刷，必要时可在沉井位置处 填卵石或碎石。 设备设备及及辅辅助助设设施施 在场地布置时，对场内外运输道路、电力、水的供应线路，起重设备（浮吊）、混凝土 拌和站（陆地、水上），北方冬季蒸汽养生的锅炉、管线等，都要统一安排。沉井施工设备 可根据不同施工方案分别选用以下设施： 1 空气吸泥机、气幕助沉用的压缩空气站及其配套的船只管线等设施白 2 水力吸泥机及配套的高压水泵站、管线、船只等； 3 井顶吊机：安拆扒杆、龙门吊； 4、墩旁吊机：在沉井外侧距孔壁 2m3m、不受沉井下沉影响、坚实牢固的土地上 铺设木垛上架设吊机，以满足沉井制作和下沉过程

12、中吊装工作需要；在条件允许时亦可 架设缆索吹风机 5、浮式沉井的导向船、定位船及工作船队、浮吊； 6、取土抓斗：两瓣抓土斗、四瓣抓土斗和排水作业时用的开底门的弃土斗。 二、就地下沉沉井的制作二、就地下沉沉井的制作 一）、筑一）、筑岛岛 根据土质、水流、风浪情况可决定采用无围堰的土岛或有围堰的筑岛。岛面一般应 高出最高水位加浪高不少于 0.5m。有流冰的河流应再适当加高。 土土岛岛 在水深小于 0.5m，流速又不大的条件下采用不用围堰填筑的土岛。土岛分凹形和凸 形两种。凹形岛系筑在无水的滩上，探到见地下水后，填以砂砾、在其上筑造沉井，这样 可以减少沉井下沉的速度。凸形岛在有水的河床上，常用的筑岛

13、材料为细砂、粗砂、中砾 石及卵石。土岛边坡一般不予加固。为避免冲刷（考虑岛对水流断面压缩的影响），水流 速度不应超出表 1 所列值。水中土岛的边坡坡度视所用土质而定，但不应陡于 1：2。 筑筑岛岛土料与容土料与容许许流速流速 表 1空话流速（m/s）筑岛土料土表面处平均流速细砂（粒径 O.O5mm0.25mm）0.250.3 粗砂（粒径 1.0mm2.5mm）0.650.8 中等砾石（粒径 25mm40mm）1.01.25粗砾石（粒径 40mm75mm）1.21.5围围堰筑堰筑岛岛 1 围堰筑岛的方式 草袋或石笼围堰筑岛 水深在 3.5m 以内，流速 1.5m/s2.0m/s 的砂卵石或密实土

14、河床上可用草袋或编织 袋装砂砾堆筑成有迎水箭的围堰；当流速在 2.0m/s3.0m/s 时，宜用铁丝（木、竹）笼装卵 石并连在一起筑成有迎水箭的围堰，在内层码起草袋或纺织袋，然后填砂筑岛。 木板桩围堰筑岛 当水深在 3m5m，河床为粘性土 时，经方案比较后，可选用木板桩围堰 筑岛，见图 7（a）。支撑桩间距一般取 3m5m，具体间距与岛面的高度有关， 需要通过计算决定。支撑桩和斜撑木直 径不宜 20cm，所能承受的内力按压力 杆计算。必要时木板桩可做成双层，板 桩中间约 1.5m，板桩间用石料填充之。 钢板桩围堰筑岛 钢板桩围堰多用于水深流急、地层 较硬地带。 2 钢（木）板桩围堰的计算 板桩围堰筑岛应进行强度和稳定性计算。当板桩围堰顶部内缘至沉井边缘距离小于 按式（1）计算的值时，应验算沉井荷载对板桩的影响。围堰外缘至沉井边缘的距离（护 道）一般不 1.5m。（1）式245Htg中：土岛高度；H土的内摩擦角。 筑岛应使用压缩性小的砂质土，岛面应高出施工期间河水的最高水位加浪高不 0.5m。沉井重力及筑岛填土作用于围堰内侧的侧压力计算图式图 7（b）。在该图中：，kPa；245102 21qtgp，