水工程施工第4章10

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1、第四节 沉井施工v 当水文地质条件不宜采用大开挖建造泵站及水池构筑物时可采用沉井。沉井是地下工程和深埋基础施工的一种方法。具体施工方法是：将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础，先在地面以上制作，形成一个上、下开口钢筋混凝土井状结构，然后在沉井内不断挖土，借助井体自重而逐步下沉，下沉到预定标高后，进行封底，构筑井内底板、梁、楼板、内隔墙、顶盖板等构件，最终形成一个地下建筑物。第四节 沉井施工v 在市政工程中，沉井广泛应用于桥梁墩台基础、取水构筑物、污水泵站、大型设备基础、顶管工作坑和大型深基坑基础等。v 沉井在施工中有独特优点：占地面积小，不需要板桩围护，与大开挖相比较，挖土量小，对邻近建筑的

2、影响比较小，操作简便，无须特殊的专用设备。第四节 沉井施工v 一、沉井类型v (一)按横截面形状分类v 1圆形沉井 v 2矩形沉井v (二)按竖向剖面形状分类v 1柱形沉井 v 2阶梯形沉井第四节 沉井施工v 一、沉井类型v (一)按横截面形状分类v 1圆形沉井v 有带底梁和无底梁两种形式。 第四节 沉井施工v一、沉井类型v(一)按横截面形状分类v2矩形沉井v (1)单孔：形式和圆形相同。v (2)单排孔：沉井内单排两孔或多井孔，可增加井体刚度，有利于沉井均匀下沉，便于纠偏，提高沉井承载能力，适合于平面尺寸大的重型建筑物基础。v (3)多排孔：在井内设几道内隔墙，形成纵横格网，形成刚度较好的空

3、间结构。多孔沉井在施工中有利于均匀下沉，适合于平面尺寸大而重的地下建筑物。第四节 沉井施工v一、沉井类型v(二)按竖向剖面形状分类v 1柱形沉井v 柱形沉井上、下井壁厚度相同。由于柱形沉井受周围土体约束，沉井过程中发生倾斜及偏转的可能性减少，周围土体的塌陷也较小。但下沉过程中土壤与井壁间摩阻力较大。适合于建筑物中建造深度不大的沉井。第四节 沉井施工v一、沉井类型v(二)按竖向剖面形状分类v 2阶梯形沉井v 由于作用在沉井侧壁上的土压力和水压力随沉井深度增加而加大，阶梯形沉井井壁平面尺寸随深度呈台阶形加大，做成变截面。当土比较密实时，设外侧阶梯可减少沉井侧面的土的摩阻力以便顺利下沉。第四节 沉井

4、施工v二、沉井构造v 沉井一般由井壁(侧壁)、刃脚、凹槽、底梁等组成。 第四节 沉井施工v二、沉井构造 v (一)井壁v 沉井主要是靠井壁的自重来克服正面阻力和侧面阻力而下沉的。因此，要求沉井井壁不仅要有足够的强度承受施工荷载，而且还要有一定的重量，以便满足沉井下沉的要求。v 井壁厚度一般为0412m左右。v二、沉井构造 v(二)刃脚v 井壁最下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其主要功用是减少下沉阻力。刃脚还应具有一定的强度，以免在下沉过程中损坏。v 刃脚底的水平面称为踏面。踏面宽度一般为100300mm，刃脚内侧的倾角为4060。v 当沉井湿封底时，刃脚的高度取1.5m左右，干封底时，取06m

5、左右。v二、沉井构造 v (三)底梁v 在较大型的沉井中，如果由于使用要求不能设置隔墙，可在沉井底部增设底梁，以便于构成框架，增加沉井在施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。v二、沉井构造 v(四)凹槽v 主要作用是在沉井封底时，使封底底板与井壁更好连接，防止渗水。第四节 沉井施工v三、沉井制作v(一)平整场地 v(二)铺设垫木第四节 沉井施工v三、沉井制作v(一)平整场地v 要先将场地平整夯实，以免在灌筑沉井过程中和拆除支垫时，发生不均匀沉陷。若场地土质松软，应加铺一层300500mm厚的砂层，必要时，应挖去原有松软土层，然后铺以砂层。 v三、沉井制作v(二)铺设垫木v垫木的数量按垫木底面承压应

6、力不大于01MPa，按下式求算所需数量： nQLb式中 n垫木根数； Q第一节沉井重量(kg)； L、b垫木的长和宽(折算为等长)(mm)； 基底土容许承压力，01MPa。v 实际排列时应对称铺设，故实际数量比计算结果应适当增加。 第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (一)准备工作v (二)下沉方法 v (三)排水开挖下沉v (四)不排水开挖下沉 v (五)沉井辅助措施 第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (一)准备工作v 当大型沉井混凝土强度达到设计要求的100、小型沉井达到70时，方能进行拆除承垫木工作。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (一)准备工作v 抽除方法：将垫木底部的土挖去，利

7、用人工或机具将相应垫木抽出。每抽出一根垫木后，应立即用砂、卵石或砾石将空隙填实，同时在刃脚内侧填筑成小土堤，并分层夯实。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (二)下沉方法 v按挖土方法分：v 人工或风动工具挖土法v 抓斗挖土法v 水枪冲土法。v按是否排水分：v 排水下沉v 不排水下沉风镐与镐钎 v 四、沉井下沉v (三)排水开挖下沉 v 在稳定的土层中，渗水量不大(每平方米沉井面积渗水量小于1m3h)时，可采用排水开挖下沉。v 排水开挖下沉常用人工或风动工具、或在井内用小型反铲挖土机，在地面用抓斗挖土机分层开挖。开挖必须对称、均匀进行，使沉井均匀下沉。挖土方法视土质情况而定。v 1一般土层v

8、2比较坚硬土层反铲挖土机v 四、沉井下沉v (三)排水开挖下沉 v 1一般土层 v 从中间开始逐渐挖向四周，每层挖土0405m，在刃脚处留115m台阶，然后沿沉井井壁每23m一段，向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地开挖土层，每次挖去50100mm(深度)，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (三)排水开挖下沉 v 2比较坚硬土层 v 可分段掏空刃脚，每段掏空后随即回填砂砾，待最后几段掏空并回填后，再分层分次逐步挖去回填料，使沉井下沉。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (三)排水开挖下沉 v 在开始5m以内下沉时，要特别注意保持平面位

9、置与垂直度正确，以免继续下沉时不易调整。v 在距离设计标高200mm左右应停止取土，依靠沉井自重下沉到设计标高。 v 沉井下沉速度，随沉井大小、入土深度、地层情况而定，一般平均为0510md。 v 四、沉井下沉v (四)不排水开挖下沉v 当沉井穿过的土层不稳定、涌水量较大，或防止由于沉井施工降水而影响附近建筑物、管线的稳定时，一般采用不排水开挖下沉。此时常采用抓斗挖土或水枪冲土下沉。抓斗第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (四)不排水开挖下沉v 1抓斗挖土下沉v 用吊车吊住抓斗挖掘井底中央部分的土，逐渐使井底形成锅底状。在砂或砾石类土中，一般当锅底比刃脚低11. 5m时，沉井即可靠自重下沉，而

10、将刃脚下的土挤向中央锅底，再从井孔继续抓土，沉井即可继续下沉。在黏质土或紧密土中刃脚下的土不易向中央坍塌，应配以射水松土。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (四)不排水开挖下沉v 1抓斗挖土下沉v 多井孔的沉井，最好每个井孔配置一套抓土设备，可同时均匀挖土，并减少抓斗倒孔时间。如用一台抓斗抓土时，应对称逐孔轮流进行使其均匀下沉，各井孔内土面高差不大于05m。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (四)不排水开挖下沉v 2水枪冲土下沉v 高压水沿供水管路输送到水枪，经水枪喷嘴后形成一股高速射流，冲击工作面土层，并破坏其结构，形成泥渣浆，同时由空气吸泥机将泥渣浆排到地面，以完成沉井挖土任务。第四节

11、 沉井施工v 四、沉井下沉v (四)不排水开挖下沉v 2水枪冲土下沉v 取土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，不得冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲入井底的泥浆量和渗入的水量与水力吸泥机吸出的泥浆量保持平衡。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (四)不排水开挖下沉v 2水枪冲土下沉v 水枪冲土吸泥机排渣下沉法，适用于亚黏土、轻亚黏土、粉细砂土，使用不受水深限制。在淤泥或浮土中使用水力吸泥时，应保持沉井内水位高出井外水位12m。 必要时应向沉井内注水，以加高井内水位。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (五)沉井辅助措施v 1射水下沉 v 2泥浆润滑下沉v 3压重下沉 v 4空气幕

12、下沉第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (五)沉井辅助措施v 1射水下沉v 用预先安设在沉井外壁的水枪，借助高压水冲刷土层，使沉井下沉。v 2泥浆润滑下沉v 在沉井外壁周围与土层间设置膨润土泥浆隔离层，减少土壤与井壁的摩阻力，以利沉井下沉。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (五)沉井辅助措施 v 2泥浆润滑下沉v 沉井外壁制成宽为100200mm的台阶作为泥浆槽。泥浆是用泥浆泵、砂浆泵或气压罐通过预埋在井壁体内或设在井内的垂直压浆管压入，使外壁泥浆槽内充满触变泥浆，其液面接近于自然地面。第四节 沉井施工v 2泥浆润滑下沉v在沉井下沉到设计标高后，泥浆套应按设计要求进行置换，即将水泥浆、水泥砂

13、浆或其他材料从泥浆套底部压入，挤出泥浆，待水泥浆、水泥砂浆凝固后，沉井即可稳定。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (五)沉井辅助措施v 3压重下沉v 可根据不同情况及下沉高度、施工设备、施工方法等，采用压钢轨、型钢、接高混凝土筒壁等加压方法，使沉井下沉，但特别要注意均匀对称加重。第四节 沉井施工v 四、沉井下沉v (五)沉井辅助措施v 4空气幕下沉v 通过预埋在沉井壁中管路上的小孔，向外喷射压缩空气，以减小井壁摩阻力，而使沉井顺利下沉的方法。与泥浆套沉井相比，可在水中施工不受水深限制，下沉完毕后井壁摩阻力可以得到恢复。第四节 沉井施工v五、沉井封底v 沉井封底可分为排水封底和不排水封底两种，

14、当沉井基底无渗水或少量渗水时可用排水封底；当沉井基底有较大量渗水时需采用不排水封底。v(一)排水封底v(二)不排水封底第四节 沉井施工v五、沉井封底v(一)排水封底v 基底岩面平整，刃脚周围经用黏土或水泥砂浆封堵后，井内无渗水时，可在基底无水的情况下灌筑封底混凝土。v 若刃脚经封堵后仍有少量渗水、但易于抽干时，对井底进行修整，使之成锅底形，由刃脚向中心挖成放射形排水沟，填以卵石作成滤水暗沟，在中部设23个集水井，用泵抽水，保持地下水位低于井内基底面03m。第四节 沉井施工v五、沉井封底v(一)排水封底v 封底一般先浇一层素混凝土垫层，达到50设计强度后，绑扎钢筋，两端深入刃 脚或凹槽内，浇筑底

15、板混凝土。第四节 沉井施工v五、沉井封底v(一)排水封底v 当井内有隔墙时应前后左右对称地逐孔浇筑。混凝土采用自然养护，养护期间应 继续抽水。待底板混凝土强度达到70后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是，将滤水井中的水抽干，在套筒内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘盖，用螺栓拧紧或焊牢，上部用混凝土填实捣平。第四节 沉井施工v五、沉井封底v (二)不排水封底v 不排水封底即在水下进行封底。要求将井底浮泥清除干净，新老混凝土接触面用水冲刷干净，并铺碎石垫层。封底混凝土用 导管法灌注。待水下封底混凝土达到设计要求强度后，即一般养护为710d，方可从沉井中抽水，施工上部钢筋混凝土底板。