沉井基础施工概述.docx

沉井基础施工概述以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础沉井 是一个无底无盖的井筒，一般由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射 水管组和探测管、封底混凝土、顶盖诸部分组成在沉井内挖土使其 下沉，达到设计标高后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成沉 井基础1特点埋深较大，整体性好，稳定性好，具有较大的承载面积，能承受 较大的垂直和水平荷载此外，沉井既是■ft1 兰■上擎5心4$ 击tenM.lUu-W.T4.^-jSUM-由土叫村七」-LIFT"gfJtK.3U»jr，南5. m3TrthPA乞峪人*Sflt.Hrrf-.lt8.9iio.mxi.Mc 沉井基础基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，其施工工艺简便， 技术稳妥可靠，无需特殊专业设备，并可做成补偿性基础，避免过大 沉降，在深基础或地下结构中应用较为广泛，如桥梁墩台基础、地下 泵房、水池、油库、矿用竖井以及大型设备基础、高层和超高层建筑 物基础等但沉井基础施工工期较长，对粉砂、细砂类土在井内抽水 时易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、 树干或井底岩层表面倾斜过大，也将给施工带来一定的困难2类型构造1沉井按其截面轮廓分，有圆形、矩形和圆端形等三类。

①圆形 沉井水流阻力小，在同等面积下，同其他类型相比，周长最小、摩阻 力相应减小，便于下沉；井壁只受轴向压力，且无绕轴线偏移问题②矩形沉井和等面积的圆形沉井相比，其惯性矩及核心半径均较大， 对基底受力有利；在侧压力作用下，沉井外壁受较大的挠曲应力③ 圆端形沉井对支撑建筑物的适应性较好，也可充分利用基础的圬工， 井壁受力也较矩形有所改善，但施工较复杂2沉井按竖向剖面形状分，柱形沉井和阶梯性沉井[1]3使用材料就沉井的使用材料分，有木沉井，砖、石沉井，混凝土沉井，钢筋 混凝土沉井和钢沉井等木沉井用木材较多，现很少采用砖、石沉 井过去多用于中小桥梁现在常用的是钢筋混凝土沉井，或底节为钢 筋混凝土，上节为混凝土的沉井钢沉井多用于大型工程浮运的沉井4井壁沉井的井壁可作成竖直形、台阶形或斜坡形斜坡形虽可减少周 围的摩阻力，但下沉过程中容易倾斜；台阶形便于加高井壁沉井的 内部可根据需要作隔墙，划分成几个取土井，但取土井必须对称设置， 以利均衡挖土或纠正偏斜；取土井尺寸，须能容纳机械挖土斗自由上 下如中国九江长江大桥采用圆沉井，直径20米，内设9个井孔， 中孔直径5.5米，8个边孔直径3.8米；日本本（州）四（国）联络 桥的南北备赞濑户桥7A号墩沉井，桥轴方向长75米，横跨方向59 米，高55米，中间设纵横向隔墙，是当前世界大型沉井之一。

5制造血％nr?略丑闩院就沉井基础陆地下沉井均采用就地制造在浅水中下沉井需先作围堰，填土筑岛出水面，再就地制造在深水处下沉井，一般均采用在岸边陆地制造，浮运就位下沉就地制造沉井，井壁多为实体，自重较大，而刃脚部分面积小， 重心较高，为使其在制造过程中不致因地面下沉引起沉井开裂或倾倒， 过去多在地面整平后，先铺垫木，以增加承压面积，再立模板制造沉 井下沉前需边抽垫木,边以砂将刃脚处填实，然后再挖土下沉现今 则用砂土夯实作成刃脚土模，表面抹层水泥，在土模内制造刃脚部分， 既节约木料，又简化施工工艺如中国枝城长江桥引桥桥墩基础的沉 井刃脚部分，就是用此法灌筑的浮运的沉井，在陆地先做底节，以减轻重量，在浮运到位后再接 筑上部为增加沉井的浮力便于浮运，常采取以下三种方法：①在钢 沉井内加装气筒，浮运到位后，在沉井内部空间填充混凝土并接高沉 井，为控制吃水深度，可在气筒内充压缩空气，待沉入河底预定位置 后，再除去气筒顶盖，挖泥（或吸泥）下沉此法用钢量大，制造安 装都较复杂，宜用于深水大型沉井美国旧金山奥克兰湾桥，第一次 采用此法，该桥最大的沉井为60X28米，内装55个直径4.5米的气 筒中国在南京长江桥也曾使用18.26X22.42米、底节高11.65米 的钢沉井，内有20个直径3.2米的气筒，浮运就位后，以钢筋混凝土 将沉井接高至55米，中间隔墙全部用预制件。

②将沉井做成双壁式 使能自浮，到位后在壁内灌水或灌筑混凝土下沉这种沉井可用钢、 木或钢筋混凝土制造中国1972年在四川宜宾岷江公路桥，将制造 钢丝网水泥船的经验用于造双壁浮运沉井沉井外径12米，高7.5 米，双壁厚1.3米，网壁厚3厘米，中间一层钢筋网，4〜6层钢丝 网，上抹水泥砂浆，重60吨，采用岸边制造，滑道下水，拉锚定位， 灌水下沉因这种材质的沉井具有较高的弹性和抗裂性，以后在四川 南充嘉陵江桥、湖南益阳桥都曾使用③在沉井底部加临时底板以增 加浮力，待到位沉入河底后，再拆除底板，挖泥下沉如因风振而破 坏的美国塔科马海峡桥，其水中桥墩基础为钢筋混凝土沉井，尺寸是 20.1X36.6米，曾用此法施工［1］6沉井下沉分排水和不排水下沉两种，在软弱土层中须采用不排水下沉，以 防涌砂和外周边土坍陷，造成沉井倾斜及位移，必要时采取井内水位 略高于井外水位的施工方法出土机械可使用抓土斗、空气吸泥机、 水力吸泥机等近代各国发展用锚桩及千斤顶将沉井压下的方法此 夕卜，还有用大直径钻机在井底钻挖的方法，如日本在圆形沉井内采用 臂式旋转钻机，在硬粘土层内开挖，直径可达11米，由沉井外的电 视机反映操作情况及下沉速度。

沉井到达设计标高后，一般用水下混凝土封底井孔是否填充，应根据受力或稳定要求决定，可填砂石或混凝土，但在低于冻结线0.25米以上的部分，应用混凝土或圬工填实沉井基础的最后一道工 序是灌筑顶盖7井壁阻力克服方法沉井外壁和土的摩擦力是沉井下沉的主要阻力为克服这种阻力， 一是加大沉井壁厚或在沉井上部增加压重，一是设法减少井壁和土之 间的摩擦力减少摩擦力的方法很多，常用的有射水法、泥浆套法及 壁后压气法① 射水法在沉井下部井壁外面，预埋射水管嘴，在下沉过程中 射水以减小周边阻力② 泥浆套法在沉井井壁和土层之间灌满触变泥浆以减少摩擦力， 触变泥浆是用粘性土、水、化学处理剂等按一定配合比搅拌而成，当 静置时它处于“凝胶”状态，沉井下沉时它受到搅动，又恢复“溶胶” 状态而大大减少摩擦力，在实验室测出其静剪应力约为50〜200帕 泥浆套法施工下沉倾斜量小，且易纠正,附近地表几乎无沉陷从理论 上分析，沉井下得愈深愈容易下沉中国某煤矿有一竖井，外径约9.2 米,采用此法下沉深度近200米左右沉井下沉到设计标高后，为了 恢复沉井周边和土层的摩擦力，以增加沉井基础的承载能力，需要压 入水泥浆，以破坏及代替泥浆套。

此外，此法施工要求严格，井内外 水压要相近，防止流砂、涌水破坏泥浆套，一旦遭破坏很难修复因 此，它不适于不稳定土层、漏浆土层以及河床易受冲刷的水中沉井③ 壁后压气法习称“空气幕法”（图2）在井壁内预埋管路，并沿井壁外侧水平方向每隔一定高度设一排气龛，在下沉过程中，沿 管路输送的压缩空气从气龛内喷出，再沿井壁上升，从而减少摩擦力 中国在1975年于九江长江桥引桥沉井基础中曾经试用初步资料表 明：在粉细砂层及含水量较大的粘性土层中，可以减少摩擦力30%以上，下沉速度加快（与气龛数和喷气量有关），且无泥浆套法的缺点， 可在水中施工，不受冲刷的影响但在卵石层及硬粘土层内效果较差。