1、2022/7/2214 沉井4.1 沉井概述 沉井法是施工的地下結(jié)構(gòu)物和深基礎(chǔ)的一種型式。 沉井是先在地表制作成一個(gè)井筒狀結(jié)構(gòu)物，然后在井壁的圍護(hù)下通過(guò)從井內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再進(jìn)行封底，構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。沉井制作與下沉過(guò)程1、沉井應(yīng)用領(lǐng)域 （1）江河上的結(jié)構(gòu)物：橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)、擋水壩； （2）取水構(gòu)筑物：取水泵房、污水泵站； （3）重型結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)：煙囪、重型設(shè)備基礎(chǔ)； （4）地下工程：地下廠房、倉(cāng)儲(chǔ)（油、氣、水、煤）庫(kù)房； 地下車道、地下車站及礦用豎井； （5）臨近建筑物的深基礎(chǔ)： （6）地下工作井：盾構(gòu)或頂管工作井、房屋糾偏工作井等。2、沉井特點(diǎn) （1）埋

2、深大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、承載及抗變形能力強(qiáng)； （2）既是基礎(chǔ)，又是施工中擋土（水）圍壁或圍堰結(jié)構(gòu)； （3）與大開(kāi)挖比，占地面積小，土方量少；對(duì)鄰建物影響小； （4）易發(fā)生難沉、突沉、偏沉等問(wèn)題；單井施工周期長(zhǎng)。最大沉井直徑（或邊長(zhǎng)）上百米，深度上百米；下沉新工藝有泥漿助沉、空氣幕法、中心島法等。4.2 沉井的類型劃分（1）按沉井橫截面形狀分： 單孔沉井：圓形、正方形、矩形等； 單排孔沉井：矩形、長(zhǎng)圓形、組合形等； 多排孔沉井：由內(nèi)隔墻分成若干個(gè)井孔。雙孔矩形沉井（2）按沉井豎向截面形狀分： 柱形豎直式、臺(tái)階式（階梯形）、錐形。豎直式多階梯形刃腳階梯形正錐形 （3）按沉井材料分：混凝土、鋼筋砼

3、、磚石、竹筋砼、木材、鋼板等。 （4）按沉井下沉方式分： 就地制造下沉的沉井； 浮運(yùn)沉井： 在深水地區(qū)，筑島困難，或有礙通航，在岸邊制作沉井 拖運(yùn)到設(shè)計(jì)位置后整體下沉。 中心島式下沉沉井。浮運(yùn)沉井筑島現(xiàn)澆沉井 基坑開(kāi)挖鋪砂墊層和承墊木沉井制作抽取承墊木挖土下沉（分節(jié)制作與下沉）至設(shè)計(jì)標(biāo)高、封底回填澆筑其它部分結(jié)構(gòu)和封頂。 4.3 沉井施工過(guò)程筑島造井下沉及接高挖土下沉封底一、沉井施工準(zhǔn)備 1、場(chǎng)地準(zhǔn)備（1）確定地基承載力，若不足可用換土墊層法 處理 地基；（2）若下沉系數(shù)過(guò)低，可在地面挖坑，在坑內(nèi)制做第一節(jié)沉井；（3）淺水域施工可先人工筑島，向在旱地進(jìn)行沉井施工一樣。2、下沉系數(shù)計(jì)算 沉井正常

4、下沉?xí)r，必須克服井壁與土層之間的摩擦阻力、沉井底部的土阻力等；為此需計(jì)算下沉系數(shù)k。二、制做第一節(jié)沉井1、支墊處理與制模（1）支墊作用：支承第一節(jié)沉井重量，定位、立模、綁扎鋼筋等。（2）墊木規(guī)格：200 x200枕木，間距計(jì)算確定。（3）布置：長(zhǎng)、短相間，與刃角踏面垂直，墊木下部鋪夯實(shí)砂土。支墊處理之后，立模、綁扎鋼筋、澆注混凝土。 2、沉井制作時(shí)的分節(jié)高度確定方案（1）一次制做，一次下沉（用于較淺沉井）；（2）分節(jié)制做，多次下沉（用于較深沉井，每節(jié)高度10m左右）；（3）分次制做，一次下沉（用于H30m沉井）。 3、拆模及抽墊木（1）時(shí)間控制當(dāng)井壁混凝土養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%時(shí)，可以拆

5、除模板；當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%時(shí)，可以抽除墊木。（2）抽墊木順序內(nèi)隔墻下 短邊井壁 長(zhǎng)邊井壁 定位墊木（3）拆除方式 以定位墊木為中心，隔根拆除，每拆一根就及時(shí)用砂土回填。 三、沉井下沉1、沉井下沉方式 沉井常用的挖土作業(yè)方法有排水下沉與不排水下沉兩種；當(dāng)沉井穿過(guò)的土層不會(huì)因排水而產(chǎn)生大量涌砂或塌陷時(shí)可采用排水下沉的方式下沉。否則，土層條件不好或排水量較大時(shí)，應(yīng)采用不排水下沉的方式。2、沉井除土及排水方式（1）排水下沉 采用人力、抓斗、高壓射水等除土； 采用離心泵、潛水泵、井點(diǎn)降水等方式排除井內(nèi)泥水。（2）不排水下沉 采用抓斗、回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、螺旋、鉆斗、空氣吸泥機(jī)等除土。 3、井壁制作要求（1）

6、混凝土材料及配合比（2）安裝模板要求（3）鋼筋及管道鋪設(shè)（4）混凝土澆注 4、地基檢驗(yàn)與處理 檢測(cè)沉井設(shè)計(jì)標(biāo)高的地層條件，清除井內(nèi)虛土，整平封底地基等。 四、 沉井的封底 1、沉井封底方案確定沉井常用的封底方法有：干封法 、水下導(dǎo)管灌注法 、壓漿法 等三種。（1）干封法：適合于隔水層不會(huì)被地下動(dòng)水頭擊穿的條件。（2）水下導(dǎo)管灌注法：適合于不排水下沉、地下水含水較大沉井；（3）壓漿法：適用條件同水下導(dǎo)管灌注法。3、其它封閉工程（1）井壁外助沉泥漿用水泥粉加固；（2）礦山沉井的套井與井壁之間的封閉等。 沉井的長(zhǎng)短邊之比越小越好，以保證下沉?xí)r的穩(wěn)定性。 一般沉井應(yīng)分節(jié)制作，每節(jié)高度不宜大于8m。 沉

7、井底節(jié)高度應(yīng)滿足拆除支承時(shí)沉井縱向抗彎要求之外，在松軟土層中 下沉的沉井，底節(jié)高度不宜大于0.8b 。南京長(zhǎng)江大橋正橋1號(hào)橋墩的混凝土沉井基礎(chǔ) 公路鐵路兩用雙層鋼架連續(xù)橋梁，跨度160米，鐵路橋總長(zhǎng)6,772米，1968年建成，該橋的建成是中國(guó)修建深水基礎(chǔ)橋梁工程一項(xiàng)重大突破。 20.2mx24.9mx53.5m 4.4 沉井工程應(yīng)用舉例沉井平面長(zhǎng)69米，寬51米，下沉深度為58米，體積20.4萬(wàn)立方米,列世界最大沉井。 (列世界第的美國(guó)費(fèi)雷澤諾橋的沉井體積為15萬(wàn)立方米)江陰長(zhǎng)江公路大橋北錨沉井江陰長(zhǎng)江公路大橋北錨沉井空氣吸泥不排水下沉大型鋼殼沉井 鋼筋混凝土沉井主要由刃腳、井壁、隔墻與底梁

8、、凹槽、封底與底板、頂蓋、井孔、射水管或探測(cè)管等組成。4.5 沉井構(gòu)造 （1）刃腳作用：減少沉井下沉阻力，切土下沉，封閉與阻止壁外流砂或泥漿涌入井筒內(nèi)的作用。 （2）制做要求：砼C20以上，踏面寬度100200mm，底面加強(qiáng)，刃腳斜面傾角為450以上（雙斜面），其高度為1m左右。1、刃腳a混凝土刃腳； b設(shè)角鋼的刃腳； c尖刃腳 （1）井壁作用：下沉擋土、擋水及克服摩擦阻力的作用。施工完畢后，做為基礎(chǔ)或基礎(chǔ)一部分，或礦山豎井及其它構(gòu)筑物外壁。 （2）制做要求：C20C25，壁厚0.81.5m，每節(jié)高度68m，井壁內(nèi)預(yù)埋各種管路。2、井壁（1）作用 加強(qiáng)整體剛度，防止突沉，減少撓曲應(yīng)力，并分成多

9、個(gè)井孔有利于控制沉井下沉方向。（2）制做要求 間距56m，厚度0.51.2m，底面高出刃腳踏面0.5m以上，若與刃腳平齊應(yīng)留過(guò)人孔。3、隔墻與底梁（1）作用：隔離地下水力聯(lián)系；凹槽增強(qiáng)井壁與底板的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度。（2）制做要求：槽深0.150.25m，高1.0m，距刃角1.5m以上。 4、封底與底板封底方法:（1）干封；（2）導(dǎo)管灌注法；（3）拋石注漿法；注：遇到意外困難，可在凹槽處澆筑鋼筋混凝土蓋板，沉井變沉箱。沉箱作業(yè)室 1、下沉系數(shù)計(jì)算 驗(yàn)算在沉井施工下沉?xí)r，保證在自重作用下克服井壁摩阻力而順利下沉。 沉井井壁與土體之間的摩阻力 f（kPa）土的種類粘性土砂性土砂卵石砂礫石軟土泥漿套f (kP

10、a)25501225183015201012354.6 沉井設(shè)計(jì)計(jì)算 式中 下沉穩(wěn)定系數(shù)，一般取0.80.9。 R1 刃腳踏面及斜面下土的支承力，kN； R2 隔墻和底梁下土的支承力，kN。沉井在軟弱土層中接高時(shí)有突沉可能，應(yīng)根據(jù)施工情況進(jìn)行下沉穩(wěn)定驗(yàn)算：下沉穩(wěn)定系數(shù)K1： 封底后，內(nèi)部結(jié)構(gòu)及設(shè)備尚未安裝，井外按各個(gè)時(shí)期出現(xiàn)的最高地下水位驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定： B 封底后沉井所受的總浮力，kN； K2 抗浮安全系數(shù)，一般取1.051.1。 不計(jì)井壁摩阻力時(shí)，可取1.05。抗浮安全系數(shù)K2：2、刃角計(jì)算1）刃角向外撓曲豎向內(nèi)力計(jì)算2）刃角向內(nèi)撓曲豎向內(nèi)力計(jì)算3）刃角水平內(nèi)力計(jì)算 3、沉井井壁計(jì)算1）井壁水平內(nèi)力計(jì)算2）井壁垂直受拉計(jì)算3）抽墊木時(shí)井壁內(nèi)力計(jì)算 4、地基強(qiáng)度驗(yàn)算 5、沉井封底計(jì)算1）沉井干封底計(jì)算2）水下封底混凝土厚度計(jì)算沉井可干封底的情況（a）下有足夠厚粘土層；（b）待底板達(dá)到足夠強(qiáng)度后方停止降水。不透水粘土層的厚度 ：A沉井底部面積（m2）； 土的有效重度（即浮重度）（kN/m3）； h刃腳下面不透水粘土層厚度（m）；c粘土的粘聚力（kPa）；U沉井刃腳踏面內(nèi)壁周長(zhǎng)（m）；1、難沉問(wèn)題 通過(guò)增加沉井自重，用泥漿套或空氣幕法減少井壁側(cè)阻力。常用泥漿套法助沉，壓泥漿管路的布置