沉井與沉管的施工

第四節(jié)沉井法施工一、要求

1、沉井的定義、施工工藝、分類

、構造

2、沉井的施工工藝分類、下沉方法

3、沉井下沉中的三類問題處理沉井與沉管的施工

一、沉井的類型和構造

1、定義：沉井是一個上無蓋下無底的井筒狀構筑物，屬于深基礎的一種型式。挖基坑→鋪墊層→沉井井筒→取土→沉井下沉→澆注底板、內部結構和頂蓋。稱為沉井法施工。一、沉井的類型和構造→→→挖基坑鋪墊層→→沉井制作挖土下沉封底取墊木→→→挖基坑鋪墊層→→沉井制作挖土下沉封底取墊木2、用途、

1）橋梁墩臺、重型廠房和各種工業(yè)構筑物的基礎；工作井(拼裝井)和接收井、通風井和排水泵房井等，但更多的是作為市政工程的排水泵房、自來水廠的取水口等。

2）地下工廠、車間、地下車庫、地下娛樂場所等。

3）大型浮運沉井可用來建造海上石油開采平臺。2、用途、3、分類1）材料：鋼沉井、磚砌沉井、鋼筋混凝土沉井2）平面形狀：單孔圓沉井、單孔方形沉井、多孔方形沉井、多孔橢圓形沉井、多排多孔沉井等3、分類具有良好的受力性能，故不管直徑大小，通常都作為單孔的，單孔圓沉井直徑最大可達80m

只有平面尺寸較小時才做成單孔的，邊長一般小于20m具有良好的受力性能，故不管直徑大小，通常都作為單孔的，單孔圓邊長大于20m的單孔沉井整體剛度不足，必要時可在中間加內隔墻或框架，形成單排孔沉井。邊長大于20m的單孔沉井整體剛度不足，必要時可在中間加內隔墻多排孔沉井：在沉井內設置幾道縱橫交叉的內隔墻，使沉井成為剛度較好的空間結構，每個井孔內可設置底梁或不設底梁。該類沉井挖土和下沉工作可以較均衡地進行，有利于均勻下沉，適用于平面尺寸大而重量大的地下建筑物。

多排孔沉井：在沉井內設置幾道縱橫交叉的內隔墻，使沉井成為剛度4、沉井的基本構造：由刃腳、井壁、隔墻、取土孔、底框架、頂板、底板等組成4、沉井的基本構造：1）井壁沉井的主要組成部分，應有足夠的強度、剛度、重量。井壁厚度主要取決于沉井大小、下沉深度以及地層的力學指標。一般為0.4-1.2m

可達1.5-1.8m。1）井壁沉井的主要組成部分，應有足夠的強度、剛度、重量。井壁上下等厚的直墻形井壁和階梯形井壁兩種

適用：當土質松軟、摩擦力不大、下沉深度不深時可采用直墻形優(yōu)點：1）較好地約束井壁，易于控制垂直下沉2）接長井筒亦簡單，模板能多次重復使用3）對周圍土的擾動影響范圍較小，特別適用于建筑物密集的市區(qū)中。上下等厚的直墻形井壁和階梯形井壁兩種適用：當土質松軟、摩擦

適用：土質松軟，下沉深度較深優(yōu)點：減少沉井的截面尺寸，節(jié)省材料

內階梯形適用：土質松軟，下沉深內階梯形外階梯形適用：土層密實，且下沉深度很大規(guī)定：臺階設在每節(jié)沉井接縫處，寬度一般為10-20cm。最下面一級階梯宜設在(1／4—1／3)H高度處或1.2-2.2m處。施工時一般在階梯面所形成的槽孔中灌填黃沙或觸變泥漿外階梯形適用：土層密實，且下沉深2）刃腳主要功能：引導沉井下沉，并阻止井外土體涌入井內。構造：刃腳底部為踏面，通常寬度10—20cm；刃腳內側為一傾面，通常傾角為450—500

2）刃腳主要功能：引導沉井下沉，并阻止井外土體涌入井內。3）內隔墻并井非專為施工而設置。可以下沉就位以后澆注，也可以在下沉之前做成。下沉之前澆注的隔增減少了井壁跨度，增加了沉井的整體剛度，同時將沉井分隔成幾個取土井，便于均衡取土，均勻下沉。3）內隔墻并井非專為施工而設置。可以下沉就位以后澆注，也可以構造：底面一般應比刃腳踏面高出0.5-1.0m，為了防止“突沉”，也可以將內墻底面與刃腳踏面齊平；隔墻厚度由設計計算確定，通常為0.5m左右。

構造：底面一般應比刃腳踏面高出0.5-4）封底及頂蓋定義：往開挖井孔內填入相應厚度的素混凝土，以混凝土的自重和強度抵消井孔內土體的隆起，以混凝土與井壁間的密實聯接克服地下水的滲入，為澆注鋼筋混凝土底板創(chuàng)造條件。4）封底及頂蓋定義：往開挖井孔內填入相應厚度的素混凝土，以分類：濕封底、干封底。濕封底是水下混凝土封底，干封底是為了減少水壓力對封底混凝土的作用，需設置集水井排水減壓。為了使封底混凝土和底板、井壁間有更可靠的聯結，以傳遞地基反力，使沉井成為空間受力結構，通常在刃腳上方的井壁上預留一凹槽，下邊線距刃腳踏面應在2.5m以上。槽高約1.0m，近于封底混凝土的厚度，以保證封底工作順利進行。凹入深度約為0.15-0.25m。

分類：濕封底、干封底。5）底梁和框架目的：在不便設置內隔墻時，為了增加沉井下沉過程中的整體剛度；在松軟地層中下沉的沉井，底梁及其框架的設置還有防止沉井“突沉”的功能，并便于糾偏。5）底梁和框架目的：在不便設置內隔墻時，為了增加沉井下沉過二、沉井施工工藝

沉井制作階段和沉井下沉階段。分節(jié)灌筑、多次下沉：工序交插多、工期長，容易發(fā)生井身傾斜和沉降不均勻等現象分節(jié)灌筑、一次下沉：制作總高度不宜超過沉井短邊或直徑的長度亦不應超過12m二、沉井施工工藝一次灌筑、一次下沉：一般中小型沉井，其井身不高且地基較好時，可采用此法。原則：根據沉井的規(guī)模（形狀、尺寸、深度）、環(huán)境（水文地質、環(huán)境條件）、施工能力（設備及施工單位的經驗和習慣）確定。

一次灌筑、一次下沉：一般中小型沉井，其井身不高且地基較好時，

1、挖基坑及基礎處理

平面尺寸略大于沉井平面的基坑；砂墊層一般選用級配較好的中、粗砂或砂夾卵石，砂墊層密實度的質量標準用砂的干容重控制；

抽除墊木應按一定順序分區(qū)、依次、對稱、同步地進行，對矩形沉井，先內隔墻，再短邊，最后長邊；長邊的墊木應隔根抽出，然后以四角處的定位墊木為中心由遠及近地對稱抽除，最后抽定位墊木。1、挖基坑及基礎處理平面尺寸略大于沉井平面的基坑；砂墊木布置圖墊木布置圖1)井壁外側應做到光滑；2)沉井制作高度應保證穩(wěn)定性、有足夠的下沉系數3)第一節(jié)沉井的灌筑高度為1.5-2.0m，地面以上沉井的高度不超過6--7m，沉井頂面露出地面尚有0.8--2m時，停止下沉，并在強度達70％后方可灌筑第二節(jié)；4)沉井的實際尺寸與設計尺寸的偏差，不得超過國家標準《地基和基礎工程施工及驗收規(guī)范》(GBJ1202)中的規(guī)定數值。

2、沉井制作1)井壁外側應做到光滑；2、沉井制作分類：1)排水挖土下沉：在土質的透水性很低或滲水量不大的穩(wěn)定土層，排水不會產生流砂。優(yōu)點：是挖土方法簡單，容易控制，下沉較均衡且易糾偏，達設計標高后又能直接檢驗基底土的平衡，并可采用干封底，以加快工程進度，保證質量，節(jié)省材料，所以應優(yōu)先采用。分類：水力機械排水下沉水力機械排水下沉

人工挖土小型機械吊運

抓斗挖土汽車運輸

勞動強度大，機械化程度低，工作效率差，且施工速度慢

機械化程度很高，勞動強度低，施工速度比較快

人工挖土抓斗挖土勞動強度大，機械化程度低，工作效率差2)不排水(或灌水)挖土下沉：當沉井穿過有較厚的砂性土或粉砂層，且含水量很大(含水量w>30％—40％)

在動水壓力作用下產生流砂。

2)不排水(或灌水)挖土下沉：3)中心島式下沉：為了減少內外應力差值，可采用“中心島式”開挖方式。先沿井壁內側挖槽，槽內充滿泥漿，隨著槽的挖深，沉井在槽內下沉，而中心部位的土體暫不挖除——形成“中心島”；當沉井到設計標高后，將槽內的泥漿置換固化，再在井底部位壓密注漿封閉，最后挖除“中心島”部分的土體。該類開挖方式適用于面積較大的圓形沉井，需用兩臺設備對稱均衡挖土。

3)中心島式下沉：

中心島式下沉

中心島式下沉

挖土一般先挖成“鍋底”狀，然后再挖靠近刃腳旁的泥土，挖土設備要均勻布置，使上面保持在同一水平上。當沉井下部有梁時，應先將梁下土方超前開挖一部分，以免沉井下沉時土將梁頂壞。沉井下沉時，每次不得超過50cm即須進行清土校正，然后再繼續(xù)開挖。沉井下沉完畢后，一般應有3-5cm至5-10cm的下沉預留量。挖土一般先挖成“鍋底”狀，然后再挖靠近刃腳旁的泥土，泥漿的作用：降低井壁與土之間的摩擦阻力泥漿的作用：4、沉井基礎處理及封底當沉井沉到設計標高且穩(wěn)定后(沉降速率<20mm／d即認為穩(wěn)定)，先將超挖部分用煤渣填充夯實，再在刃腳四周填以毛石，有時尚須鋪設10-30cm厚的砂墊層，然后用素混凝土封底4、沉井基礎處理及封底當沉井沉到設計標高且穩(wěn)定后(沉降速率<干封底：能保證混凝土的準確厚度及表面平整，且節(jié)省材料，保證質量；同時設備簡單，進度快，省去后續(xù)的清理及抽水工作，所以應優(yōu)先采用。濕封底：水下混凝土封底，是利用井內灌水的重量克服流砂的涌入，封底混凝土在水下進行灌注，水下灌注混凝土采用豎管灌注法，使用時應進行水密性及拉拔力的檢驗。干封底：能保證混凝土的準確厚度及表面平整，且節(jié)省材料，保證質三、浮式沉井

浮式沉井的底節(jié)都是采用空腔薄壁井壁，其優(yōu)點是重力輕、吊裝下水方便。在深水河流中采用浮式沉井可以避免圍堰筑島等困難，且縮短工期、降低造價。現在國內已較多采用。三、浮式沉井(一)浮式沉井的結構型式1、鋼絲網水泥薄壁沉井井壁是用刃腳角鋼豎向骨架角鋼與內外兩側鋼筋網焊接成整體骨架后，再在鋼筋網上鋪設多層鋼絲網(一般為4—6層)，然后涂抹水泥砂漿構成空腔而成。2、鋼筋混凝土薄壁沉井混凝上強度等級不宜低于C25。(一)浮式沉井的結構型式3、裝配式鋼筋混凝土薄壁沉井用預制的鋼筋混凝土井壁、支撐梁和拼裝用的梯狀導桿組成。在拼裝船上拼裝底層井壁后，浮運至墩位起吊、下沉、就位。4、帶臨時井底沉井在沉井內刃腳特設凹槽處安裝臨時性的底板(底板結構要便于拆除)，然后浮運至墩位，接高井壁或在沉井內灌水使之下沉至接近河床面。3、裝配式鋼筋混凝土薄壁沉井（二)陸上制作浮式沉井下水

1、岸邊制作滑道下水滑道工程量大，且施工后的清理工作量也較大。但可利用有利地形，減少其他工作量。

（二)陸上制作浮式沉井下水滑道工程量大，且施工后的清理工作量2、岸上制作索道下水

在地形有利于布置架空索道、兩岸地形較高時，可架設纜索起重機，以便將岸上制作的浮式沉井，由索道吊運至墩位入水下沉。

2、岸上制作索道下水在地形有利于布置架空索道、兩岸（三)水中制作浮式沉井下水

1、浮船搭架裝置（三)水中制作浮式沉井下水→→→浮式沉井制作起吊抽除墊木沉井接高沉井下水→→→浮式沉井制作起吊抽除墊木沉井接高沉井下水四、沉井下沉中的問題處理1、井壁摩阻力過大或過小阻力過大：考慮采用增加沉井重量或降低摩阻力的方法解決。阻力過小：可向井內注水，以增加對沉井的上浮力。四、沉井下沉中的問題處理2、沉井糾偏原則：調整沉井的軸線垂直度，保證上下節(jié)在同一軸線上接高。

3、常用助沉措施：

1）高壓射水

2）炮振下沉

3）抽水下沉

4）壓重助沉2、沉井糾偏

沉井與沉管的施工

第四節(jié)沉井法施工一、要求

1、沉井的定義、施工工藝、分類

、構造

2、沉井的施工工藝分類、下沉方法

3、沉井下沉中的三類問題處理沉井與沉管的施工

一、沉井的類型和構造

1、定義：沉井是一個上無蓋下無底的井筒狀構筑物，屬于深基礎的一種型式。挖基坑→鋪墊層→沉井井筒→取土→沉井下沉→澆注底板、內部結構和頂蓋。稱為沉井法施工。一、沉井的類型和構造→→→挖基坑鋪墊層→→沉井制作挖土下沉封底取墊木→→→挖基坑鋪墊層→→沉井制作挖土下沉封底取墊木2、用途、

1）橋梁墩臺、重型廠房和各種工業(yè)構筑物的基礎；工作井(拼裝井)和接收井、通風井和排水泵房井等，但更多的是作為市政工程的排水泵房、自來水廠的取水口等。

2）地下工廠、車間、地下車庫、地下娛樂場所等。

3）大型浮運沉井可用來建造海上石油開采平臺。2、用途、3、分類1）材料：鋼沉井、磚砌沉井、鋼筋混凝土沉井2）平面形狀：單孔圓沉井、單孔方形沉井、多孔方形沉井、多孔橢圓形沉井、多排多孔沉井等3、分類具有良好的受力性能，故不管直徑大小，通常都作為單孔的，單孔圓沉井直徑最大可達80m

只有平面尺寸較小時才做成單孔的，邊長一般小于20m具有良好的受力性能，故不管直徑大小，通常都作為單孔的，單孔圓邊長大于20m的單孔沉井整體剛度不足，必要時可在中間加內隔墻或框架，形成單排孔沉井。邊長大于20m的單孔沉井整體剛度不足，必要時可在中間加內隔墻多排孔沉井：在沉井內設置幾道縱橫交叉的內隔墻，使沉井成為剛度較好的空間結構，每個井孔內可設置底梁或不設底梁。該類沉井挖土和下沉工作可以較均衡地進行，有利于均勻下沉，適用于平面尺寸大而重量大的地下建筑物。

多排孔沉井：在沉井內設置幾道縱橫交叉的內隔墻，使沉井成為剛度4、沉井的基本構造：由刃腳、井壁、隔墻、取土孔、底框架、頂板、底板等組成4、沉井的基本構造：1）井壁沉井的主要組成部分，應有足夠的強度、剛度、重量。井壁厚度主要取決于沉井大小、下沉深度以及地層的力學指標。一般為0.4-1.2m

可達1.5-1.8m。1）井壁沉井的主要組成部分，應有足夠的強度、剛度、重量。井壁上下等厚的直墻形井壁和階梯形井壁兩種

適用：當土質松軟、摩擦力不大、下沉深度不深時可采用直墻形優(yōu)點：1）較好地約束井壁，易于控制垂直下沉2）接長井筒亦簡單，模板能多次重復使用3）對周圍土的擾動影響范圍較小，特別適用于建筑物密集的市區(qū)中。上下等厚的直墻形井壁和階梯形井壁兩種適用：當土質松軟、摩擦

適用：土質松軟，下沉深度較深優(yōu)點：減少沉井的截面尺寸，節(jié)省材料

內階梯形適用：土質松軟，下沉深內階梯形外階梯形適用：土層密實，且下沉深度很大規(guī)定：臺階設在每節(jié)沉井接縫處，寬度一般為10-20cm。最下面一級階梯宜設在(1／4—1／3)H高度處或1.2-2.2m處。施工時一般在階梯面所形成的槽孔中灌填黃沙或觸變泥漿外階梯形適用：土層密實，且下沉深2）刃腳主要功能：引導沉井下沉，并阻止井外土體涌入井內。構造：刃腳底部為踏面，通常寬度10—20cm；刃腳內側為一傾面，通常傾角為450—500

2）刃腳主要功能：引導沉井下沉，并阻止井外土體涌入井內。3）內隔墻并井非專為施工而設置。可以下沉就位以后澆注，也可以在下沉之前做成。下沉之前澆注的隔增減少了井壁跨度，增加了沉井的整體剛度，同時將沉井分隔成幾個取土井，便于均衡取土，均勻下沉。3）內隔墻并井非專為施工而設置。可以下沉就位以后澆注，也可以構造：底面一般應比刃腳踏面高出0.5-1.0m，為了防止“突沉”，也可以將內墻底面與刃腳踏面齊平；隔墻厚度由設計計算確定，通常為0.5m左右。

構造：底面一般應比刃腳踏面高出0.5-4）封底及頂蓋定義：往開挖井孔內填入相應厚度的素混凝土，以混凝土的自重和強度抵消井孔內土體的隆起，以混凝土與井壁間的密實聯接克服地下水的滲入，為澆注鋼筋混凝土底板創(chuàng)造條件。4）封底及頂蓋定義：往開挖井孔內填入相應厚度的素混凝土，以分類：濕封底、干封底。濕封底是水下混凝土封底，干封底是為了減少水壓力對封底混凝土的作用，需設置集水井排水減壓。為了使封底混凝土和底板、井壁間有更可靠的聯結，以傳遞地基反力，使沉井成為空間受力結構，通常在刃腳上方的井壁上預留一凹槽，下邊線距刃腳踏面應在2.5m以上。槽高約1.0m，近于封底混凝土的厚度，以保證封底工作順利進行。凹入深度約為0.15-0.25m。

分類：濕封底、干封底。5）底梁和框架目的：在不便設置內隔墻時，為了增加沉井下沉過程中的整體剛度；在松軟地層中下沉的沉井，底梁及其框架的設置還有防止沉井“突沉”的功能，并便于糾偏。5）底梁和框架目的：在不便設置內隔墻時，為了增加沉井下沉過二、沉井施工工藝

沉井制作階段和沉井下沉階段。分節(jié)灌筑、多次下沉：工序交插多、工期長，容易發(fā)生井身傾斜和沉降不均勻等現象分節(jié)灌筑、一次下沉：制作總高度不宜超過沉井短邊或直徑的長度亦不應超過12m二、沉井施工工藝一次灌筑、一次下沉：一般中小型沉井，其井身不高且地基較好時，可采用此法。原則：根據沉井的規(guī)模（形狀、尺寸、深度）、環(huán)境（水文地質、環(huán)境條件）、施工能力（設備及施工單位的經驗和習慣）確定。

一次灌筑、一次下沉：一般中小型沉井，其井身不高且地基較好時，

1、挖基坑及基礎處理

平面尺寸略大于沉井平面的基坑；砂墊層一般選用級配較好的中、粗砂或砂夾卵石，砂墊層密實度的質量標準用砂的干容重控制；

抽除墊木應按一定順序分區(qū)、依次、對稱、同步地進行，對矩形沉井，先內隔墻，再短邊，最后長邊；長邊的墊木應隔根抽出，然后以四角處的定位墊木為中心由遠及近地對稱抽除，最后抽定位墊木。1、挖基坑及基礎處理平面尺寸略大于沉井平面的基坑；砂墊木布置圖墊木布置圖1)井壁外側應做到光滑；2)沉井制作高度應保證穩(wěn)定性、有足夠的下沉系數3)第一節(jié)沉井的灌筑高度為1.5-2.0m，地面以上沉井的高度不超過6--7m，沉井頂面露出地面尚有0.8--2m時，停止下沉，并在強度達70％后方可灌筑第二節(jié)；4)沉井的實際尺寸與設計尺寸的偏差，不得超過國家標準《地基和基礎工程施工及驗收規(guī)范》(GBJ1202)中的規(guī)定數值。

2、沉井制作1)井壁外側應做到光滑；2、沉井制作分類：1)排水挖土下沉：在土質的透水性很低或滲水量不大的穩(wěn)定土層，排水不會產生流砂。優(yōu)點：是挖土方法簡單，容易控制，下沉較均衡且易糾偏，達設計標高后又能直接檢驗基底土的平衡，并可采用干封底，以加快工程進度，保證質量，節(jié)省材料，所以應優(yōu)先采用。分類：水力機械排水下沉水力機械排水下沉

人工挖土小型機械吊運

抓斗挖土汽車運輸

勞動強度大，機械化程度低，工作效率差，且施工速度慢

機械化程度很高，勞動強度低，施工速度比較快

人工挖土抓斗挖土勞動強度大，機械化程度低，工作效率差2)不排水(或灌水)挖土下沉：當沉井穿過有較厚的砂性土或粉砂層，且含水量很大(含水量w>30％—40％)

在動水壓力作用下產生流砂。

2)不排水(或灌水)挖土下沉：3)中心島式下沉：為了減少內外應力差值，可采用“中心島式”開挖方式。先沿井壁內側挖槽，槽內充滿泥漿，隨著槽的挖深，沉井在槽內下沉，而中心部位的土體暫不挖除——形成“中心島”；當沉井到設計標高后，將槽內的泥漿置換固化，再在井底部位壓密注漿封閉，最后挖除“中心島”部分的土體。該類開挖方式適用于面積較大的圓形沉井，需用兩臺設備對稱均衡挖土。

3)中心島式下沉：

中心島式下沉

中心島式下沉

挖土一般先挖成“鍋底”狀，然后再挖靠近刃腳旁的泥土，挖土設備要均勻布置，使上面保持在同一水平上。當沉井下部有梁時，應先將梁下土方超前開挖一部分，以免沉井下沉時土將梁頂壞。沉井下沉時，每次不得超過50cm即須進行清土校正，然后再繼續(xù)開挖。沉井下沉完畢后，一般應有3-5cm至5-10cm的下沉預留量。挖土一般先挖成“鍋底”狀，然后再挖靠近刃腳旁的泥土，泥漿的作用：降低井壁與土之間的摩擦阻力泥漿的作用：4、沉井基礎處理及封底當沉井沉到設計標高且穩(wěn)定后(沉降速率<20mm／d即認為穩(wěn)定)，先將超挖部分用煤渣填充夯實，再在刃腳四周填以毛石，有時尚須鋪設10-30cm厚的砂墊層，然后用素混凝土封底4、沉井基礎處理及封底當沉井沉到設計標高且穩(wěn)定后(沉降速率<干封底：能保證混凝土的準確厚度及表面平整，且節(jié)省材料，保證質量；同時設備簡單，進度快，省去后續(xù)的清理及抽水工作，所以應優(yōu)先采用。濕封底：水下混凝土封底，是利用井內灌水的重量克服流砂的涌入，