沉井基礎施工

沉井基礎施工一

概述沉井接高下沉抽墊挖土下沉封底制作第一節(jié)沉井1.1沉井的基本概念一般沉井浮運沉井類型一般沉井的施工過程（常用）一般沉井（1）整體剛度大，承載力較高，穩(wěn)定性好。（2）適用土質范圍廣（如淤泥、砂土、黏土等）。（4）施工所引起的周圍土層變形小，對鄰近建筑物可近接施工。1.2特點（5）同時可擋土(擋土結構)和擋水（圍堰），簡化了施工過程。（1）可用于橋梁基礎、地下泵房、水池、油庫、礦用豎井、大型設備基礎及建筑物基礎。（6）施工工期較長，技術要求較高，會遇到下沉困難、傾斜等問題。（3）埋置深度大。1.3適用范圍（2）上部荷載大，良好持力層埋置較深；沖刷大，或有大卵石無法采用其他深基礎；河水較深，施工圍堰較困難。沉井平面長69m，寬51m，下沉深度為58m，相當于9個半籃球場大的20層高樓埋進地下。世界上最大的沉井——江陰長江公路大橋錨碇基礎國內最大的水中沉井基礎（泰州長江大橋）（58m44m）二

沉井基礎類型及構造1.按施工方法分類一般沉井：設計位置上制造，就地挖土下沉。水淺、流速小時采用。浮運沉井：岸邊制造，浮運到位下沉。水深、流速大、有通航要求時。2.按材料分類混凝土沉井鋼筋混凝土沉井竹筋混凝土沉井鋼沉井3.按幾何形式圓形矩形圓端形單孔雙孔多孔2.1分類雙壁鋼殼底節(jié)浮式沉井4.按剖面形狀2.2一般沉井的構造柱形階梯形錐形柱形階梯形錐形井壁刃腳內隔墻井孔凹槽射水管組封底頂板刃腳2.3浮運沉井的構造帶鋼氣筒的浮運沉井雙壁浮運沉井帶氣筒的浮運沉井帶臨時性井底的浮運沉井三

沉井的施工（一般沉井）1.平整場地2.制作第一節(jié)沉井3.拆模及抽墊4.挖土下沉5.接高沉井6.設置井頂防水圍堰7.基底檢驗和處理8.沉井封底9.井孔填充和頂板澆注3.1施工過程墊木布置制作第一節(jié)沉井封底沉井接高下沉抽墊挖土下沉挖土下沉一、筑島沉井施工

根據(jù)土質、水流和風浪情況，筑島分為無圍堰的土島和有圍堰的筑島(圖4—39)。土島適于淺水、流速不大的場所，其外側邊坡不應陡于1：2。底節(jié)沉井預制包括：場地整平夯實、鋪設墊木、立沉井模板及支撐、鋼筋扎焊、澆砼等刃腳下應滿鋪墊木。一般常使用長短兩種墊木相間布置，在刃腳的直線段應垂直鋪設，圓弧部分應徑向鋪設。墊木布置示意見圖4—40。沉井接高時應注意：各節(jié)沉井的豎向中軸線應與第一節(jié)的重合，外壁應豎直平滑；要保證各節(jié)砼間緊密接合；立接高沉井模板時，不宜直接支撐于地面上，以免沉井因自重增加產生不均勻下沉，致使新澆筑的砼發(fā)生裂縫。沉井下沉前的抽墊木是沉井施工中的重要工序之一。拆除墊木必須在沉井砼已達到設計強度后方可抽墊。抽墊的原則是：以固定墊木為中心，由遠到近，先短邊后長邊，最后撤四根固定墊木。四根固定墊木的位置是根據(jù)沉井支承點和跨中拉應力相等原則確定的。抽墊的順序是：

⑴先拆內模

⑵拆外模

⑶拆隔墻下支撐和底模

⑷撒隔墻下的墊木

⑸撤井壁下的墊木。

如圖4—41所示，分區(qū)、依次、對稱、同步地進行。墊木抽出后應立即用砂或碎石分層回填夯實，不得在墊木下墊塞木塊、石塊。拆除土模時，不得先挖沉井外圍的土，應清除刃腳斜面及隔墻底面粘附的殘留物。必須制定出詳細的操作工藝流程和嚴密的組織措施。

沉井下沉主要是通過從井孔除土，消除刃腳正面阻力及沉井內壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。井內挖土方法視土質情況而定，一般分為排水挖土下沉和不排水挖土下沉兩種。

在穩(wěn)定性較好且滲水量不大的土層中(每m2沉井面積滲水量小于1.0m3／h)，抽水時不會發(fā)生翻砂現(xiàn)象，可采用排水挖土下沉，否則應采用不排水挖土下沉方法(圖4—42)。不排水開挖下沉的挖土方法，一般宜采取抓泥、吸泥、射水交替或聯(lián)合作業(yè)。必要時可輔以其他措施，

諸如壓重、高壓射水、炮震、降低井內水位減小浮力以增加自重，用泥漿潤滑套或空氣幕等方法。五、沉井基礎檢驗沉井下沉進度隨沉井入土深度、地質情況、沉井大小及形狀、施工機具設備能力大小及選擇適宜的施工方法等情況而異，其變化幅度很大，特別是土質結構復雜，影響更大。根據(jù)部分沉井下沉統(tǒng)計如下：1.平均綜合下沉進度：

筑島沉井自抽墊下沉至沉到設計標高、浮式沉井自落入河床至沉到設計標高的全部作業(yè)時間內，其平均綜合下沉進度為：砂土中0.3～0.4m／d；卵石中0.15～0.25m／d；砂粘土及粘砂土互層中0.20～0.30m／d；粘土中0.10～0.20m／d。2.各工序耗用時間：

對下沉總延續(xù)時間為100％；接筑圬工及養(yǎng)護時間為30％～35％；安裝防水圍堰時間為10％～15％；下沉作業(yè)時間為50％～60％。糾正沉井傾斜和位移應按下述規(guī)定進行：1.糾偏前，應先摸清情況，分析原因，然后采取相應措施。如有障礙物，應首先排除。2.糾正傾斜時，可采用偏除土、偏壓重、頂部施加水平力或刃腳下支墊等方法。3.糾正位移時，如沉井傾斜方向有利于糾正位移時，則繼續(xù)下沉，待沉井底面中心接近墩位設計中心，再糾正傾斜；如沉井垂直或傾斜方向不利于糾正位移時，則沉井應先調整至有利方向傾斜下沉，直至沉井符合要求。對沉井施工的全過程應進行階段檢驗，并填寫隱蔽工程檢查記錄。

4.1沉井尺寸的確定（1）

橋墩截面沉井平面形狀及尺寸。（2）土層情況及荷載大小沉井埋深沉井高度。（3）水、土壓力及井壁摩擦力井壁厚度、井孔尺寸、內墻厚度。（4）刃腳受力刃腳的形狀和尺寸。（5）水壓力及土反力封底混凝土厚度。四沉井的設計與計算（6）確定頂板厚度。4.2施工過程的設計與檢算（1）沉井的下沉能力驗算（4）底節(jié)沉井驗算（2）刃腳受力計算（3）井壁受力計算（5）混凝土封底及頂板計算1．沉井的下沉能力驗算沉井自重（扣除浮力）下沉總阻力下沉系數(shù)下沉總阻力=側面總摩阻力+刃腳踏面的阻力（1）側面總阻力入土總深度平均摩阻力（2）刃腳踏面的阻力刃腳踏面的阻力=刃腳踏面面積×地基承載力減少井壁摩阻力的方法（1）高壓射水（2）泥漿套（3）空氣幕泥漿套側阻力分布2.刃腳受力計算豎向向外撓曲向內撓曲1）豎向刃角受力水平方向撓曲荷載分配系數(shù)看作固定于刃腳根部的懸臂梁。2）水平方向看作水平框架。刃腳斜面部分的高度支承于隔墻間的井壁最大跨度支承于隔墻間的井壁最小跨度向外撓曲地基土反力水、土壓力（1）向外撓曲最不利位置1）入土1m。2）選擇不同的下沉深度。受力計算（取單位寬度）1）外側土、水壓力a.“土水分算”，土壓力按朗肯主動土壓力計算（采用浮重度）。b.乘以水平荷載分配系數(shù)進行荷載分配。合力作用位置2）土的豎向反力單位周長沉井的自重單位寬度摩阻力3）摩阻力摩阻力4）刃腳自重井壁厚度5）計算并配置外壁受彎鋼筋。取小值（2）向內撓曲向內撓曲1）下沉到設計深度且刃腳下的土被掏空時。2）受力計算參見向外撓曲時。（3）水平受力計算1）下沉到設計深度且刃腳下的土被掏空時。2）沉井所受荷載為3）計算彎矩等內力，根據(jù)彎矩配置水平鋼筋。3）計算并配置內側豎向受彎鋼筋。3．井壁受力計算水平受力計算豎向拉應力驗算沉井下部懸空，由井壁摩擦力支承，并由此因自重在井壁內產生拉應力。（1）豎向受拉計算由平衡條件，得拉力解得（2）水平受力計算1）下沉到設計深度且刃腳下的土被掏空時。據(jù)此沿井壁縱向配置抗拉鋼筋。2）取各節(jié)最下面的1m以土、水壓力計算內力。底節(jié)還應計入刃腳傳來的水平剪力作為荷載。3）按水平框架計算彎矩等內力。4）按彎矩配置水平受彎鋼筋。4．沉井底節(jié)計算排水挖土下沉(最有利)不排水挖土下沉（最不利）（1）井壁豎向拉裂計算1）排水挖土下沉、不排水挖土下沉時按不同的支承方式計算。2）拉應力超過混凝土抗拉強度時，或加大底節(jié)沉井高度，或配筋。（2）內隔墻豎向拉裂計算（內隔墻跨度較大時）5．混凝土封底及頂板計算抗彎抗剪（1）封底混凝土計算計算內容計算荷載空心沉井：通車后產生的最大地基反力。實心沉井：沉井自重產生的地基反力及水壓力。（2）頂蓋計算計算跨中最大彎矩并驗算抗壓強度。1）墩身底面支承于井壁和隔墻時2）墩身底面位于井孔內時除進行1）外，還有計算墩臺邊緣處頂蓋截面的彎矩和剪力。4.3使用條件下的沉井基礎檢算（1）沉井埋深較小時可按淺基礎計算，偏于安全。（2）埋深較大時按剛性深基礎（h2.5）計算，需考慮側面土體的橫向抗力。1.沉井底持力層為土層或風化巖石（1）井側土的抗力轉動中心沉井水平位移沉井轉角水平抗力（2）井底的土反力豎向荷載和沉井自重豎向地基系數(shù)（1）水平力2.平衡方程（2）彎矩（對井底中心）井底反力產生的彎矩3.轉角和轉動中心位置①、②聯(lián)立求解后，得4.井身彎矩①②計算寬度2.沉井下端嵌入巖石假設轉動中心位于底端，則轉動中心轉角水平抗力井身彎矩令y0=h，由前述轉角和彎矩計算公式得到由水平方向平衡方程得到井底水平反力3.驗算（1）基底壓應力（《鐵路橋基規(guī)范》）（2）側面水平抗力按朗肯土壓理論計算樁側土壓力以y=h/3及y=h處為驗算截面，則有（3）墩臺頂面水平位移驗算沉井轉動產生的水平位移墩身撓曲產生的水平位移被動、主動土壓力

例

一單線鐵路橋梁位于平坡直線地段，其中某墩為圓端形，墩底截面寬3.5m，長6.8m，墩底標高為-0.3m，擬采用沉井基礎，沉井底標高為-16.30m，沉井自重14000.8kN，若計浮力作用，沉井自重為7910kN。該橋墩墩址處河床標高0.00m，最低水位0