建筑人工挖孔樁及沉井施工

建筑人工挖孔樁及沉井施工第1頁/共29頁

第11講挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.1挖孔樁基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第2頁/共29頁11.1挖孔樁基礎(chǔ)施工成孔工藝施工要點(diǎn)同一墩身各樁應(yīng)對角開挖，先中后邊；孔深大于10m或CO2濃度超過0.3％時，應(yīng)有通風(fēng)設(shè)備；支護(hù)隨地質(zhì)條件而定，應(yīng)高出地面。挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.1挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工第3頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.1挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工第4頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.1挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工混凝土孔壁支護(hù)

磚砌孔壁支護(hù)

第5頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.1挖孔灌注樁基礎(chǔ)施工現(xiàn)場砼灌注

第6頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工是橋梁工程中廣泛采用的一種無底無蓋，形如井筒的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)物。沉井在施工時作為基礎(chǔ)開挖的圍堰，依靠自身重量，克服井壁摩阻力逐漸下沉，直至到達(dá)設(shè)計(jì)位置。同時，沉井經(jīng)過混凝土封底，并填充井孔后成為墩臺的基礎(chǔ)

沉井江陰長江公路大橋北錨沉井

平面尺寸：51m×69m，下沉深度達(dá)58m，居世界前列。11.2沉井基礎(chǔ)施工第7頁/共29頁沉井基礎(chǔ)：是一個無底無蓋的井筒，一般由井壁（即外墻，其下端為了在土中下沉容易，制成刃腳）及隔墻（即內(nèi)墻）組成。從沉井內(nèi)出土，井筒即可憑其自重下沉；這時，井筒(井壁及隔墻)可以向上接高。如若井筒上段在成橋之中并非必需，則可在井筒上端的周邊設(shè)置圍堰，以便在堰內(nèi)排水并修建墩臺身部，隨后再將圍堰拆除。在沉井刃腳下沉到設(shè)計(jì)高程之后，就用混凝土封底、再以填充料(碎石，水等)填心、并在沉井上端修建頂蓋。沉井示意圖第8頁/共29頁沉井基礎(chǔ)的適用范圍、優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

沉井是憑借自重下沉，隨后發(fā)展到憑借向井壁外側(cè)射水以減少土的摩阻力，又發(fā)展為泥漿套法，空氣幕法以及壓沉法，這就可以使井壁減薄，減少工程數(shù)量及自重。為適應(yīng)巖層面的高低不平，可以在增加探測點(diǎn)的基礎(chǔ)上，制成高低刃腳沉井。為提高沉井承載力，可以在井孔之中進(jìn)行鉆巖，用管柱法來加強(qiáng)它。為防止沉井在下沉中歪斜或偏離設(shè)計(jì)位置，可以增加探測管，并在發(fā)現(xiàn)偏斜時立即采取糾偏措施(偏吸泥、偏除土、偏壓重、外除土、外射水、增加支承反力、施加水平拉力)。

1.適用情況：

當(dāng)表層地基土的承載力不足，地下深處有較好的持力層，或山區(qū)河流中沖刷大，或河中有較大卵石不便于樁基施工；或巖層表面較平坦，覆蓋層不厚，但河水較深等條件下。2.特點(diǎn)：

（1）埋置深度可以很大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、剛度大、能承受較大的荷載作用；

（2）本身既是基礎(chǔ)，又是施工時的擋土、防水圍堰結(jié)構(gòu)物，且施工設(shè)備簡單，工藝不復(fù)雜?？梢詭讉€同時施工。（3）缺點(diǎn):施工工期較長；對粉砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；下沉?xí)r如遇有大孤石、沉船、落梁、大樹根或井底巖層表面傾斜過大，均會給施工帶來很大困難。①工程數(shù)量較大②灌注水下混凝土?xí)r，清基工作較難保證③施工中糾偏難度較大，費(fèi)工、費(fèi)時。

第9頁/共29頁概述沉井構(gòu)造示意下沉方法純自沉沉井工法壓入式工法SS沉井工法SOCS沉井工法挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第10頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工沉井特點(diǎn)優(yōu)勢：埋置深度大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好、剛度大、承載力大、工藝簡單、施工簡單

劣勢：下沉?xí)r如果遇到障礙物，會影響施工。不適用于巖層面傾瀉過大的地方。沉井類型（鋼筋）混凝土沉井、鋼沉井、竹筋混凝土沉井第11頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工

施工準(zhǔn)備

場地平整或筑島

安裝支撐排架及底模

綁扎鋼筋

灌注底節(jié)砼及養(yǎng)生

立內(nèi)模

拼裝鋼刃腳

鋪墊

抽墊

基底清理

接高

下沉

封底

井內(nèi)填充及灌注頂蓋板

立外模

施工工序

第12頁/共29頁⑴場地準(zhǔn)備要求場地平整，地面與島面有一定承載力，否則換填打砂樁①無水場地②淺水場地：③深水場地：無圍堰土島草袋、石籠圍堰筑島、鋼板樁圍堰筑島挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第13頁/共29頁筑島沉井根據(jù)土質(zhì)、水流和風(fēng)浪情況，筑島分為無圍堰的土島和有圍堰的筑島。第14頁/共29頁⑵底節(jié)沉井的制造工序：

場地整平夯實(shí)、鋪設(shè)墊木、立沉井模板及撐、綁扎鋼筋、澆注混凝土、拆模等。①鋪墊木與刃腳周邊垂直挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第15頁/共29頁②立模板綁鋼筋③

澆注混凝土、養(yǎng)生④拆模及抽墊

有較好的剛度。

四邊均勻澆注；底節(jié)強(qiáng)度100％，其余70％可下沉。

混凝土強(qiáng)度達(dá)2.5MPa以上拆?；炷翉?qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求抽墊。

拆模順序：井孔模板、外側(cè)模板、隔墻支撐及模板、刃腳面支撐及模板

抽墊順序：先拆內(nèi)模；拆外模；拆隔墻下支撐和底模；拆隔墻下墊木；拆井壁下墊木。

內(nèi)壁下、短邊下、長邊下對稱同步。長邊下是隔1根撤1根，最后以定位樁為中心由遠(yuǎn)而近對稱撤除。挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工抽墊木是關(guān)鍵性工序第16頁/共29頁⑤土內(nèi)模制造沉井刃腳挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第17頁/共29頁⑶沉井下沉下沉施工挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工a）排水施工b）不排水施工主要是通過從井孔除土，消除刃腳正面阻力及沉井內(nèi)壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。第18頁/共29頁第19頁/共29頁接筑沉井和井頂圍堰挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工沉井接高注意：（1）各節(jié)沉井的豎向中軸線應(yīng)與第一節(jié)的重合，外壁應(yīng)豎直平滑；（2）要保證各節(jié)砼間緊密接合；（3）立接高沉井模板時，不宜直接支撐于地面，以免沉井因自重增加產(chǎn)生不均勻下沉，致使新澆筑的砼發(fā)生裂縫。第20頁/共29頁第21頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第22頁/共29頁挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第23頁/共29頁大型沉井下沉施工中挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第24頁/共29頁大型鋼殼沉井制作現(xiàn)場挖孔灌注樁及沉井基礎(chǔ)施工11.2沉井與沉箱基礎(chǔ)施工第25頁/共29頁南京長江大橋1號墩筑島下沉重型沉井第26頁/共29頁氣壓沉箱基礎(chǔ)

沉箱是一有工作室的箱形構(gòu)造，下面沒有底，室的上面有頂蓋，可以讓壓縮空氣進(jìn)入室內(nèi)，將水排到室外，在室內(nèi)挖土；箱壁下端是刃腳，可以讓箱腳進(jìn)入土內(nèi)。為了安裝氣筒和管路，頂蓋上需要設(shè)孔。氣筒可以向上接高，其上端需設(shè)中央氣閘、人用變氣閘及料用變氣閘。

人用變氣閘的作用：一是逐步改變閘內(nèi)氣壓，使工人能夠適應(yīng)；二是防止在工人進(jìn)出氣閘時，壓縮空氣外泄。另外，在頂蓋以上，在沉箱周邊應(yīng)設(shè)圍堰，以資防水，借能在堰內(nèi)灌注墩臺身部。右圖是沉箱示意圖(由于沉箱的特點(diǎn)是讓工人在壓縮空氣中工作，沉箱又叫氣壓沉箱)。

沉箱的優(yōu)點(diǎn)：在于可以讓人直接看到基底，能排除各種故障(例如，沉船，鋼鐵沉積件、大孤石等)，能對基底承載能力作簡單試驗(yàn)，不用水下混凝土封底，基礎(chǔ)質(zhì)量較為可靠

。

缺點(diǎn)則是：工人要在高壓空氣中工作，不但工作效率較低，而且若不遵守有關(guān)操作規(guī)則，易引起沉箱病。人體至多只能承受四個大氣壓，為安全計(jì)，沉箱的最大下沉深度是在水下35m，使用范圍受到限制。再者，沉箱作業(yè)需要許多復(fù)雜的施工設(shè)備，如氣閘、壓縮空氣機(jī)站等，其施工組織比較復(fù)雜，進(jìn)度較慢，故造價較高。氣壓沉箱基礎(chǔ)示意圖第27頁/共29頁相關(guān)知識回顧：1892年修建灤河