橋梁基礎(chǔ)施工-沉井基礎(chǔ)施工

沉井基礎(chǔ)構(gòu)造第一節(jié)概述

沉井的應(yīng)用己有很長(zhǎng)的歷史，它是由古老的掘井作業(yè)發(fā)展而成的一種施工方法，用沉井法修筑的基礎(chǔ)叫做沉井基礎(chǔ)，參見(jiàn)圖5-1。圖1沉井基礎(chǔ)示意a)沉井下沉;b)沉井基礎(chǔ)沉井的概念:

是井筒狀的結(jié)構(gòu)物。它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)過(guò)混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺(tái)或其它結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。沉井的優(yōu)點(diǎn)：埋置深度可以很大，整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載；沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)的擋土和擋土圍堰結(jié)構(gòu)物，施工工藝并不復(fù)雜。沉井施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物尤其是軟土中地下建筑物的基礎(chǔ)影響小。

沉井的缺點(diǎn)：施工期較長(zhǎng)；對(duì)粉細(xì)砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過(guò)程中遇到的大孤石、樹(shù)干或井底巖層表面傾斜過(guò)大，均會(huì)給施工帶來(lái)一定困難。圖2沉井

根據(jù)經(jīng)濟(jì)合理、施工上可能的原則，一般在下列情況，可以采用沉井基礎(chǔ)：

1.上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，做擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖工作量大，以及支撐困難，但在一定深度下有好的持力層，采用沉井基礎(chǔ)與其他深基礎(chǔ)相比較，經(jīng)濟(jì)上較為合理的；

2.在山區(qū)河流中，雖然土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工時(shí)；

3.巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深；采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰有困難時(shí)。第二節(jié)沉井的類型和構(gòu)造一、沉井的分類按沉井的施工方法分類

一般沉井

浮運(yùn)沉井按沉井的建筑材料分類

混凝土沉井

鋼筋混凝土沉井

竹筋混凝土沉井

按沉井形狀分類圓形圓端形矩形沉井的平面形狀沉井的立面形狀柱形階梯形錐形圖3

沉井的平面形狀

a)單孔沉井；b)雙孔沉井；c)多孔沉井圖4

沉井剖面圖a）直壁柱型；b）外壁單階型；c）外壁多階型；d）內(nèi)壁多階型二、沉井基礎(chǔ)的構(gòu)造(一)沉井的輪廓尺寸

沉井的平面形狀：

決定于墩(臺(tái))底部的形狀。對(duì)矩形或圓端形墩，可采用相應(yīng)形狀的沉井，當(dāng)墩的長(zhǎng)寬比較為接近時(shí)，可采用方形或圓形沉井。沉井頂面尺寸為墩(臺(tái))身底部尺寸加襟邊寬度。沉井的入土深度：根據(jù)上部結(jié)構(gòu)、水文地質(zhì)條件及各土層的承載力等確定。(二)沉井的一般構(gòu)造

一般沉井構(gòu)造上主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、射水管、封底和蓋板等組成。圖5

沉井構(gòu)造圖(三)浮運(yùn)沉井的構(gòu)造1.不帶氣筒的浮運(yùn)沉井

不帶氣筒的浮式沉井適應(yīng)于水深較淺、流速不大、河床較平、沖刷較小的自然條件。一般在岸邊制造，通過(guò)滑道拖拉下水，浮運(yùn)到墩位，再接高下沉到河床。這種沉井可用鋼、木、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)及水泥等材料組合。

鋼絲網(wǎng)水泥薄壁沉井是由內(nèi)、外壁組成的空心井壁沉井，這是制造浮運(yùn)沉井較好的方法，具有施工方便、節(jié)省鋼材等優(yōu)點(diǎn)。沉井的內(nèi)壁、外壁及橫隔板都是鋼筋鋼絲網(wǎng)水泥制成。做法是將若干層鋼絲網(wǎng)均勻地鋪設(shè)在鋼筋網(wǎng)的兩側(cè)，外面涂抹不低于M5的水泥砂漿，使它充滿鋼筋網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)之間的間隙并形成厚1～3mm的保護(hù)層。2.帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井圖6

帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井

帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井適用于水深流急的巨型沉井。它主要由雙壁的沉井底節(jié)、單壁鋼殼、鋼氣筒等組成。沉井的施工

沉井基礎(chǔ)施工一般可分為旱地施工、水中筑島施工及浮運(yùn)沉井施工三種。

一、旱地上沉井的施工

橋梁墩臺(tái)位于旱地時(shí)，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及澆筑頂板。

a)制作第一節(jié)沉井;b)抽墊木、挖土下沉;c)沉井接高下沉;d)封底圖5-9

沉井施工順序示意1.整平場(chǎng)地

如天然地面土質(zhì)較好，只需將地面雜物清掉整平地面，就可在其上制造沉井，如為了減小沉井的下沉深度也可在基礎(chǔ)位置處挖一淺坑，在坑底制造沉井下沉，坑底應(yīng)高出地下水位0.5～1.0m

。如土質(zhì)松軟，應(yīng)整平夯實(shí)或換土夯實(shí)。在一般情況下，應(yīng)在整平場(chǎng)地上鋪上不小于0.5m厚的砂或砂礫層。2.制造第一節(jié)沉井

制造沉井前，應(yīng)先在刃腳處對(duì)稱鋪滿墊木（圖5-10），以支承第一節(jié)沉井的重量，并按墊木定位立模板以綁扎鋼筋。然后在刃腳位置處放上刃腳角鋼，豎立內(nèi)模（圖5-11），綁扎鋼筋，再立外模澆筑第一節(jié)沉井。圖5-10

墊木布置實(shí)例圖5-11

沉井刃腳立模1-內(nèi)模；2-外模；3-立柱；4-角鋼；5-墊木；6-砂墊層3.拆模及抽墊

當(dāng)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70％時(shí)可拆除模板，達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可抽撤墊木。抽撤墊木應(yīng)分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步地向沉井外抽出。其順序?yàn)椋合葍?nèi)壁下，再短邊，再長(zhǎng)邊，最后定位墊木。長(zhǎng)邊下墊木隔一根抽一根，以固定墊木為中心，由遠(yuǎn)而近對(duì)稱地抽，最后抽除固定墊木，并隨抽隨用砂土回填搗實(shí)，以免沉井開(kāi)裂、移動(dòng)或偏斜。原則：分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步。4.挖土下沉

沉井下沉施工可分為排水下沉和不排水下沉。

排水下沉：當(dāng)沉井穿過(guò)的土層較穩(wěn)定，不會(huì)因排水而產(chǎn)生大量流砂時(shí)，可采用排水下沉。它適用于土層滲水量不大且排水時(shí)不會(huì)產(chǎn)生涌土或流砂的情況；人工挖土可使沉井均勻下沉和清除井下障礙物，但應(yīng)保證施工安全。排水下沉?xí)r，有時(shí)也用機(jī)械除土。

不排水下沉：一般都采用機(jī)械除土，挖土工具可以是抓土斗或水力吸泥機(jī)，如土質(zhì)較硬，水力吸泥機(jī)需配以水槍射水將土沖松。由于吸泥機(jī)是將水和土一起吸出井外，故需經(jīng)常向井內(nèi)加水維持井內(nèi)水位高出井外水位1～2m，以免發(fā)生涌土或流砂現(xiàn)象。5.接高沉井

第一節(jié)沉井頂面下沉至距地面還剩1m～2m時(shí)，應(yīng)停止挖土，接筑第二節(jié)沉井。接筑前應(yīng)使第一節(jié)沉井位置正直，鑿毛頂面，然后立模澆筑混凝土。待混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求后，再拆模繼續(xù)挖土下沉。6.筑井頂圍墻

如沉井頂面低于地面或水面，應(yīng)在沉井上接筑圍堰，圍堰的平面尺寸略小于沉井，其下端與井頂上預(yù)埋錨桿相連。圍堰是臨時(shí)性的，待墩臺(tái)身出水后可拆除。7.地基檢驗(yàn)和處理

基底檢驗(yàn)：

檢驗(yàn)內(nèi)容是地基土質(zhì)是否和設(shè)計(jì)相符，是否平整，并對(duì)地基進(jìn)行必要的處理?；滋幚恚?/p>

砂性土或粘性土地基，一般可在井底鋪一層礫石或碎石至刃腳底面以上200mm。未風(fēng)化巖石地基，應(yīng)鑿除風(fēng)化巖層，若巖層傾斜，還應(yīng)鑿成階梯形。要確保井底地基盡量平整，浮土、軟土清除干凈，以保證封底混凝土、沉井與地基結(jié)合緊密。8.封底、充填井孔及澆筑頂蓋

地基經(jīng)檢驗(yàn)及處理合乎要求后，應(yīng)立即進(jìn)行封底。如封底是在不排水情況下進(jìn)行，則可用導(dǎo)管法灌注水下混凝土(見(jiàn)鉆孔灌注樁施工)，若灌注面積大，可用多根導(dǎo)管，以先周?chē)笾虚g，先低后高的次序進(jìn)行灌注。待混凝土達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再抽干井孔中的水，填筑井內(nèi)圬土。如井孔中不填料或僅填以礫石，則井頂面應(yīng)澆筑鋼筋混凝土頂蓋，以支承墩臺(tái)，然后砌筑墩身，墩身出土(或水面)后可拆除臨時(shí)性的井頂圍堰。沉井施工過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示1沉井施工過(guò)程動(dòng)畫(huà)演示2二、水中沉井的施工

（一）筑島法

當(dāng)水深小于3m，流速≤1.5m/s時(shí)，可采用砂或礫石在水中筑島(圖5-12a），周?chē)貌荽鼑o(hù)；若水深或流速加大，可采用圍堤防護(hù)筑島[圖5-12b）]；當(dāng)水深較大（通常<15m）或流速較大時(shí)，宜采用鋼板樁圍堰筑島(圖5-12c）。圖5-12

水中筑島下沉沉井a(chǎn))無(wú)圍堰防護(hù)土島;b)有圍堰防護(hù)土島;c)圍堰筑島2.浮運(yùn)沉井施工

水深較大，如超過(guò)10m時(shí)，筑島法很不經(jīng)濟(jì)，且施工也困難，可改用浮運(yùn)法施工。沉井在岸邊做成，利用在岸邊鋪成的滑道滑入水中，然后用繩索引到設(shè)計(jì)墩位。（二）浮運(yùn)沉井施工圖5-13

浮運(yùn)沉井下水示意三、泥漿潤(rùn)滑套與壁后壓氣沉井施工法

（一）泥漿潤(rùn)滑套

泥漿潤(rùn)滑套是借助泥漿泵和輸送管道將特制的泥漿壓入沉井外壁與土層之間，在沉井外圍形成有一定厚度的泥漿層。主要利用泥漿的潤(rùn)滑減阻，降低沉井下沉中的摩擦阻力。圖5-14

射口擋板與壓漿管構(gòu)造a)射口擋板;b)外管法壓漿管構(gòu)造（二）壁后壓氣沉井法

它是通過(guò)對(duì)沿井壁內(nèi)周?chē)A(yù)埋的氣管中噴射高壓氣流，氣流沿噴氣孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈壓氣層(又稱空氣幕)，使井壁周?chē)了蓜?dòng)，減少井壁摩阻力，促使沉井順利下沉。與泥漿潤(rùn)滑套相比的優(yōu)點(diǎn)：

壁后壓氣沉井法在停氣后即可恢復(fù)土對(duì)井壁的摩阻力，下沉量易于控制，且所需施工設(shè)備簡(jiǎn)單，可以水下施工，經(jīng)濟(jì)效果好。在一般條件下較泥漿潤(rùn)滑套更為方便，它適用于細(xì)、粉砂類土和粘性土中。但設(shè)計(jì)方法和施工措施尚待積累更多的資料。

四、沉井施工新方法簡(jiǎn)介

20世紀(jì)90年代以來(lái)，在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家提出了壓沉法SS(SpaceSystemCaisson)法SOCS(SuperOpenCaissonSystem)自動(dòng)化沉井等施工方法。五、沉井下沉過(guò)程中遇到的問(wèn)題及處理

1.偏斜偏斜原因：土島表面松軟，河底土質(zhì)軟硬不勻；井壁與刃腳中線不重合；抽墊方法欠妥，回填不及時(shí)；除土不均勻?qū)ΨQ；刃腳遇障礙物頂住而未及時(shí)發(fā)現(xiàn)；排土堆放不合理，或單側(cè)受水流沖擊淘空等導(dǎo)致沉井承受不對(duì)稱外力作用。發(fā)生傾斜的糾正方法：在沉井高的一側(cè)集中挖土，在低的一側(cè)回填砂石；在沉井高的一側(cè)加重物或用高壓射水沖松土層；在沉井頂面施加水平力扶正。

2.沉井下沉困難原因：開(kāi)挖面深度不夠，正面阻力大；偏斜，或刃腳下遇到障礙物、堅(jiān)硬巖層和土層；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁無(wú)減阻措施或泥漿套、空氣幕等減阻構(gòu)件遭到破壞。解決下沉困難的措施主要是增加壓重和減少井壁摩阻力,增加壓重的方法：提前接筑下節(jié)沉井；在井頂加壓砂袋、鋼軌等重物；不排水下沉?xí)r，可井內(nèi)抽水。減小井壁摩阻力的方法：

井壁內(nèi)埋設(shè)高壓射水管組，射水輔助下沉；利用泥漿套或空氣幕輔助下沉；增大開(kāi)挖范圍和深度；必要時(shí)還可采用0.1

0.2kg炸藥起爆助沉。3.突沉

原因：井壁摩阻力較小，當(dāng)刃腳下土被挖除時(shí)，沉井支承削弱；排水過(guò)多；挖土太深；出現(xiàn)塑流。防止突沉的措施：控制均勻挖土，減小刃腳處挖土深度；在設(shè)計(jì)時(shí)可采用增大刃腳踏面寬度或增設(shè)底梁的措施提高刃腳阻力。明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造橋梁明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造十分簡(jiǎn)單，一般有兩種結(jié)構(gòu)形式：圬工體材料砌筑的剛性擴(kuò)大基礎(chǔ)和鋼筋混凝土材料澆注的柔性基礎(chǔ)。剛性？擴(kuò)大？什么是圬工明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造1、剛性基礎(chǔ)剛性基礎(chǔ)是由磚、石、素混凝土或灰土等材料做成的基礎(chǔ)。石基礎(chǔ)磚基礎(chǔ)素混凝土基礎(chǔ)明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造2、柔性基礎(chǔ)

當(dāng)剛性基礎(chǔ)不能滿足力學(xué)要求時(shí)，可以做成鋼筋混凝土基礎(chǔ)，稱為柔性基礎(chǔ),亦稱延性基礎(chǔ)。

明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造

其平面形狀有圓形、圓端形、矩形、八角形、T形和U形等。明挖基礎(chǔ)的厚度除要求保證地基有足夠承載力外，還要求基礎(chǔ)底面低于沖刷線和土壤凍結(jié)線，以保證橋梁不受沖刷和凍害影響。

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isaDesignDigitalContent&ContentsmalldevelopedbyGuildDesignInc.明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造TextTextTextAddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5AddYourTitleTextText1Text2Text3Text4Text5TextText明挖基礎(chǔ)的構(gòu)造明挖基礎(chǔ)的施工施工準(zhǔn)備測(cè)量放樣基坑開(kāi)挖檢驗(yàn)基底處理基礎(chǔ)砼養(yǎng)護(hù)隱蔽檢驗(yàn)回填基坑抽水（如果有）模板 基礎(chǔ)的定位放樣一個(gè)有意思的問(wèn)題：為什么進(jìn)行定位放樣？基坑開(kāi)挖開(kāi)挖方法的選擇根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)情況、環(huán)境條件，確定合理、便捷、安全經(jīng)濟(jì)的開(kāi)挖方法，在確定開(kāi)挖方法的時(shí)候，同時(shí)對(duì)維護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系等做出配套設(shè)計(jì)基坑開(kāi)挖雙壁鋼圍堰放坡開(kāi)挖（無(wú)支護(hù)）鋼板樁圍堰有支撐開(kāi)挖土石圍堰開(kāi)挖方法噴射混凝土

旱地上

水上基坑開(kāi)挖注意1、開(kāi)工前應(yīng)做好計(jì)劃和準(zhǔn)備工作；2、基坑的開(kāi)挖工作應(yīng)盡量選擇在枯水和少雨季節(jié)進(jìn)行；3、開(kāi)挖后應(yīng)快速連續(xù)施工，且不宜間斷。適用條件有哪些？施工的注意事項(xiàng)有哪些？坑壁的類型又哪些？放坡開(kāi)挖（無(wú)支護(hù)開(kāi)挖）放坡開(kāi)挖（無(wú)支護(hù)開(kāi)挖）適用條件有哪些？A基坑深度淺B地質(zhì)條件較好C地下水位較淺滲水量較少放坡開(kāi)挖（無(wú)支護(hù)開(kāi)挖）坑壁類型有哪些？（b）斜坡式（a）直坡式（c）臺(tái)階式放坡開(kāi)挖（無(wú)支護(hù)開(kāi)挖）放坡開(kāi)挖（無(wú)支護(hù)開(kāi)挖）施工注意事項(xiàng)？坑壁有支撐開(kāi)挖當(dāng)基坑深度較大,放坡開(kāi)挖土方量較大時(shí);放坡開(kāi)挖危及鄰近建筑物安全時(shí);或土質(zhì)松軟無(wú)法保持邊坡穩(wěn)定時(shí)；此時(shí)無(wú)支護(hù)已經(jīng)不能滿足施