沉井与沉管法施工讲义（55图文丰富）

岩土工工程施施工技技术王丽琴琴主主讲西安安理理工工大大学学第一节节沉沉井法法施工工第二节节沉沉管隧隧道施施工技技术第七章章沉沉井井与沉沉管法法施工工第一节节沉沉井法法施工工一.沉井类类型与与构造造沉井：无盖盖无底底筒状状构筑筑物，，砖砌砌、钢钢结构构、钢钢混凝凝土。。先挖基坑，在垫垫层上上制作作沉井筒筒，在井井筒保保护下下挖土，随着着土体体挖深深，沉沉井在在自重作作用下下逐渐下下沉，，直至至设计计标高高，再再浇注底板、、内部部结构构和顶顶盖。。从沉井井制作作，到到沉井井下沉沉，最最后完完成地地下结结构的的工艺艺过程程称为为沉井法法施工工。(1)埋深大大；(2)整体性性好；；(3)承载力力高；；(4)对邻近近建筑筑物影影响小小；(5)充分利利用地地下空空间等等特点点；(6)施工时时具有有挡水水或挡挡土等等作用用；但施工工工工期期较长长，，沉沉井井下下沉沉遇遇障障或或遇遇流流砂砂等等都都会会给给施施工工带带来来困困难难。。沉井井的的特点点上部部荷荷载载较较大大，，表表层层地地基基承承载载力力不不足足，，而而在在一一定定深深度度下下有有较较好好的的持持力力层层，，且且与与其其他他基基础础方方案案相相比比较较为为经经济济合合理理；；在山山区区河河流流中中，，虽虽土土质质较较好好，，但但冲冲刷刷大大，，或或河河中中有有较较大大卵卵石石不不便便桩桩基基础础施施工工；；岩层层表表面面较较平平坦坦且且覆覆盖盖层层薄薄，，但但河河水水较较深深，，采采用用扩扩大大基基坑坑施施工工围围堰堰有有困困难难。。沉井井最最适适合合在在不太太透透水水的的土土层层中下下沉沉，，这这样样易易于于控控制制沉沉井井下下沉沉方方向向，，避避免免倾倾斜斜。。一一般般下下列列情情况况可可考考虑虑采采用用沉沉井井基基础础：：沉井井可可用用于于深深基基础础的的施施工工，，如如墩墩台台、、重重型型厂厂房房和和各各种种构构筑筑物物的的基基础础，，井井孔孔内内可可用用混混凝凝土土或或砂砂砾砾填填实实以以增增加加压压重重。。沉井井可可作作为为盾盾构构法法隧隧道道施施工工和和顶顶管管法法施施工工的的工工作作井井和和接接收收井井、、通通风风井井和和排排水水泵泵房房井井等等，，也也可可作作为为市市政政工工程程的的排排水水泵泵房房、、自自来来水水厂厂的的取取水水口口等等。。大型型沉沉井井可可用用于于地地下下空空间间开开发发利利用用，，如如地地下下工工厂厂、、车车间间、、地地下下车车库库、、地地下下娱娱乐乐场场所所等等；；大型型浮浮运运沉沉井井可可用用来来建建造造海海上上石石油油开开采采平平台台。。①混凝凝土土沉沉井井②钢筋筋混混凝凝士士沉沉井井③钢壳壳沉沉井井（1）按按建建筑筑材材科科分分类类≮3m沉井井的的分类类单孔孔圆圆沉沉井井、、单单孔孔方方形形沉沉井井、、多多孔孔方方形形沉沉井井、、多孔孔椭椭圆圆形形沉沉井井、、多多排排多多孔孔沉沉井井。。（2）按按平平面面形形状状和和内内部部构构件件的的布布置置分分类类圆形形沉沉井井圆形形有有良良好好受受力力性性能能，，故故通通常常都都采采用用单孔孔圆圆形形沉沉井井，直直径径最最大大可可达达80m。矩形形沉沉井井矩形形沉沉井井只有有平平面面尺尺寸寸较较小小时时才才做做成成单单孔孔的的。。当当边边长长大大于于20m时，，应应增增加加底框框架架、顶框框架架或采采用用内隔隔墙墙分成成多多孔孔沉沉井井，，以以加加强强沉沉井井结结构构的的刚刚度度。。圆端端形形沉沉井井单排排孔孔沉沉井井边长长大大于于20m的单单孔孔沉沉井井整整体体刚刚度度不不足足，，必必要要时时可可在在中中间间加加内隔隔墙墙框架架，，形形成成单排排孔孔沉沉井井。多排排多多孔孔沉沉井井在沉沉井井内内设设置置几几道道纵横横交交叉叉的的内内隔隔墙墙，使使沉沉井井成成为为刚刚度度较较好好的的空空间间结结构构，，每每个个井井孔孔内内可可设设置置底底梁梁。。该类类沉沉井井挖挖土土和和下下沉沉工工作作可可以以较较均衡衡地地进进行行，有有利利于于均匀匀下下沉沉，适适于于平平面面尺尺寸寸大大而而重重量量大大地地下下建建筑筑物物。。将沉沉井井在在工工厂厂内内做做好好，，在在水中中浮浮运运到施施工工现现场场，，沉放放在地地基基上上浮运运沉沉井井沉井井基基本本构构造造：刃脚脚、井壁壁、隔墙墙、取土土孔孔、底框框架架、顶板板、底板板组成成。。沉井井的的构造造井壁壁作用用：：施工工中中用用作作围围堰堰，，承承受受土土、、水水压压力力下沉沉时时作作为为重重量量(靠自自重重克克服服井井壁壁与与土土之之间间的的摩摩阻阻力力)施工工完完毕毕后后，，作作为为基基础础或或基基础础的的一一部部分分承承担担荷荷载载厚度度：：0.80~1.5m且≥0.4m砼：：≥C15刃脚脚作用用：：下沉沉时时切切土土砼：：≥C20刃脚脚是受受力最集集中中的的部部分分，，刃脚脚底底部部为为踏踏面面，，通通常常宽宽度度10-20cm；刃刃脚脚内内侧侧为为一一倾倾面面，，通通常常倾倾角角为为45°°左右右。。内隔隔墙墙1井壁壁2顶盖盖和和封封底底3隔墙墙4刃脚脚5凹槽槽6射水水管管7井孔孔图图0.5m作用用：：加强强沉沉井井刚刚度度分隔隔井井孔孔，，控控制制沉沉降降及及纠纠倾倾内隔隔墙墙的的间间距距一一般般不不大大于于5~6m，厚厚度度一一般般为为0.5~1.0m一般般要要求求隔隔墙墙底底高高出出刃刃脚脚底底面面0.5~1.0m封底底及及顶顶盖盖封底底厚厚由由计计算算确确定定，，顶顶面面突突出出刃刃脚脚根根部部不不小小于于0.5m，并并达达凹凹槽槽上上端端，，砼砼强强度度一一般般地地基基C20，岩岩石石地地基基C15。顶盖盖厚厚一一般般1.5～2.0m，井井孔孔充充填填砼砼时时砼砼应应≥≥C10。沉沉井井顶顶部部浇浇注注钢钢筋筋砼砼顶顶盖盖，，承承托托上上部部结结构构。。作用用：：使封封底底混混凝凝土土底底板板嵌嵌入入井井壁壁，，增增强强井井壁壁与与底底板板的的联联结结强强度度的的作作用用制做做要要求求：：凹槽槽深深0.15——0.25m，高1.0m左右右，，距距刃刃角角1.5m以上上。。凹槽槽在松松软软地地层层中中下下沉沉的的沉沉井井，，底梁梁及及其其框框架架的设设置置还还有有防防止止沉沉井井““突沉沉”的的功功能能，，并并便便于于纠纠扁扁，，分格格分分块块封封底底。在大大型型沉沉井井中中为为了了增增加加沉沉井井下下沉沉过过程程中中的的整体体刚刚度度，可可在在沉沉井井底底部部增增设设底梁梁，并并与与井井壁壁一一起起构构成成底框框架架，以以增增加加沉沉井井施施工工下下沉沉阶阶段段和和使使用用阶阶段段的的整整体体刚刚度度。。有的的沉沉井井高高度度较较大大，，常常在在井井壁壁不不同同高高度度设设置置若若干干道道横梁梁、大梁梁，组成成水平平框框架架，以以减减少少井井壁壁的的跨跨度度，，使使整整个个沉沉井井结结构构布布置置合合理理、、经经济济。。纵横横底底梁梁不宜宜过过多多，以以免免增增加加结结构构造造价价，，施施工工费费时时，，增增大大土土层层阻阻力力，，影影响响下下沉沉。。底梁梁和和框框架架二.沉井井施施工工工工艺艺砂垫垫层层承垫垫木木第二二节节沉沉井井底节节沉沉井井煤渣片石石素混凝土土钢筋混凝凝土1.整平场地地土质较硬硬：清除除杂物在整平场场地上铺铺不小于于0.5m的砂垫层层土质较软软：夯实或换换土夯实实沉井施工工打桩、开开挖、搭搭台、铺铺砂垫层层砼垫层刃脚踏面处对称称铺设垫垫木放置刃脚脚角钢支模绑扎钢筋，浇浇注第一一节沉井井砼沉井施工工2.制造第一一节沉井井铺承垫木木刃脚斜面面钢筋待砼强度达到到70%，拆模。。达到设计计强度后后，抽垫垫木。分区、依依次、对对称、同同步(1)顺序：先内墙，，后短边边，最后后长边。。(2)撤完一根根垫木后后，应立立即回填砂土土捣实抽垫木注意沉井施工工3.拆模及抽抽垫4.挖土下沉沉排水下沉沉：不排水下下沉：土层性质质稳定，，不会产产生流砂砂时人工或机机械开挖挖(高压水枪枪冲土为为泥)抓土斗或或水力吸泥泥机水下下出土井内水位高于于井外水水位1~2m吸泥机吸吸出井外外井内除土土:中部均匀、对对称刃脚分层取土土弃土尽量量远离沉沉井，防防止偏压压，造成成沉井偏偏斜沉井施工工沉井挖土土下沉大型沉井井下沉施施工中沉井不排排水挖土土下沉沉井钻吸吸法挖土土下沉中心岛式式下沉适用于面面积较大大的圆形形沉井，，需用两两台设备备对称均衡衡挖土。先沿井壁壁内侧挖挖槽，槽槽内充满满泥浆，，沉井在在槽内下下沉，而而中心部部位的土土体暂不不挖除-形成“中心岛”；当沉井到到设计标标高后，，将槽内内的泥浆浆置换固化化，再在井井底部位位压密注注浆封闭闭，最后后挖除““中心岛岛”部分分的土体体。5.接高井筒筒第一节沉沉井顶面面下沉至至距地面面还剩1~2m时，应停停止挖土土下沉，，然后立立模浇注注，接长长井壁及及内隔墙墙，再接接现沉沉井施工工6.筑井顶围围堰（沉井顶顶面低于于地面或或水面））7.地基检验验和处理理检验地基基土质情情况，场场地是否否平整，，对地基基进行必必要的处处理，保保证井底底地基尽尽量平整整，浮土土及软土土清除干干净，使使封底砼砼、沉井井及地基基紧密连连接。８．沉井井基础处处理将超挖部部分用煤煤渣填充充夯实，，在刃脚脚四周填填以毛石石，然后后用素混混凝土封封底。沉井施工工9.封底、充充填井孔孔及浇筑筑顶盖封底时：：排水下沉沉沉井，，渗水量量上升速速度≤6mm/min，且无流砂砂现象，，采用干干封底；；否则须须采用导导管法灌灌注水下下混凝土土灌注顺序序：先周围后后中间、、先低后后高沉井施工工封底分为为湿封底和干封底两种：湿湿封底即即是水下下混凝土土封底，，干封底底是为了了减少水水压力对对封底混混凝土的的作用，，需建置置集水井井排水。。（1）干封底底沉井封底底有干封底和湿封底两种：干封底能能保证混混凝土的的准确厚厚度及表表面平整整，节省省材料，，保证质质量。设设备简单单，进度度快，省省去后续续清理及及抽水工工作，所所以应优优先采用用。灌注封底底混凝土土时在沉沉井内留留一集水水井，有有涌水立立即抽干干，湿混混凝土灌灌注应从从四角处处开始，，逐渐向向中央推推移。混凝土与与集水井井口预留留铸铁管管(抽水用)，空隙填填C20混凝土，，待混凝凝土底板板达70％设计强强度后，，封闭管管口。（2）湿封底底水下灌注注混凝土土采用竖管灌注注法。水下混凝凝土封底底是利用用井内灌水重量量克服流砂砂的涌入入，封底底混凝土土在水下下灌注，，注意封封底混凝凝土的质质量。封底后井井内水排排走，浇浇注钢筋筋混凝土土底板。。在底板板参与受受力之前前的期间间，封底混凝凝土要承受沉沉井井底底地下水水的浮力力，故应应有足够够的强度度和重量量。水下封底底后，应应检查封封底混凝凝土质量量，灌筑筑钢筋混混凝土底底板前，，应凿去去表层浮浮浆。三.沉井下沉沉中的问问题处理理及环境境保护1.流砂处理措施施：采用井点点降水及及不排水水除土，，或向井井内回灌灌水原因：土质为粉粉、细砂砂层土中动水水压力的的水头梯梯度大于于临界值值2.沉井下沉沉困难原因：沉井外壁壁的摩擦擦阻力过过大刃脚下遇遇障碍物物处理措施施：增加沉井井自重减小井壁壁摩阻力力接高沉井，增加加自重顶部压重重物降低井内内水位，，减小沉沉井所受受浮力立面设计计成阶梯梯形、台台阶形井壁外高高压射水水安放炸药药，利用用炮震使使沉井下下沉采用空气气幕或泥泥浆套3.突沉原因：处理措施施：井壁摩阻阻力较小小；当刃脚下下土被挖挖除时，，沉井支支承削弱弱；排水过多多、除土土太深、、出现塑塑流等。。增大刃脚脚踏面宽宽度增设底梁梁以提高