沉井基础施工

沉井基础施工一

概述沉井接高下沉抽垫挖土下沉封底制作第一节沉井1.1沉井的基本概念一般沉井浮运沉井类型一般沉井的施工过程（常用）一般沉井（1）整体刚度大，承载力较高，稳定性好。（2）适用土质范围广（如淤泥、砂土、黏土等）。（4）施工所引起的周围土层变形小，对邻近建筑物可近接施工。1.2特点（5）同时可挡土(挡土结构)和挡水（围堰），简化了施工过程。（1）可用于桥梁基础、地下泵房、水池、油库、矿用竖井、大型设备基础及建筑物基础。（6）施工工期较长，技术要求较高，会遇到下沉困难、倾斜等问题。（3）埋置深度大。1.3适用范围（2）上部荷载大，良好持力层埋置较深；冲刷大，或有大卵石无法采用其他深基础；河水较深，施工围堰较困难。沉井平面长69m，宽51m，下沉深度为58m，相当于9个半篮球场大的20层高楼埋进地下。世界上最大的沉井——江阴长江公路大桥锚碇基础国内最大的水中沉井基础（泰州长江大桥）（58m44m）二

沉井基础类型及构造1.按施工方法分类一般沉井：设计位置上制造，就地挖土下沉。水浅、流速小时采用。浮运沉井：岸边制造，浮运到位下沉。水深、流速大、有通航要求时。2.按材料分类混凝土沉井钢筋混凝土沉井竹筋混凝土沉井钢沉井3.按几何形式圆形矩形圆端形单孔双孔多孔2.1分类双壁钢壳底节浮式沉井4.按剖面形状2.2一般沉井的构造柱形阶梯形锥形柱形阶梯形锥形井壁刃脚内隔墙井孔凹槽射水管组封底顶板刃脚2.3浮运沉井的构造带钢气筒的浮运沉井双壁浮运沉井带气筒的浮运沉井带临时性井底的浮运沉井三

沉井的施工（一般沉井）1.平整场地2.制作第一节沉井3.拆模及抽垫4.挖土下沉5.接高沉井6.设置井顶防水围堰7.基底检验和处理8.沉井封底9.井孔填充和顶板浇注3.1施工过程垫木布置制作第一节沉井封底沉井接高下沉抽垫挖土下沉挖土下沉一、筑岛沉井施工

根据土质、水流和风浪情况，筑岛分为无围堰的土岛和有围堰的筑岛(图4—39)。土岛适于浅水、流速不大的场所，其外侧边坡不应陡于1：2。底节沉井预制包括：场地整平夯实、铺设垫木、立沉井模板及支撑、钢筋扎焊、浇砼等刃脚下应满铺垫木。一般常使用长短两种垫木相间布置，在刃脚的直线段应垂直铺设，圆弧部分应径向铺设。垫木布置示意见图4—40。沉井接高时应注意：各节沉井的竖向中轴线应与第一节的重合，外壁应竖直平滑；要保证各节砼间紧密接合；立接高沉井模板时，不宜直接支撑于地面上，以免沉井因自重增加产生不均匀下沉，致使新浇筑的砼发生裂缝。沉井下沉前的抽垫木是沉井施工中的重要工序之一。拆除垫木必须在沉井砼已达到设计强度后方可抽垫。抽垫的原则是：以固定垫木为中心，由远到近，先短边后长边，最后撤四根固定垫木。四根固定垫木的位置是根据沉井支承点和跨中拉应力相等原则确定的。抽垫的顺序是：

⑴先拆内模

⑵拆外模

⑶拆隔墙下支撑和底模

⑷撒隔墙下的垫木

⑸撤井壁下的垫木。

如图4—41所示，分区、依次、对称、同步地进行。垫木抽出后应立即用砂或碎石分层回填夯实，不得在垫木下垫塞木块、石块。拆除土模时，不得先挖沉井外围的土，应清除刃脚斜面及隔墙底面粘附的残留物。必须制定出详细的操作工艺流程和严密的组织措施。

沉井下沉主要是通过从井孔除土，消除刃脚正面阻力及沉井内壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。井内挖土方法视土质情况而定，一般分为排水挖土下沉和不排水挖土下沉两种。

在稳定性较好且渗水量不大的土层中(每m2沉井面积渗水量小于1.0m3／h)，抽水时不会发生翻砂现象，可采用排水挖土下沉，否则应采用不排水挖土下沉方法(图4—42)。不排水开挖下沉的挖土方法，一般宜采取抓泥、吸泥、射水交替或联合作业。必要时可辅以其他措施，

诸如压重、高压射水、炮震、降低井内水位减小浮力以增加自重，用泥浆润滑套或空气幕等方法。五、沉井基础检验沉井下沉进度随沉井入土深度、地质情况、沉井大小及形状、施工机具设备能力大小及选择适宜的施工方法等情况而异，其变化幅度很大，特别是土质结构复杂，影响更大。根据部分沉井下沉统计如下：1.平均综合下沉进度：

筑岛沉井自抽垫下沉至沉到设计标高、浮式沉井自落入河床至沉到设计标高的全部作业时间内，其平均综合下沉进度为：砂土中0.3～0.4m／d；卵石中0.15～0.25m／d；砂粘土及粘砂土互层中0.20～0.30m／d；粘土中0.10～0.20m／d。2.各工序耗用时间：

对下沉总延续时间为100％；接筑圬工及养护时间为30％～35％；安装防水围堰时间为10％～15％；下沉作业时间为50％～60％。纠正沉井倾斜和位移应按下述规定进行：1.纠偏前，应先摸清情况，分析原因，然后采取相应措施。如有障碍物，应首先排除。2.纠正倾斜时，可采用偏除土、偏压重、顶部施加水平力或刃脚下支垫等方法。3.纠正位移时，如沉井倾斜方向有利于纠正位移时，则继续下沉，待沉井底面中心接近墩位设计中心，再纠正倾斜；如沉井垂直或倾斜方向不利于纠正位移时，则沉井应先调整至有利方向倾斜下沉，直至沉井符合要求。对沉井施工的全过程应进行阶段检验，并填写隐蔽工程检查记录。

4.1沉井尺寸的确定（1）

桥墩截面沉井平面形状及尺寸。（2）土层情况及荷载大小沉井埋深沉井高度。（3）水、土压力及井壁摩擦力井壁厚度、井孔尺寸、内墙厚度。（4）刃脚受力刃脚的形状和尺寸。（5）水压力及土反力封底混凝土厚度。四沉井的设计与计算（6）确定顶板厚度。4.2施工过程的设计与检算（1）沉井的下沉能力验算（4）底节沉井验算（2）刃脚受力计算（3）井壁受力计算（5）混凝土封底及顶板计算1．沉井的下沉能力验算沉井自重（扣除浮力）下沉总阻力下沉系数下沉总阻力=侧面总摩阻力+刃脚踏面的阻力（1）侧面总阻力入土总深度平均摩阻力（2）刃脚踏面的阻力刃脚踏面的阻力=刃脚踏面面积×地基承载力减少井壁摩阻力的方法（1）高压射水（2）泥浆套（3）空气幕泥浆套侧阻力分布2.刃脚受力计算竖向向外挠曲向内挠曲1）竖向刃角受力水平方向挠曲荷载分配系数看作固定于刃脚根部的悬臂梁。2）水平方向看作水平框架。刃脚斜面部分的高度支承于隔墙间的井壁最大跨度支承于隔墙间的井壁最小跨度向外挠曲地基土反力水、土压力（1）向外挠曲最不利位置1）入土1m。2）选择不同的下沉深度。受力计算（取单位宽度）1）外侧土、水压力a.“土水分算”，土压力按朗肯主动土压力计算（采用浮重度）。b.乘以水平荷载分配系数进行荷载分配。合力作用位置2）土的竖向反力单位周长沉井的自重单位宽度摩阻力3）摩阻力摩阻力4）刃脚自重井壁厚度5）计算并配置外壁受弯钢筋。取小值（2）向内挠曲向内挠曲1）下沉到设计深度且刃脚下的土被掏空时。2）受力计算参见向外挠曲时。（3）水平受力计算1）下沉到设计深度且刃脚下的土被掏空时。2）沉井所受荷载为3）计算弯矩等内力，根据弯矩配置水平钢筋。3）计算并配置内侧竖向受弯钢筋。3．井壁受力计算水平受力计算竖向拉应力验算沉井下部悬空，由井壁摩擦力支承，并由此因自重在井壁内产生拉应力。（1）竖向受拉计算由平衡条件，得拉力解得（2）水平受力计算1）下沉到设计深度且刃脚下的土被掏空时。据此沿井壁纵向配置抗拉钢筋。2）取各节最下面的1m以土、水压力计算内力。底节还应计入刃脚传来的水平剪力作为荷载。3）按水平框架计算弯矩等内力。4）按弯矩配置水平受弯钢筋。4．沉井底节计算排水挖土下沉(最有利)不排水挖土下沉（最不利）（1）井壁竖向拉裂计算1）排水挖土下沉、不排水挖土下沉时按不同的支承方式计算。2）拉应力超过混凝土抗拉强度时，或加大底节沉井高度，或配筋。（2）内隔墙竖向拉裂计算（内隔墙跨度较大时）5．混凝土封底及顶板计算抗弯抗剪（1）封底混凝土计算计算内容计算荷载空心沉井：通车后产生的最大地基反力。实心沉井：沉井自重产生的地基反力及水压力。（2）顶盖计算计算跨中最大弯矩并验算抗压强度。1）墩身底面支承于井壁和隔墙时2）墩身底面位于井孔内时除进行1）外，还有计算墩台边缘处顶盖截面的弯矩和剪力。4.3使用条件下的沉井基础检算（1）沉井埋深较小时可按浅基础计算，偏于安全。（2）埋深较大时按刚性深基础（h2.5）计算，需考虑侧面土体的横向抗力。1.沉井底持力层为土层或风化岩石（1）井侧土的抗力转动中心沉井水平位移沉井转角水平抗力（2）井底的土反力竖向荷载和沉井自重竖向地基系数（1）水平力2.平衡方程（2）弯矩（对井底中心）井底反力产生的弯矩3.转角和转动中心位置①、②联立求解后，得4.井身弯矩①②计算宽度2.沉井下端嵌入岩石假设转动中心位于底端，则转动中心转角水平抗力井身弯矩令y0=h，由前述转角和弯矩计算公式得到由水平方向平衡方程得到井底水平反力3.验算（1）基底压应力（《铁路桥基规范》）（2）侧面水平抗力按朗肯土压理论计算桩侧土压力以y=h/3及y=h处为验算截面，则有（3）墩台顶面水平位移验算沉井转动产生的水平位移墩身挠曲产生的水平位移被动、主动土压力

例

一单线铁路桥梁位于平坡直线地段，其中某墩为圆端形，墩底截面宽3.5m，长6.8m，墩底标高为-0.3m，拟采用沉井基础，沉井底标高为-16.30m，沉井自重14000.8kN，若计浮力作用，沉井自重为7910kN。该桥墩墩址处河床标高0.00m，最低水位0