沉井与沉管法施工-沉井法施工

沉井与沉管法施工——沉井法施工第1页/共56页第一节沉井法施工第二节沉管隧道施工技术第七章沉井与沉管法施工第2页/共56页第一节沉井法施工第3页/共56页第4页/共56页一.沉井类型与构造沉井：无盖无底筒状构筑物，砖砌、钢结构、钢混凝土。先挖基坑，在垫层上制作沉井筒，在井筒保护下挖土，随着土体挖深，沉井在自重作用下逐渐下沉，直至设计标高，再浇注底板、内部结构和顶盖。第5页/共56页从沉井制作，到沉井下沉，最后完成地下结构的工艺过程称为沉井法施工。第6页/共56页(1)埋深大；

(2)整体性好；

(3)承载力高；

(4)对邻近建筑物影响小；

(5)充分利用地下空间等特点；

(6)施工时具有挡水或挡土等作用；但施工工期较长，沉井下沉遇障或遇流砂等都会给施工带来困难。

沉井的特点第7页/共56页上部荷载较大，表层地基承载力不足，而在一定深度下有较好的持力层，且与其他基础方案相比较为经济合理；在山区河流中，虽土质较好，但冲刷大，或河中有较大卵石不便桩基础施工；岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深，采用扩大基坑施工围堰有困难。沉井最适合在不太透水的土层中下沉，这样易于控制沉井下沉方向，避免倾斜。一般下列情况可考虑采用沉井基础：第8页/共56页沉井可用于深基础的施工，如墩台、重型厂房和各种构筑物的基础，井孔内可用混凝土或砂砾填实以增加压重。沉井可作为盾构法隧道施工和顶管法施工的工作井和接收井、通风井和排水泵房井等，也可作为市政工程的排水泵房、自来水厂的取水口等。大型沉井可用于地下空间开发利用，如地下工厂、车间、地下车库、地下娱乐场所等；大型浮运沉井可用来建造海上石油开采平台。第9页/共56页①混凝土沉井②钢筋混凝士沉井③钢壳沉井（1）按建筑材科分类≮3m沉井的分类第10页/共56页单孔圆沉井、单孔方形沉井、多孔方形沉井、多孔椭圆形沉井、多排多孔沉井。（2）按平面形状和内部构件的布置分类第11页/共56页圆形沉井

圆形有良好受力性能，故通常都采用单孔圆形沉井，直径最大可达80m。第12页/共56页矩形沉井矩形沉井只有平面尺寸较小时才做成单孔的。当边长大于20m时，应增加底框架、顶框架或采用内隔墙分成多孔沉井，以加强沉井结构的刚度。第13页/共56页圆端形沉井第14页/共56页单排孔沉井边长大于20m的单孔沉井整体刚度不足，必要时可在中间加内隔墙框架，形成单排孔沉井。第15页/共56页多排多孔沉井在沉井内设置几道纵横交叉的内隔墙，使沉井成为刚度较好的空间结构，每个井孔内可设置底梁。该类沉井挖土和下沉工作可以较均衡地进行，有利于均匀下沉，适于平面尺寸大而重量大地下建筑物。第16页/共56页将沉井在工厂内做好，在水中浮运到施工现场，沉放在地基上浮运沉井第17页/共56页沉井基本构造：刃脚、井壁、隔墙、取土孔、底框架、顶板、底板组成。沉井的构造第18页/共56页井壁作用：施工中用作围堰，承受土、水压力下沉时作为重量(靠自重克服井壁与土之间的摩阻力)施工完毕后，作为基础或基础的一部分承担荷载厚度：0.80~1.5m且≥

0.4m

砼：≥

C15第19页/共56页刃脚作用：下沉时切土砼：≥

C20刃脚是受力最集中的部分，刃脚底部为踏面，通常宽度10-20cm；刃脚内侧为一倾面，通常倾角为45°左右。第20页/共56页第21页/共56页内隔墙1井壁

2顶盖和封底

3隔墙

4刃脚

5凹槽

6射水管

7井孔图

0.5m作用：加强沉井刚度分隔井孔，控制沉降及纠倾内隔墙的间距一般不大于5~6m，厚度一般为0.5~1.0m一般要求隔墙底高出刃脚底面0.5~1.0m

第22页/共56页封底及顶盖封底厚由计算确定，顶面突出刃脚根部不小于0.5m，并达凹槽上端，砼强度一般地基C20，岩石地基C15。顶盖厚一般1.5～2.0m，井孔充填砼时砼应≥C10。沉井顶部浇注钢筋砼顶盖，承托上部结构。

第23页/共56页作用：使封底混凝土底板嵌入井壁，增强井壁与底板的联结强度的作用制做要求：凹槽深0.15—0.25m，高1.0m左右，距刃角1.5m以上。凹槽第24页/共56页在松软地层中下沉的沉井，底梁及其框架的设置还有防止沉井“突沉”的功能，并便于纠扁，分格分块封底。在大型沉井中为了增加沉井下沉过程中的整体刚度，可在沉井底部增设底梁，并与井壁一起构成底框架，以增加沉井施工下沉阶段和使用阶段的整体刚度。有的沉井高度较大，常在井壁不同高度设置若干道横梁、大梁，组成水平框架，以减少井壁的跨度，使整个沉井结构布置合理、经济。纵横底梁不宜过多，以免增加结构造价，施工费时，增大土层阻力，影响下沉。底梁和框架第25页/共56页二.沉井施工工艺第26页/共56页砂垫层承垫木第二节沉井底节沉井第27页/共56页第28页/共56页煤渣片石素混凝土钢筋混凝土第29页/共56页1.整平场地土质较硬：清除杂物在整平场地上铺不小于0.5m的砂垫层土质较软：夯实或换土夯实沉井施工打桩、开挖、搭台、铺砂垫层第30页/共56页砼垫层第31页/共56页刃脚踏面处对称铺设垫木

放置刃脚角钢

支模绑扎钢筋，浇注第一节沉井砼沉井施工2.制造第一节沉井铺承垫木第32页/共56页刃脚斜面钢筋第33页/共56页待砼强度达到70%，拆模。达到设计强度后，抽垫木。

分区、依次、对称、同步(1)顺序：先内墙，后短边，最后长边。(2)撤完一根垫木后，应立即回填砂土捣实抽垫木注意沉井施工3.拆模及抽垫第34页/共56页4.挖土下沉排水下沉：不排水下沉：土层性质稳定，不会产生流砂时人工或机械开挖(高压水枪冲土为泥)抓土斗或水力吸泥机水下出土井内水位高于井外水位1~2m吸泥机吸出井外井内除土:中部均匀、对称刃脚分层取土弃土尽量远离沉井，防止偏压，造成沉井偏斜沉井施工第35页/共56页沉井挖土下沉第36页/共56页第37页/共56页大型沉井下沉施工中第38页/共56页沉井不排水挖土下沉第39页/共56页沉井钻吸法挖土下沉第40页/共56页中心岛式下沉适用于面积较大的圆形沉井，需用两台设备对称均衡挖土。先沿井壁内侧挖槽，槽内充满泥浆，沉井在槽内下沉，而中心部位的土体暂不挖除-形成“中心岛”；当沉井到设计标高后，将槽内的泥浆置换固化，再在井底部位压密注浆封闭，最后挖除“中心岛”部分的土体。第41页/共56页5.接高井筒第一节沉井顶面下沉至距地面还剩1~2m时，应停止挖土下沉，然后立模浇注，接长井壁及内隔墙，再接现沉沉井施工6.筑井顶围堰（沉井顶面低于地面或水面）7.地基检验和处理检验地基土质情况，场地是否平整，对地基进行必要的处理，保证井底地基尽量平整，浮土及软土清除干净，使封底砼、沉井及地基紧密连接。第42页/共56页８．沉井基础处理将超挖部分用煤渣填充夯实，在刃脚四周填以毛石，然后用素混凝土封底。沉井施工第43页/共56页9.封底、充填井孔及浇筑顶盖封底时：排水下沉沉井，渗水量上升速度≤6mm/min，且无流砂现象，采用干封底；否则须采用导管法灌注水下混凝土灌注顺序：先周围后中间、先低后高沉井施工第44页/共56页封底分为湿封底和干封底两种：湿封底即是水下混凝土封底，干封底是为了减少水压力对封底混凝土的作用，需建置集水井排水。第45页/共56页（1）干封底沉井封底有干封底和湿封底两种：干封底能保证混凝土的准确厚度及表面平整，节省材料，保证质量。设备简单，进度快，省去后续清理及抽水工作，所以应优先采用。灌注封底混凝土时在沉井内留一集水井，有涌水立即抽干，湿混凝土灌注应从四角处开始，逐渐向中央推移。混凝土与集水井口预留铸铁管(抽水用)，空隙填C20混凝土，待混凝土底板达70％设计强度后，封闭管口。第46页/共56页（2）湿封底水下灌注混凝土采用竖管灌注法。水下混凝土封底是利用井内灌水重量克服流砂的涌入，封底混凝土在水下灌注，注意封底混凝土的质量。封底后井内水排走，浇注钢筋混凝土底板。在底板参与受力之前的期间，封底混凝土要承受沉井井底地下水的浮力，故应有足够的强度和重量。水下封底后，应检查封底混凝土质量，灌筑钢筋混凝土底板前，应凿去表层浮浆。第47页/共56页三.沉井下沉中的问题处理及环境保护1.流砂处理措施：采用井点降水及不排水除土，或向井内回灌水原因：土质为粉、细砂层土中动水压力的水头梯度大于临界值第48页/共56页2.沉井下沉困难原因：沉井外壁的摩擦阻力过大刃脚下遇障碍物处理措施：增加沉井自重减小井壁摩阻力接高沉井，增加自重顶部压重物降低井内水位，减小沉井所受浮力立面设计成阶梯形、台阶形井壁外高压射水安放炸药，利用炮震使沉井下沉采用空气幕或泥浆套第49页/共56页3.突沉原因：处理措施：井壁摩阻力较小；当刃脚下土被挖除时，沉井支承削弱；排水过多、除土太深、出现塑流等。增大刃脚踏面宽度增设底梁以提高刃脚阻力在软土地基上进行沉井施工时，控制井内排水、均匀挖土控制刃脚附近挖土深度，刃脚下土不挖除，让刃脚切土下滑。第50页/共56页4.沉井倾斜和偏移土质松软、软硬不匀，沉井下沉不均；挖土不对称；发生流砂；遇到障碍物；挖除的土堆于一侧；偏心受压及沉井一侧受到冲刷较大处理措施：高的一侧集中挖土或高压水射松土层低的一侧回填砂石高的一侧加重物顶面施加水平力1)倾斜

高的一侧集中挖土或高压水射松土层低的一侧回填砂石顶面施加水平力高的一侧加重物原因：第51页/共56页沉井偏斜第52页/共56页2)偏移：有意使沉井倾斜均匀挖土使沉井沿倾斜方向下沉至底面中心与设计中心线重合纠正倾斜3)清除障碍物：树根或钢材切除大孤石炸除第53页/共56页沉井下沉，特别是纠偏过程中不可避免地扰动周围地层，引起土层的移动，造成沉井施工中的