基础工程沉井基础施工培训讲义

第二节沉井基础施工

一、沉井的分类和构造沉井——四周有壁,下部无底,上部无盖的筒形结构物，通常用钢筋混凝土作成。制作井筒,就地在井内不断地挖土、运出。沉井依靠其本身自重,克服阻力不断下沉,直至设计标高。最后,进行封底及混凝土填心,便成为桥梁墩台基础。图16—14沉井下沉示意图图16—15沉井基础(一)沉井的分类

—1.按沉井制作的位置不同按沉井制作的位置不同可分为：①就地制作的沉井在基础设计位置上制造,然后在井筒中挖土使其下沉。适用范围：基础位于浅水中,需先在水中筑岛,再在岛上筑井下沉。②浮运沉井在岸上制造,然后浮运到设计位置下沉。适用于深水区,筑岛有困难,或有碍通航,或河流流速较大的情况。(一)沉井的分类

—2.按使用材料、截面形状、立面形状分按使用材料混凝土沉井、钢筋混凝土沉井及钢沉井等；按沉井的截面形状矩形、圆形及圆端形沉井等；按立面形状竖直式、倾斜式及阶梯式等。图16—16沉井平面形状图16—17沉井的立面形状(二)沉井的构造以钢筋混凝土沉井为例。沉井通常由刃脚、井壁、隔墙、井孔、射水管、封底混凝土、顶盖诸部分组成。(二)沉井的构造——1.刃脚沉井井壁最下端作成刀刃状,故称作刃脚。作用：使沉井下沉时,减少土的正面阻力。刃脚的式样：根据沉井下沉时,所穿越的土层的紧密程度和刃脚单位长度上的反力大小选择,以利切入土中。(二)沉井的构造——2.井壁井壁是沉井的主体。作用：起挡土、挡水的围护结构作用;当施工完毕后,成为基础或基础的外壳保存下来,而将上部荷载传至地基。井壁厚度考虑沉井结构强度、刚度外,应根据下沉需要的自重确定(二)沉井的构造——3.隔墙沉井长宽尺寸较大,则应在井筒内设置隔墙：作用：增加沉井下沉时的刚度；将井筒分隔成若干个井孔,有利于控制挖土下沉的方向。厚度：因隔墙不直接承受土压力,所以厚度较外壁要薄些。(二)沉井的构造——4.井孔作用：挖土出土的工作场所和通道。井孔尺寸：应满足施工要求,其宽度(直径)一般不小于3m。井孔的布置应简单对称,便于对称挖土保持沉井均匀下沉。(二)沉井的构造——5.封底混凝土沉井沉至设计标高进行清基后,便可进行浇注封底混凝土。如井中之水无法排干,可采用水下混凝土封底,达到强度后即可抽水,凿除与水接触的表层混凝土。(二)沉井的构造——6.顶盖作用：承托墩身传来的力量。顶盖一般用钢筋混凝土制作,厚度1.5～2.0m。二、沉井的的施工步骤骤——(一)场地准备墩台位无水水,需平整场地地;若地下水位位较低,可挖坑建造造沉井;若有地面水水,则需筑岛建建造沉井。。由于底节沉沉井刃脚踏踏面窄,底面积小,若直接在土土面上制造造数百吨甚甚至上千吨吨自重的沉沉井,将会发生不不均匀沉陷陷,导致沉井破破坏。垫木法。土模法,即在土面上上按刃脚内内侧斜面形形状和尺寸寸挖成或填填筑成截头头锥台形,既扩大了刃刃脚的支承承面,又代替了刃刃脚内模板板。二、沉井的的施工步骤骤——(二)底节沉井制制作垫木铺好后后就可立模模制作沉井井。工序有有：立内模、焊接刃脚角角钢、绑扎钢筋、立外模、灌筑混凝土土。沉井制造工工序多,时间长,所以要组织平行作作业,搞好各工序序的衔接,尽量缩短制作时时间。二、沉井的的施工步骤骤——(三)底节沉井下下沉先拆除沉井井内外模板板,待混凝土达达到规定强强度后,就可拆垫木木或挖土模模。沉井下沉主主要靠在井内除土：目的是减少少或消除刃刃脚的正面面阻力。二、沉井的的施工步骤骤——(四)沉井接高多节沉井施施工时,制造与下沉沉两项工作作交替进行行,但应保证接接筑沉井与与原沉井在在同一轴线线上。二、沉井的的施工步骤骤——(五)井顶围堰沉井顶面位位于最低水水位或地面面以下。因此沉井沉沉至设计标标高之前,应做井顶围围堰,才能在继续续下沉时防防止水、土土进入井孔孔中。二、沉井的的施工步骤骤——(六)清基封底底、(七)填充、顶顶盖和建建第一节节墩台身身当沉井沉沉至设计计标高后后,要对基底底进行清清理、检检查和处处理,合格后方方可进行行混凝土土封底。。当封底混混凝土达达一定强强度后,即抽水填填充或浇浇筑钢筋筋混凝土土底板,最后浇筑筑钢筋混混凝土顶顶盖和第第一节墩墩台身混混凝土二、沉井井的施工工步骤三、沉井井下沉沉井下沉沉施工方方法：排排水下沉沉和不排排水下沉沉。一般是依依据沉井井所处的的水文、、地质情情况而定定。排水下沉沉法：在渗水量量小的稳稳定黏性性土中下下沉沉井井。不排水下下沉法：：当渗水量量较大时时,一般采用用不排水水下沉法法,用水下抓抓泥、射射水吸泥泥方法除除土。(一)排水下沉沉排水下沉沉即用抽抽水降低低井内水水位,工人可直直接下到到井底进进行挖掘掘作业,这种方法法施工条条件较好好,其优点是是:容易控制制下沉方方向;有利于防防止下沉沉过程中中出现较较大的偏偏斜;易于处理理下沉中中遇到的的特殊障障碍,下沉速度度一般较较快;便于基础础底层的的检验和和处理。。抽水宜用用电动离离心式水水泵。当当井深大大于水泵泵有效吸吸程时,可将水泵泵安放在在井孔内内用钢丝丝绳悬挂挂的活动动平台上上,使其能在在井孔内内随抽水水深度变变化而升升降。开开挖前首首先应挖挖一个较较深的汇汇水坑,在有横隔隔墙的沉沉井中,汇水坑宜宜挖在横横隔墙下下,以免影响响挖土。。(一)排水下沉沉开挖方法法,一般先从从中央下下挖40～50cm,逐层开挖挖,每层20～30cm,均一圈一一圈地向向刃脚方方向逐步步扩大,每一圈均均从远离离定位支支垫位置置处开始始,使定位支支垫位置置处的土土最后同同时挖除除。土质质松软时时,在分层开开挖的过过程中沉沉井即逐逐渐下沉沉。在坚坚硬的土土层中,可能挖平平刃脚仍仍不下沉沉。如挖挖平刃脚脚仍不下下沉,就须掏空空刃脚下下土壤,这时,应比照抽抽垫方法法,分段顺序序掏土至至刃脚外外,随即回填填砂砾,最后将支支垫位置置的土亦亦换成砂砂砾后,再分层分分圈逐步步挖除砂砂砾使沉沉井下沉沉。(二)不排水下下沉不排水下下沉是在在井内外外水头相相同的静静水条件件下利用用抓土斗斗、吸泥泥器等机机具除土土的井上上作业方方法,它可以有有效地防防止“流流砂””确保安安全,因而特别别适用于于地下水水位较高高的粉、、细砂地地层。水中除土土,可将沉井井中部挖挖成锅底底。在砂砂及砾石石类土中中,一般当锅锅底比刃刃脚低1～1.5m时,沉井即可可下沉,并将刃脚脚下的土土挤向中中央锅底底,只要继续续在中间间挖土,沉井即可可继续下下沉。在在粘性土土或胶结结层中,四周的土土不易向向中间坍坍落,需要靠近近井壁偏偏挖,往往还须须辅以高高压射水水松土。。为避免免沉井发发生较大大倾斜,一般应使使锅底深深度不超超过2m;相邻土面面高差不不宜大于于0.5m。靠近刃刃脚处,除处理胶胶结层和和清理风风化岩外外,除土和射射水都不不得低于于刃脚,还应注意意提前挖挖深隔墙墙下的土土,勿使搁住住沉井。。吸泥机吸泥机是是不排水水下沉的的常用机机具,它是由自自制吸泥泥器配上上高压风风管即成成,如图16—25所示。空气吸泥泥机的工工作原理理,是把压缩缩空气通通入吸泥泥器,经向上斜斜的小孔孔进入排排泥管中中,与泥砂、、水相混混后,容重减轻轻,由于空气气的上溢溢和管外外水面形形成的水水柱反压压力,迫使管内内水土混混合物上上升,从管中涌涌出。(三)下沉困难难时的辅辅助措施施沉井下沉沉发生困困难,主要是由由于沉井井自身重重量克服服不了井井壁摩阻阻力,或刃脚下下遇到大大的障碍碍所致。。解决上上述问题题是须从从增加沉沉井自重重和减小小井壁摩摩阻力两两个方面面着手。。1.增加沉井井自重(1)提前接筑筑上一节节沉井,以增加沉沉井自重重;(2)在井顶上上压重物物(钢轨、铁铁块或片片石等),但由于沉沉井自重重很大,能够增加加的压重重有限,往往无济济无事。。除为了了纠正沉沉井偏斜斜采取偏偏心压重重外,很少使用用;(3)在不排水水下沉的的井内抽抽水减小小浮力,可增加沉沉井重力力,促使沉井井下沉。。但在砂类类土等容容易翻砂砂涌水的的地层中中使用时时,井内水头头降低容容易引起起翻砂,而且沉井井往往突突然大量量下沉导导致沉井井倾斜。。因此井井入土不不深、稳稳定性较较差时,不宜使用用;一般抽水水不宜过过大,以防井孔孔内突然然大量涌涌水危及及安全。。(三)下沉困难难时的辅辅助措施施2.减小沉井井外壁的的摩阻力力除在设计计时对外外壁形状状、错台台宽度以以及施工工制作中中外模光光滑等提提出较高高要求外外。通常常采用:(1)井外射水水在井壁上上留有射射水嘴的的管组(施工中需需防止泥泥砂堵死死)。利用高高压水流流冲松井井壁附近近的土,且水流沿沿井壁上上升而润润滑井壁壁,使沉井摩摩阻力减减小。(2)井外挖土土在沉井周周围挖除除部分覆覆盖土,可减少部部分摩阻阻力。(3)炮振下沉沉当刃脚下下土已挖挖空,采取其他他措施仍仍不能克克服外壁壁摩阻力力的不得得已情况况下,才允许采采用炮振振下沉。。使用时时必须严严格控制制用药量量及操作作方法(可只在沉沉井中央央泥面放放置炸药药,且每次只只起爆一一处),炸药量一一次不宜宜超过100g。应当指指出,爆压通过过水介质质的传播播,将形成很很大的向向外压力力,极易引引起沉沉井开开裂,因而在在水中中炮振振时,应严格格控制制每次次用药药量不不超过过100g的规定定,以策安安全。。(四)沉井纠纠偏方方法沉井下下沉的的全部部过程程,都是防防偏与与纠偏偏的过过程。。对已已出现现偏斜斜的沉沉井采采用什什么方方法纠纠正,必须依依据偏偏移情情况、、下沉沉深度度等有有关条条件具具体分分析制制定。。在以以往的的工程程实践践中,曾积累累了许许多宝宝贵的的经验验,纠正方方法尽尽管多多种多多样,但其共共同的的规律律是在在下沉沉中纠纠偏,边沉边边纠;不下沉沉,单纯纠纠偏是是难以以办到到的。。下面面分别别介绍绍几种种常用用的纠纠偏方方法。。(四)沉井纠纠偏方方法(1)井内偏偏挖、、加垫垫法这是偏偏挖土土法与与一侧侧加支支垫法法的结结合纠纠偏方方法,是基本本和有有效的的方法法之一一。即即在刃刃脚较较高的的一侧侧井内内挖土土而在在刃脚脚较低低的一一侧加加支垫垫,随沉井井的下下沉,高侧刃刃脚可可逐渐渐降低低下来来,如图16——27。(四)沉井纠纠偏方方法(2)井外偏偏挖、、井顶顶偏压压或套套拉法法这是偏偏挖土土与偏偏压重重或偏偏挖土土与一一侧施施加水水平力力相结结合的的纠偏偏方法法,其目的的是提提高单单纯偏偏挖土土的纠纠偏效效果,因为井井外挖挖槽因因土方方量大大,一般只只挖1.5～2m左右。。此法法多用用在入入土较较深时时的纠纠偏。。如图图16——28所示。。由于于钢丝丝绳套套拉时时施加加的水水平力力很大大(可以大大至百百吨以以上),滑车组组的锚锚固需需有强强大的的地拢拢(一般只只能利利用附附近的的桥墩墩作为为地拢拢)。采用用这一一方法法时,应如图图使用用平衡衡重,而不用用卷扬扬机牵牵引,使作用用力持持续不不变,避免沉沉井位位移时时钢丝丝绳松松弛,也可防防止沉沉井结结构或或千斤斤绳因因受力力过大大而受受损。。(四)沉井纠纠偏方方法(3)井外支支垫法法如图16——29用枕木木垛托托住拴拴于沉沉井顶顶面的的挑梁梁,借枕木木垛下下的大大面积积支承承力阻阻止该该侧沉沉井下下沉,可以比比较有有效地地纠正正沉