建筑人工挖孔桩及沉井施工

建筑人工挖孔桩及沉井施工第1页/共29页

第11讲挖孔灌注桩及沉井基础施工11.1挖孔桩基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第2页/共29页11.1挖孔桩基础施工成孔工艺施工要点同一墩身各桩应对角开挖，先中后边；孔深大于10m或CO2浓度超过0.3％时，应有通风设备；支护随地质条件而定，应高出地面。挖孔灌注桩及沉井基础施工11.1挖孔灌注桩基础施工第3页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.1挖孔灌注桩基础施工第4页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.1挖孔灌注桩基础施工混凝土孔壁支护

砖砌孔壁支护

第5页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.1挖孔灌注桩基础施工现场砼灌注

第6页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工是桥梁工程中广泛采用的一种无底无盖，形如井筒的基础结构物。沉井在施工时作为基础开挖的围堰，依靠自身重量，克服井壁摩阻力逐渐下沉，直至到达设计位置。同时，沉井经过混凝土封底，并填充井孔后成为墩台的基础

沉井江阴长江公路大桥北锚沉井

平面尺寸：51m×69m，下沉深度达58m，居世界前列。11.2沉井基础施工第7页/共29页沉井基础：是一个无底无盖的井筒，一般由井壁（即外墙，其下端为了在土中下沉容易，制成刃脚）及隔墙（即内墙）组成。从沉井内出土，井筒即可凭其自重下沉；这时，井筒(井壁及隔墙)可以向上接高。如若井筒上段在成桥之中并非必需，则可在井筒上端的周边设置围堰，以便在堰内排水并修建墩台身部，随后再将围堰拆除。在沉井刃脚下沉到设计高程之后，就用混凝土封底、再以填充料(碎石，水等)填心、并在沉井上端修建顶盖。沉井示意图第8页/共29页沉井基础的适用范围、优点及缺点

沉井是凭借自重下沉，随后发展到凭借向井壁外侧射水以减少土的摩阻力，又发展为泥浆套法，空气幕法以及压沉法，这就可以使井壁减薄，减少工程数量及自重。为适应岩层面的高低不平，可以在增加探测点的基础上，制成高低刃脚沉井。为提高沉井承载力，可以在井孔之中进行钻岩，用管柱法来加强它。为防止沉井在下沉中歪斜或偏离设计位置，可以增加探测管，并在发现偏斜时立即采取纠偏措施(偏吸泥、偏除土、偏压重、外除土、外射水、增加支承反力、施加水平拉力)。

1.适用情况：

当表层地基土的承载力不足，地下深处有较好的持力层，或山区河流中冲刷大，或河中有较大卵石不便于桩基施工；或岩层表面较平坦，覆盖层不厚，但河水较深等条件下。2.特点：

（1）埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好、刚度大、能承受较大的荷载作用；

（2）本身既是基础，又是施工时的挡土、防水围堰结构物，且施工设备简单，工艺不复杂。可以几个同时施工。（3）缺点:施工工期较长；对粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；下沉时如遇有大孤石、沉船、落梁、大树根或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来很大困难。①工程数量较大②灌注水下混凝土时，清基工作较难保证③施工中纠偏难度较大，费工、费时。

第9页/共29页概述沉井构造示意下沉方法纯自沉沉井工法压入式工法SS沉井工法SOCS沉井工法挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第10页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工沉井特点优势：埋置深度大、整体性强、稳定性好、刚度大、承载力大、工艺简单、施工简单

劣势：下沉时如果遇到障碍物，会影响施工。不适用于岩层面倾泻过大的地方。沉井类型（钢筋）混凝土沉井、钢沉井、竹筋混凝土沉井第11页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工

施工准备

场地平整或筑岛

安装支撑排架及底模

绑扎钢筋

灌注底节砼及养生

立内模

拼装钢刃脚

铺垫

抽垫

基底清理

接高

下沉

封底

井内填充及灌注顶盖板

立外模

施工工序

第12页/共29页⑴场地准备要求场地平整，地面与岛面有一定承载力，否则换填打砂桩①无水场地②浅水场地：③深水场地：无围堰土岛草袋、石笼围堰筑岛、钢板桩围堰筑岛挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第13页/共29页筑岛沉井根据土质、水流和风浪情况，筑岛分为无围堰的土岛和有围堰的筑岛。第14页/共29页⑵底节沉井的制造工序：

场地整平夯实、铺设垫木、立沉井模板及撑、绑扎钢筋、浇注混凝土、拆模等。①铺垫木与刃脚周边垂直挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第15页/共29页②立模板绑钢筋③

浇注混凝土、养生④拆模及抽垫

有较好的刚度。

四边均匀浇注；底节强度100％，其余70％可下沉。

混凝土强度达2.5MPa以上拆模混凝土强度达设计要求抽垫。

拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、刃脚面支撑及模板

抽垫顺序：先拆内模；拆外模；拆隔墙下支撑和底模；拆隔墙下垫木；拆井壁下垫木。

内壁下、短边下、长边下对称同步。长边下是隔1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工抽垫木是关键性工序第16页/共29页⑤土内模制造沉井刃脚挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第17页/共29页⑶沉井下沉下沉施工挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工a）排水施工b）不排水施工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。第18页/共29页第19页/共29页接筑沉井和井顶围堰挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工沉井接高注意：（1）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；（2）要保证各节砼间紧密接合；（3）立接高沉井模板时，不宜直接支撑于地面，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。第20页/共29页第21页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第22页/共29页挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第23页/共29页大型沉井下沉施工中挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第24页/共29页大型钢壳沉井制作现场挖孔灌注桩及沉井基础施工11.2沉井与沉箱基础施工第25页/共29页南京长江大桥1号墩筑岛下沉重型沉井第26页/共29页气压沉箱基础

沉箱是一有工作室的箱形构造，下面没有底，室的上面有顶盖，可以让压缩空气进入室内，将水排到室外，在室内挖土；箱壁下端是刃脚，可以让箱脚进入土内。为了安装气筒和管路，顶盖上需要设孔。气筒可以向上接高，其上端需设中央气闸、人用变气闸及料用变气闸。

人用变气闸的作用：一是逐步改变闸内气压，使工人能够适应；二是防止在工人进出气闸时，压缩空气外泄。另外，在顶盖以上，在沉箱周边应设围堰，以资防水，借能在堰内灌注墩台身部。右图是沉箱示意图(由于沉箱的特点是让工人在压缩空气中工作，沉箱又叫气压沉箱)。

沉箱的优点：在于可以让人直接看到基底，能排除各种故障(例如，沉船，钢铁沉积件、大孤石等)，能对基底承载能力作简单试验，不用水下混凝土封底，基础质量较为可靠

。

缺点则是：工人要在高压空气中工作，不但工作效率较低，而且若不遵守有关操作规则，易引起沉箱病。人体至多只能承受四个大气压，为安全计，沉箱的最大下沉深度是在水下35m，使用范围受到限制。再者，沉箱作业需要许多复杂的施工设备，如气闸、压缩空气机站等，其施工组织比较复杂，进度较慢，故造价较高。气压沉箱基础示意图第27页/共29页相关知识回顾：1892年修建滦河