水工程构筑物施工二

第4章水工程构筑物施工

（续1）

4.3沉井施工概述什么叫沉井施工？在开挖土方的过程中，将事先制作好的井筒或现场制作的井筒沉入设计的地下深度，并服务于设计的目的。1)

沉井施工的作用沉井施工是修筑地下工程和深埋基础工程的重要施工方法之一。在给水排水工程中,沉井施工常用于:取水构筑物、排水泵站、大型集水井、盾构和顶管工程的工作井施工等。2)

沉井施工的主要特点(1)

沉井壁可作为深埋构筑物的墙壁,并能起到挡土、挡水的作用,节约支撑用料。(2)

占地面积少,并能节约大量的挖方。(3)

施工过程对附近的构筑物影响小。(4)

适于地下水位高,涌水量大的情况进行施工。3)

沉井施工的一般操作程序井筒预制井筒就位开挖土方井筒下沉：(1)

井筒一般预制(接地或现场附近)。(2)

井筒沉放好以后,即可在筒内挖土。(3)

井筒依靠自重下沉。(4)

达到设计深度后,浇筑混凝土垫层和底板.沉井下沉的深度,一般为7-20m。4.3.2沉井的一般构造沉井的组成部分包括:

井筒:一般为钢混结构,也可用其他材料,必须有较大强度（抗拉、剪、压）。

刃脚:其作用是井筒下沉时减少切土阻力,刃脚部分可用角钢加固。

横梁、隔墙等：横梁是为了增加井筒的刚度而设，也可作为隔墙。

底板：是沉井下部与井壁连接的整体部分，底板与井壁预留的凹槽契合连接。

沉井的类型有:单孔、多孔、圆形、矩形、菱形、阶梯型等。4.3.3沉井的施工计算1）摩阻力的计算以圆形井筒为例计算土体作用在沉井外壁上单位面积上的摩阻力f（KN/m2）可由现场测定，或参照有关资料确定。土壤的类别F（KN/m2）砂卵石砂砾石砂土硬塑粘性土可塑软塑粘性土流塑粘土、粘土18－3015－2012－2525－4912－2510－12表土体作用在沉井外壁的单位面积上的摩阻力

当沉井穿过多层不同类别的土层时，可按下式取其加权平均值式中：－第I层的单位面积摩阻力（）－第I层土的厚度（m）n－土的层数

土体作用在沉井上的总摩阻力为

式中： －井筒下沉高度 －沉井刃脚外壁直径（m）f－刃脚壁单位面积摩阻力（）h－刃脚高度2）沉井下沉计算沉井按自重下沉设计，必须满足式中：－沉井自重（）－沉井承受的水的浮力（）－沉井外壁承受的土的总摩阻力（）－下沉系数（取1.05－1.15）（过小难下沉，过大沉降快！）3）沉井内涌水量计算

式中：－沉井内涌水量（）－土的渗透系数（）－地下水面至沉井底的深度（m）－沉井刃脚的周长（m）q－单位长度渗透量土层类别渗透系数（m/d）砂卵石、砂砾石砂土砂质粘土粘质粘土粘土100－5005－1000.05－0.10.1－0.5<0.005渗透系数经验值

沉井的施工1）沉井施工的顺序一般有两种方法：

一次制作一次下沉（井筒一次制作完毕）

井筒制作与下沉交替进行一次下沉的施工顺序施工准备－井筒制作－挖土、下沉－浇筑底板－养护－井内及上部施工2）三沉三井下三沉沉井三下沉三准备（1三）拆三除井三筒刃三脚模三板及三垫木三；（三对称三）（2三）封三堵井三壁所三有预三留空三洞，三并在三外壁三用水三泥砂三浆抹三面（3三）安三装并三检查三降、三排水三系统（4三）井三筒放三线定三位（三四个三方向三）（5三）备三好下三沉时三需要三的挖三土，三出土三、运三土机三械、三设备（6三）设三置沉三降变三形观三测点下沉三施工三方法：（1三）排三水挖三土下三沉法适用三于涌三水量三较小三，沉三井所三穿过三的土三层相三对稳三定，三且排三水总三量对三附近三构筑三物或三管线三不会三有影三响。排水三方法三有：明沟三排水三法,井点三排水三法,挖土三方法三：无论三采用三何种三方法三，其三基本三要求三是：三从中三心往三四周三挖，三分层三均匀三向下三，靠三近刃三脚时三，必三须对三称地三均匀三开挖三。每三次挖三深控三制在三30三cm三左右三。中三央部三分的三土面三始终三高于三四周三土方三30三cm三以上三。排水三挖土三下沉三法的三主要三优点三：井内三保持三相对三直观三的感三觉，三施工三操作三方便三；沉三井过三程清三楚，三可尽三早发三现可三能出三现的三问题三。（2三）不三排水三挖土三下沉当涌三水量三很大三，或三采用三降水三施工三会影三响附三近构三筑物三安全三时，三则带三水下三沉施三工。ａ.三抓斗三挖土抓斗三在井三筒中三央挖三土，三使之三形成三锅底三状，三当挖三深超三过刃三脚1三－1三.5三m时三，刃三脚会三将其三下的三土挤三向井三中央三而下三沉。ｂ.三高压三水枪三挖土用高三压水三枪冲三刷井三底的三土层三，使三之形三成泥三浆，三井筒三下沉三。泥三浆用三泵或三吸泥三机排三出。三水泥三冲挖三时，三也应三距刃三脚一三定距三离。（3三）配三重下三沉当井三筒的三自重三小于三沉井三外壁三与土三体之三间的三摩擦三力时三，可三在沉三井上三配重三（g三）加三载，三使之三下沉三：（4三）触三变泥三浆套三沉井在井三壁与三土体三之间三注入三触变三泥浆三，形三成环三套状三，以三减少三井筒三与土三体之三间的三摩擦三力。3）三井筒三下沉三观测观测三要点（1三）在挖三土时三，要三随时三观测三井筒三垂线三的垂三直度三；（2三）对沉三井位三置、三标高三、垂三直度三进行三综合三观测三，每三班至三少两三次，三并详三细记三录；（3三）一旦三发现三倾斜三、位三移，三应及三时进三行纠三偏。井筒三垂线三倾斜三度观三测在井三筒内三侧的三四个三方向三分别三设4三个垂三球，三垂球三锥尖三对准三表盘三中心三。据三垂球三偏离三表盘三中心三及偏三离方三位即三可确三定井三筒的三倾斜三情况三。沉井三下沉三量观三测利用三沉井三外面三地下三与轴三线位三置先三设置三水平三指示三标尺三，每三次下三沉前三后分三别测三读井三筒高三程。也可三以用三水准三仪或三激光三水平三仪进三行测三量。4）三沉井三的纠三偏沉井三倾斜（1三）倾斜三的原三因a．沉井三四周三土质三不均三匀b．井内三挖土三不均三匀c．刃脚三局部三遇障三碍物d．沉井三四周三的荷三载不三均匀（2三）纠三偏方三法a.挖土三纠偏三：在三下沉三慢的三一侧三多挖三土。b.三射水三纠偏三：在三下沉三慢的三一侧三沉井三筒外三壁注三射压三水，三使之三成为三泥浆三，减三少压三力。c.三局部三增荷三纠偏三：用三铁块三或砂三袋在三下沉三慢的三一侧三加荷三载。d.三排障三纠偏三：取三出刃三脚下三的障三碍物三。e.三调整三井筒三外的三荷载三（为三弃土三、堆三物等三）5）三防止三下沉三过快三的措三施下沉三过快三的原三因（1三）遇三软弱三土层三，有三时不三挖土三也下三沉（2三）沉三井外三壁的三土体三遭受三水浸三泡（3三）遇三土洞三等处理三方法（1三）减少三挖土三量、三控制三下沉三速度（2三）事先三对软三土层三进行三加固（3三）在井三筒外三壁四三周加三粗糙三填料三，或三夯实三土层（4三）施工三方法改为三不排三水下三沉，三使井三筒增三加浮三力。4.三3.三5三沉井三封底1）排水三封底三（干三封底三）一般三采用三快硬三水泥三封底三，但三地下三水涌三上的三时间三要有三4h三（排三水措三施）三。2）不排三水封三底（三带水三封底三）用混三凝土三导管三法施三工（三出水三口）三。4.三4三管井三施工管井三是垂三直安三装在三地下三的取三水构三筑物三，用三于收三集（三或连三通）三地下三水，三提供三洁净三水源三。管井三的构三造包三括：三井壁三管、三滤水三器、三沉淀三管、三填砾三层和三井口三封闭三层。4.三4.三1三管井三的施三工方三法机械三钻井三：专用三钻机三，深三度可三以达三到3三0米三；适合三岩石三地区三施工三。人工三凿井三：采用三人工三方法三挖掘三，深三度在三10三米左三右；适合三在河三床阶三地施三工。1、三管井三施工三顺序1）三施工三准备井位三选择三：含三水层三、障三碍物三、周三围环三境条件三准备三：水三、电三、路三、通三讯、三地基材料三准备三：砾三石、三黏土三、管三材、三钻具三、油品三等配套三设施三：泥三浆池三、沉三淀池2）三护壁三与冲三洗（1三）泥三浆护三壁作三业泥浆三的作三用：在凿三过程三中，三泥浆三循环三可以三起到三护壁三、携三砂、三冷却三和润三滑的三作用三。泥浆三采用三黏土三调配三而成三，一三般黏三土矿三物成三份越三多，三含砂三量越三少，三起使三用效三果就三越好三。泥浆三的制三备：首先三用洁三净淡三水浸三泡1三小时三；确定三泥浆三的合三理配三方；用泥三浆搅三拌机三进行三搅拌三；调配三需要三的多三种泥三浆备三用；可投三加适三量碱三来调三节泥三浆黏三度；可投三加适三量重三晶石三来调三节泥三浆密三度。泥浆三的使三用：遇易三坍塌三岩层三时，三使用三密度三相对三大的三泥浆三；随时三观察三泥浆三的指三标，三调整三泥浆三配比三；保持三钻井三口泥三浆面三不低三于地三面5三0c三m；要防三止泥三浆堵三塞含三水层三，影三响取三水。（2三）套三管作三业护三壁套管三下沉三的方三法：自重三下沉三：浅三井、三松散三岩石三；人力三下沉三：旋三转、三锤击千斤三顶助三力下三沉：三提升三——三重力三下沉套管三适应三条件三：泥浆三护壁三无效三的地三层施三工；井深三较浅三的条三件；采用三半机三械化三施工三时；施工三缺水三的地三区施三工。套管三护壁三的特三点：护壁三效果三好；无需三用水三操作三；可保三证含三水层三的透三水性三；可实三现分三层抽三水。需要三大量三套管三；造价三成本三高；施工三技术三要求三高。（3三）清三水水三压作三业护三壁工作三原理三：向钻三井孔三中注三入水三，并三形成三一定三的压三力，三使之三平衡三井孔三中土三的压三力和三地下三水的三压力三，并三使井三壁产三生向三外的三压力三，从三而达三到护三壁的三目的三。主要三特点三：适合三用于三结构三稳定三的粘三性土三和松三散地三层；施工三地点三水源三充足三；施工三简单三；钻井三和洗三井效三率高三；成本三相对三较高三；护壁三效果三不长三久。3）三凿井三机械三与钻三进（1三）冲三击钻三进*线三索式三冲击三钻机*钻三杆式三冲击三钻机（2三）回三转钻三进（3三）锅三锥钻三进4）三井管三的安三装工三作步三骤（1三）准三备工三作（2三）下三管（3三）填三砾石三与井三管外三封闭5）三洗井三、抽三水实三验与三验收（1三）洗三井清除三井筒三内的三岩屑三和泥三浆，三排除三滤水三管周三围含三水层三中的三细颗三粒的三工作三称之三为洗三井。洗井三的作三用是三：疏三通地三下含三水层