沉井及组合基础施工（高速铁路桥涵施工）

5.1沉井基础构造与施工CONTENTS目录1沉井基础特点2沉井组成与构造3沉井基础施工PART01沉井基础特点沉井基础指事先在墩台位置灌好的开口重型混凝土或钢筋混凝土井简，然后在井内挖土，使井筒靠自重下沉，故名沉井。一、沉井基础的特点沉井一、沉井基础的特点在井内进行封底、填充及封顶在顶盖上建造墩台身由于井壁有防水、挡土作用，施工时无需另设护壁支撑，施工机具亦较简单且不受地形窄狭的限制。但沉井不宜用于不排水开挖的漂石层或倾斜岩层。若遇深水时可改用浮运钢沉井或薄壁钢丝网混凝土沉井。一、沉井基础的特点一、沉井基础的特点优点埋置深度可以很大，整体性强，稳定性好，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时挡土和围水的结构物，施工工艺不复杂。南京长江大桥沉井基础下沉深度54.87m。缺点工期较长，对细砂及粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来一定困难。PART02沉井组成与构造二、沉井组成与构造钢筋混凝土沉井刃脚井壁隔墙井孔射水管封底混凝土顶盖二、沉井组成与构造沉井井壁最下端作成刀刃状，故称作刃脚，其作用是使沉井下沉时，减少土的正面阻力。刃脚井壁是沉井的主体，它在下沉过程中起挡土、挡水的围护结构作用；当施工完毕后，即成为基础或基础的外壳保存下来，而将上部荷载传至地基。井壁二、沉井组成与构造沉井长宽尺寸较大，则应在井筒内设置隔墙，以减小外井壁的受力计算跨度，增加沉井下沉时的刚度，同时将井筒分隔成若干个井孔，有利于控制挖土下沉的方向。因隔墙不直接承受土压力，所以厚度较外壁要薄些。隔墙二、沉井组成与构造沉井内设置了隔墙而形成的格子称作井孔，是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。井孔二、沉井组成与构造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。封底混凝土其作用主要是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。顶盖PART03沉井基础施工三、沉井基础施工1.沉井制作1）筑岛在浅水或地面可能被水淹没的旱地，需筑岛制作沉井。筑岛应用透水性好，易于压实的土料(砂类土、砾石、较小的卵石)填筑，且不应含有影响岛体受力及抽垫下沉的块体。土的颗粒不能过细，以免被水冲走。岛面应高出最高施工水位0.5m以上，并另加浪高。三、沉井基础施工1.沉井制作2）垫木的铺设与拆除垫木的作用是扩大刃脚踏面的支承面积，常用普通枕木与短方木相间对称铺设，沿沉井刃脚满铺一层。隔墙与刃脚连接处的垫木应搭接成整体，以免灌注混凝土时发生不均匀沉陷，导致开裂。在钢刃角尖下，应加垫10mm厚钢板。三、沉井基础施工1.沉井制作为使沉并下沉时抽垫方便，垫木下应用砂填实，其厚度一般不小于30mm。垫木间应用砂填平。调整垫木标高时，不得在其下垫塞木块、木片、石块等。定位垫木的位置，圆形沉井布置在相隔90°的四个点上；矩形沉井应对称布置于长边。2）垫木的铺设与拆除三、沉井基础施工1.沉井制作3）刃脚土内模采用土模时，先检查地基土有无软硬不匀现象，并对个别松软部分进行换填处理；地基整平后应碾压或夯实。一般在地基土上填不少于30cm厚的碎石垫层，并分层碾压结实，以分布沉井压力，并排泄地面水。三、沉井基础施工1.沉井制作3）刃脚土内模土模应用黏性土将土块打碎后分层夯填。平面尺寸先略为扩大，夯实后再按设计尺寸切削修整。为防水并保证土模表面平整，应在土模表面抹一层2～3cm厚的水泥砂浆或垫一层油毛毡作为保护层。三、沉井基础施工1.沉井制作4）混凝土灌注及接高(1)分侧立模、穿插作业一般先立底模和内侧模板，再绑扎钢筋(含焊接刃脚角钢)，最后再立外模(2)底模接缝与垫木分段相匹配沉井刃脚底模的接缝应设在拆垫木时的分段处，以适应分段抽垫时同时拆除底模(3)圆弧刃脚内模呈空间曲面当沉井为圆形及圆端形时，刃脚内模出现空间曲面，模板放样和支撑都较为复杂(4)外模刚性要好且必须刨光强调沉井外模的质量，使井壁混凝土表面光滑不变形，主要目的是减少下沉时的摩阻力(5)混凝土的灌注应均匀对称进行可避免沉井因重量不均产生不均匀沉降而倾斜三、沉井基础施工1.沉井制作4）混凝土灌注及接高当沉井井顶下沉至距地面1m左右接高(此距离不宜过低)。沉井接高前应尽可能调平。在倾斜的沉井上接高，应顺沉井的倾斜轴线上延，不可垂直接高，以使沉升倾斜纠正后沉井保持竖直而不弯折。沉井接高加重，促使沉井下沉，往往在加重到一定程度，超过地基承载力极限时突然下沉，并同时产生较大的倾斜。为避免沉井突然下沉或倾斜，可在刃脚下回填或支垫。三、沉井基础施工2.沉井下沉沉井下沉主要是通过从沉井内用机械或人工的办法均匀除土，消除或减小沉井刃脚下的正面阻力，有时也同时采取减小井壁外侧土的摩阻力的办法，使沉井依靠自身的重量逐渐地从地面沉人地下。三、沉井基础施工2.沉井下沉排水下沉渗水量小的稳定黏性土中下沉沉井不排水下沉渗水量较大的稳定黏性土中下沉沉井三、沉井基础施工3.井底检验处理与井顶围堰井底处理与明挖基础要求相同。井底能抽干水时应派潜水员进行水下处理，井底土(岩)面应尽量整平，清除陡坎，保证封底混凝土的最小厚度和灌注质量；清除井底浮泥和岩面残存物，保证井底有效面积不小于设计要求；对于岩石基底，刃角尽可能嵌入岩层，防止清基涌砂。井底不能抽干水时三、沉井基础施工3.井底检验处理与井顶围堰当最后一节沉井顶面沉至高出地面或施工水位约0.5m时，应暂停下沉，在井顶面接筑临时防水挡土围堰，然后再下沉至设计标高。井顶围堰的平面尺寸，应考虑井顶襟边尺寸、留出立墩台模板的位置。若围堰内有支撑时，还应留出除土空间。待墩台身修筑出水面后，井顶围堰即可拆除。三、沉井基础施工4.沉井封底1）排水的干封底三、沉井基础施工4.沉井封底1）排水的干封底在沉井下沉的同时就应抓紧做好封底的准备工作。（1）基底土面应挖至设汁标高，排除井内积水，对超挖部分应回填砂石，并清除刃脚上的污泥。(2)三、沉井基础施工4.沉井封底1）排水的干封底每个井孔的底部最低处均应放置不少于一个集水井，但不宜靠刃脚太近，以免带走刃脚下的泥砂，使沉井倾斜值增大。集水片埋设后应在每个井孔内挖数条排水沟，沟内及集水井周围应抛填碎石或砾石，再用泵排出井外。(3)当地质情况较差时，在沉井接近设计标高时，停止使用水力机械冲泥等施工方法而改用吊车抓土或人力开挖。应先开挖锅底，保留刃脚内侧的土堤，当沉井封底时，土堤可减少涌砂和渗水现象。(4)三、沉井基础施工4.沉井封底2）不排水的水下封底当沉井采用不排水下沉，或虽采用排水下沉，但干封底有困难时，可采用垂直导管法灌注水下混凝土封底。5.2组合基础的类型与特点CONTENTS目录1组合基础发展简史2组合基础特点与类型3沉井加管柱组合基础施工PART01组合基础发展简史一、组合基础发展简史管柱及混凝土桩基础（如武汉长江大桥的管柱基础）20世纪50年代沉井和钻孔桩基础（如南京长江大桥的钢筋混凝土沉井和钢沉井）20世纪60年代组合基础（如九江长江大桥的双壁钢围堰钻孔桩复合基础）20世纪70年代我国桥梁深水基础的发展阶段PART02组合基础特点与类型二、组合基础特点与类型1.组合基础特点及要求位于深水的桥梁基础，因水深流急，地质条件复杂，河床土质覆盖层较厚，施工时水流冲刷较大，施工工期较长，为了保证基础工程安全可靠，宜采用组合基础，其功能要满足施工围堰、挡土、施工作业平台，能承担施工机具与用料，还应成为整体基础结构的一部分。二、组合基础特点与类型1.组合基础特点及要求为了确保基础工程安全可靠，同时又能维持航道交通，宜采用由两种以上形式组成的组合基础。其功能要满足既是施工围堰、挡水结构物，又是施工作业平台，能承担所有施工机具与用料等；同时还应成为整体基础结构物的一部分，在桥梁营运阶段亦有所作为。二、组合基础特点与类型2.组合基础的类型桩基础含打入桩和钻孔桩管柱基础沉井基础组合基础含沉井加管柱基础和沉井加钻孔桩基础特殊基础如双承台管柱基础、锁口管柱基础、沉箱基础等PART03沉井加管柱组合基础施工三、沉井加管柱组合基础施工沉井加管柱组合基础钢沉井管柱封底封底混凝土承台钢沉井作用减少管柱所穿过的覆盖层厚度，兼做管柱下沉时的导向架，灌筑封底、封顶混凝土时的防水围堰，同时又是永久结构的组成部分，增强了桥墩基础的刚度。三、沉井加管柱组合基础施工管柱下沉到岩石面并嵌入岩层，上端嵌固在承台混凝土中。沉井的封底、封顶混凝土将管柱群连接成整体，同时在封顶混凝土以下的井壁上安装连通钢管，使沉井内外水压平衡。三、沉井加管柱组合基础施工承台与沉井井壁间仅以水平连杆连接，承台及以上的荷载可直接传给管柱；承台所受的水平力，则通过水平连杆由管柱与沉井共同承受。当河床冲刷至一定深度后，沉井的自重及沉井上的水平力通过封底、封顶混凝土传给