第七章1-沉井与沉管法施工——沉井法施工.ppt

1、岩土工程施工技术,王丽琴 主讲 西 安 理 工 大 学,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,第一节 沉井法施工,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。,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。,(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

2、下沉遇障或遇流砂等都会给施工带来困难。,沉井的特点,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：,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

3、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。,混凝土沉井 钢筋混凝士沉井 钢壳沉井,（1）按建筑材科分类,3m,沉井的分类,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,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。,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。,圆端形沉井,单排孔沉井,边长大于20m的单孔沉井整体

4、刚度不足，必要时可在中间加内隔墙框架，形成单排孔沉井。,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。,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,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,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：0.801.5m且 0.4m 砼： C15,刃脚,作用：下沉

5、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。,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,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56m，厚度一般为0.51.0m 一般要求隔墙底高出刃脚底面0.51.0m,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1.52.0m，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。,作用：使封底混凝土底板嵌入井壁，增

6、强井壁与底板的联结强度的作用 制做要求：凹槽深0.150.25m，高1.0m左右，距刃角1.5m以上。,凹槽,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,二.沉井施工工艺,砂垫层,承垫木,第二节沉井,底节

7、沉井,煤渣片石,素混凝土,钢筋混凝土,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,砼垫层,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,刃脚斜面钢筋,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,沉井施工,3.拆模及抽垫,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

8、土斗或水力吸泥机水下出土,井内水位高于井外水位12m,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,沉井挖土下沉,大型沉井下沉施工中,沉井不排水挖土下沉,沉井钻吸法挖土下沉,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。,5.接高井筒,第一节沉井顶面下沉至距地面还剩12m时，应停止挖土下沉，然后立模浇注，接长井壁及内隔

9、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。,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,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,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

10、水井排水。,（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。,（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

11、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。,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,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,3.突沉,原因：,处理措施：,井壁摩阻力较小； 当刃脚下土被

12、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。,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：,沉井偏斜,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,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