第四章沉井基础

（4）、按立面形状 立面形状分为：柱形、阶梯形和锥形 立面形状 柱形沉井：受土体约束较均衡，下沉不易倾斜， 柱形沉井 井壁接长简单，模板可重复利用；侧阻力较大， 当土体密实，下沉深度较大时，易出现下部悬空。 用于入土不深或土质较松软的情况。 阶梯形沉井、锥形沉井 阶梯形沉井、锥形沉井：井壁摩阻力小；施工较 复杂，消耗模板多，沉井下沉过程中易发生倾斜。 用于土质较密实，沉井下沉深度大，且要求沉井 自重不太大时。锥形沉井井壁坡度为1/20－1/40， 阶梯形井壁的台阶宽约为100－200mm。
（2）、按材料 材料分为：混凝土沉井、钢筋混凝土沉 材料 井、竹筋混凝土沉井和钢沉井。 混凝土沉井：抗压强度高，抗拉强度低；多为圆 混凝土沉井 形；用于下沉深度不大（4－7 m）的松软土层。 钢筋混凝土沉井：抗压抗拉强度高，下沉深度大 钢筋混凝土沉井 （可达数十米）；可做成重型或薄壁就地制造下 沉的沉井，也可做成薄壁浮运沉井及钢丝网水泥 沉井等，应用最广。
3、拆模及抽垫 拆模及抽垫 当沉井混凝土强度达设计强度70％时可拆模， 达设计强度后可抽撤垫木。抽垫应分区、依次、 分区、 分区 依次、 对称、同步地向沉井外抽出。 对称、同步地向沉井外抽出 抽垫顺序为：先内壁，再短边，最后长边。 抽垫顺序 长边下垫木隔一根抽一根，以固定垫木为中心， 由远而近对称地抽，最后抽除固定垫木，随抽随 用砂土回填捣实，以免沉井开裂、移动或偏斜。
7、基底检验和处理 基底检验和处理 沉井沉至设计标高后，应检验基底地质情况 是否与设计相符。排水下沉时可直接检验；不排 水下沉则应进行水下检验，必要时可用钻机取样。 当基底达设计要求后，应对地基进行处理。 砂性土或粘性土地基，一般可在井底铺砾石或碎 石层至刃脚底面以上200mm；岩石地基，应凿除 风化岩层，若岩层倾斜，还应凿成阶梯形。要除 净井底浮土、软土，使封底混凝土与地基结合紧 密。
（7）、封底 封底：沉至设计标高进行清基后，在刃脚 封底 踏面以上至凹槽处浇筑混凝土形成封底。防止地 下水涌入井内，并承受地基土和水的反力。封底 顶面高出凹槽0.5m，厚度由应力验算决定。混凝 土强度≥C15，填充混凝土≥C10。 （8）、顶板 顶板：沉井封底后，为节省圬工量，减轻 顶板 基础自重，可做成空心沉井基础，或仅填砂石， 此时须在井顶设置钢筋混凝土顶板。顶板厚度一 般为1.5－2.0 m，钢筋配置由计算确定。
第四章 沉井基础 一、沉井作用及适用条件 沉井：带刃脚的井筒状构造物， 1、沉井：带刃脚的井筒状构造物，用人工或机械 方法清除井内土石， 方法清除井内土石，主要借助自重或添加压重等 措施克服井壁摩阻力逐节下沉至设计标高， 措施克服井壁摩阻力逐节下沉至设计标高，再浇 筑混凝土封底并填塞井孔，成为建筑物的基础。 筑混凝土封底并填塞井孔，成为建筑物的基础。
2、沉井的特点 优点： 优点： (1)埋深大 整体性强、稳定性好，承载面积大， 埋深大， (1)埋深大，整体性强、稳定性好，承载面积大， 承载力高(垂直与水平) 承载力高(垂直与水平)； (2)同时用作基础和施工时的挡土和挡水围堰； (2)同时用作基础和施工时的挡土和挡水围堰； 同时用作基础和施工时的挡土和挡水围堰 (3)施工时对邻近建筑物影响较小 施工时对邻近建筑物影响较小； (3)施工时对邻近建筑物影响较小； (4)内部空间可进一步利用 内部空间可进一步利用。 (4)内部空间可进一步利用。 缺点： 缺点： (1)施工工期较长 施工工期较长； (1)施工工期较长； (2)施工技术要求高 施工技术要求高； (2)施工技术要求高； (3)施工中易出现流砂 施工中易出现流砂， (3)施工中易出现流砂，造成沉井倾斜或下沉困 难等。 难等。
3、适用性
桥墩、锚碇、矿用竖井、地下泵房、水池、 桥墩、锚碇、矿用竖井、地下泵房、水池、 油库、地下设备基础、盾构隧道、顶管的工作井 油库、地下设备基础、盾构隧道、 和接收井等。 和接收井等。 上部荷载较大，表层地基土承载力不足， （1）、上部荷载较大，表层地基土承载力不足， 一定深度下有较好持力层， 一定深度下有较好持力层，且与其他基础方案相 比较为经济合理； 比较为经济合理； 在山区河流中， （2）、在山区河流中，冲刷大或河中有较大卵 石不便桩基础施工； 石不便桩基础施工； ）、岩层表面较平坦且覆盖层薄 岩层表面较平坦且覆盖层薄， （3）、岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较 采用扩大基坑施工围堰有困难。 深，采用扩大基坑施工围堰有困难。
2、用空气幕下沉沉井 用空气幕下沉沉井 用空气幕下沉是通过向沿井壁四周预埋的气 管中压入高压气流，气流沿喷气孔射出再沿沉井 外壁上升，在沉井周围形成一空气“帷幕”（即 空气幕），使井壁周围土松动或液化，摩阻力减 小，促使沉井下沉。 空气幕沉井在构造上增加了一套压气系统。 适用于砂类土、粉质土及粘性土地层，对于卵石 土、砾类土及风化岩等地层不宜使用。
三、泥浆套和空气幕下沉沉井施工简介 当沉井深度很大，井侧土质较好时，井壁与 土层间的摩阻力很大时，通常可设置泥浆润滑套 泥浆润滑套 和空气幕 空气幕来减小井壁摩阻力。 空气幕 1、用泥浆套下沉沉井 用泥浆套下沉沉井 泥浆套下沉法是借助泥浆泵和输送管道将特 制的泥浆压入沉井外壁与土层之间，在沉井外围 形成有一定厚度的泥浆层，该泥浆层把土与井壁 隔开，并起润滑作用，从而大大降低沉井下沉中 的摩擦阻力，减少井壁圬工数量，加速沉井下沉， 并具有良好的稳定性。
5、接高沉井 当首节沉井下沉至一定深度（井顶露出地面 不小于0.5 m，或露出水面不小于1.5 m）时，停 止除土，接筑下节沉井。凿毛顶面，立模，对称 均匀浇筑混凝土，强度达设计要求后再拆模继续 下沉。 6、设置井顶防水围堰 若沉井顶面低于地面或水面，应在井顶接筑 临时性防水围堰，围堰的平面尺寸略小于沉井， 其下端与井顶上预埋锚杆相连。常见的有：土围 堰、砖围堰和钢板桩围堰。
4、除土下沉 除土下沉 沉井宜采用不排水除土下沉 不排水除土下沉，稳定的土层中 不排水除土下沉 也可采用排水除土下沉 排水除土下沉。 排水除土下沉 除土方法可用：人工或机械。排水下沉常用 人工除土，人工除土沉井下沉均匀，易于清除井 内障碍物，但应有安全措施；不排水下沉时，可 使用空气吸泥机、抓土斗、水力吸石筒、水力吸 泥机等除土。可采用高压射水破坏土层。 沉井正常下沉时，应自中间向刃脚处均匀对 中间向刃脚处均匀对 称除土，并随时注意沉井正位，保持竖直下沉， 称除土 无特殊情况不宜采用爆破施工。
第二节 沉井施工 沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中Baidu Nhomakorabea筑岛及浮运沉井三种。 一、旱地沉井施工
大型沉井下沉施工中
一、旱地沉井施工 1、清整场地 清整场地 若天然地面土质较硬，只需清净地表杂物并 整平；否则应换土或铺填不小于0.5m厚夯实的砂 或砂砾垫层，防止沉井因沉降不均产生裂缝；为 减小下沉深度，可挖一浅坑，在坑底制作沉井。 2、制作第一节沉井 制作第一节沉井 先在刃脚处对称铺满垫木（支承第一节沉 井），在刃脚处放上刃脚角钢，竖立内模，绑扎 钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。
江阴长江公路大桥北锚沉井： 江阴长江公路大桥北锚沉井：沉井平面长69米，宽51米， 下沉深度为58米，体积20.4万立方米,列世界最大沉井。
大型钢壳沉井
过黄浦江倒虹管沉井
二、沉井的分类 （1）、按施工方法 施工方法分为：一般沉井 浮运沉井 施工方法 一般沉井和浮运沉井 一般沉井 浮运沉井。 一般沉井：直接在基础设计的位置上制造，然后 一般沉井 挖土，依靠自重下沉的沉井。（人工筑岛） 浮运沉井：先在岸边制造，再浮运就位下沉的沉 浮运沉井 井。通常在深水地区（如水深大于10m），或水 流流速大，有通航要求，人工筑岛困难或不经济 时，可采用浮运沉井。
二、水中沉井施工 1、水中筑岛 水中筑岛 当水深小于3m，流速≤1.5m/s时，可采用砂 或砾石在水中筑岛，周围用草袋围护；若水深或 流速加大，可采用围堤防护筑岛；当水深较大或 流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛。岛面应高 出最高施工水位0.5 m以上。围堰筑岛时，围堰 距井壁外缘距离应满足一定要求。其余施工方法 与旱地沉井施工相同。
8、沉井封底 沉井封底 基底检验合格后应及时封底。排水下沉时， 可采用普通混凝土封底；否则宜用水下混凝土封 底。若沉井面积大，可用多导管先外后内、先低 多导管先外后内、 多导管先外后内 后高依次浇筑。封底一般为素混凝土。 后高 9、井孔填充和顶板浇筑 井孔填充和顶板浇筑 封底混凝土达设计强度后，再排干井孔中水， 填充井内圬工。如井孔中不填料或仅填砾石，则 井顶应浇筑钢筋混凝土顶板，以支承上部结构。 然后砌筑井上构筑物，并拆除临时性井顶围堰。
（4）、井孔：挖土排土的工作场所和通道。最 小边长≥3m；井孔对称布置，以便对称挖土，保 证沉井均匀下沉。 （5）、凹槽：位于刃脚内侧上方，高约1.0m， 深度一般为150－300mm。用于沉井封底时使井壁 与封底混凝土较好地结合，使封底混凝土底面反 力更好地传给井壁。 （6）、射水管：当沉井下沉较深，土阻力较大 时，井壁中预埋射水管组；如使用泥浆润滑套施 工，应有预埋的压射泥浆管路。
（2）、刃脚 刃脚：井壁下端形如楔状的部分；其作用 刃脚 是利于沉井切土下沉。踏面宽度一般≤150mm； 下沉深度大或土质较硬时应以角钢或槽钢加强； 刃脚内侧斜面与水平面夹角≥45度；刃脚高度 ≥1.0m，混凝土强度等级≥C20。 （3）、隔墙 隔墙：沉井内壁；其作用是将沉井空腔 隔墙 分隔成多个井孔，便于控制挖土下沉，防止或纠 正倾斜和偏移；加强沉井刚度，减小井壁挠曲应 力。隔墙厚度约0.5－1.0 m；隔墙底面应高出刃 脚底面0.5m以上；人工挖土时应设过人孔。
二、水中沉井施工 2、浮运沉井 浮运沉井 若水深人工筑岛困难或不经济时，可采用浮 运法施工。即将沉井在岸边作成空体结构，或采 用其他措施（如带钢气筒等）使沉井浮于水上， 利用岸边滑道滑入水中，然后牵引至设计位置。 在悬浮状态下，逐步将水或混凝土注入空体中， 使沉井徐徐下沉至河底。沉井需分段制造时，在 悬浮状态下逐节接长下沉至河底，当刃脚切入河 床一定深度后，即可按一般沉井下沉方法施工。
竹筋混凝土沉井：用耐久性差但抗拉力好的竹筋 竹筋混凝土沉井 代替部分钢筋，用于我国南方盛产竹材地区：如 南昌赣江大桥、白沙沱长江大桥等。 钢沉井：由钢材制作，其强度高、重量轻、易于 钢沉井 拼装，但用钢量大；适于制造空心浮运沉井。 其它：根据工程条件也可选用木沉井和砌石圬工 其它 沉井等。
（3）、按平面形状 平面形状分为：圆形、矩形和圆端形； 平面形状 按井孔布置分为：单孔、双孔及多孔沉井。 圆形沉井：下沉易控制；侧压力作用下井壁仅受 圆形沉井 轴向力。用于斜交或水流方向不定的桥墩基础。 矩形沉井：制造方便，受力有利，能充分利用地 矩形沉井 基承载力，与矩形墩台配合好；沉井四角一般做 成圆角；侧压力作用下，井壁受较大的挠曲力矩； 在流水中阻水系数较大，冲刷较严重。 圆端形沉井：在控制下沉、受力条件、阻水冲刷 圆端形沉井 等方面均较矩形沉井有利，但施工较为复杂。
三、沉井的构造
1、沉井的轮廓尺寸 沉井平面形状：常取决于上部结构（或下部结构 沉井平面形状 墩台）底部的形状。矩形沉井，沉井的长短边之 比不宜大于3；若上部结构的长宽比较为接近， 可采用方形或圆形沉井。 沉井的入土深度：根据上部结构、水文地质条件 沉井的入土深度 及各土层的承载力等确定。入土深度较大时应分 节制造和下沉，每节高度不宜大于5m；底节沉井 过高，易造成制模、筑岛时岛面处理、抽垫下沉 等困难。
2、沉井的一般构造 沉井：井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、封底和 沉井 顶板等。有时预埋射水管。 （1）、井壁 井壁：沉井的外壁，是沉井的主体部分； 井壁 在下沉过程中起挡土、挡水及利用本身自重克服 摩阻力下沉的作用。施工完毕后成为基础或一部 分。井壁须具有足够的强度和一定的厚度，并根 据受力情况配置竖向及水平钢筋。一般壁厚0.80 －1.50m，最薄≥0.4m，混凝土强度≥C15。