沉井的解析及应用

沉井的解析及应用

一种收集污水的装置，在基坑上建成，用长臂挖机下沉到一定标高，再用顶管连成一体，做好流槽，盖上盖子就可，盖子一般现浇，密实性好，预制工期短。

沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。是先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础；水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。

技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载。

中文名称：

沉井

英文名称：

open caisson;sinking well;caisson

其他名称：

开口沉箱

定义1：

对横断面为圆形、方形或矩形，顶底都敞开的井筒，在井筒内挖土，并靠井筒自重下沉后接长井筒，继续挖土和浇筑混凝土建成的基础工程。

应用学科：

电力（一级学科）；水工建筑（二级学科）

定义2：

各种形状的无底筒式结构物，用于浇筑混凝土的基础工程。

应用学科：

海洋科技（一级学科）；海洋技术（二级学科）；海洋工程（三级学科）定义3：

由刃脚和井壁筒组成的结构物。

应用学科：

煤炭科技（一级学科）；矿井建设（二级学科）；井巷掘进（三级学科）定义4：

在圆形、方形或矩形，上下敞开的井筒内挖土，并靠井筒自重下沉后接长井筒，继续在井筒内开挖和浇筑混凝土的基础工程。

应用学科：

水利科技（一级学科）；水利工程施工（二级学科）；地基处理（水利）（三级学科）

采用沉井基础的桥梁

1.国内规模最大的桥梁沉井基础：江阴长江公路大桥，锚锭的钢筋混凝土沉井，平面尺寸为69米×51米，下沉58米

2.世界上规模最大的桥梁沉井基础：日本明石海峡大桥，主塔的钢壳沉井，平面尺寸为80米×70米和78米×67米，下沉60米

3.采用沉井基础的其他结构物：取水泵房

沉井基础的分类

1.按沉井形状分

(1)按平面形状分

①圆形沉井：形状对称、挖土容易，下沉不宜倾斜，但与墩、台截面形状适应性差

②矩形沉井：与墩、台截面形状适应性好，模板制作简单，但边角土不易挖除，下沉易产生倾斜

③圆端形沉井：适用于圆端形的墩身，立模不便，但控制下沉与受力状态较矩形好

(2)按立面形状分

①柱形：构造简单，挖土较均匀，井壁接长较简单，模板可重复使用

②阶梯形：除底节外，其他各节井壁与土的摩擦力较小，但施工较复杂，消耗模板多

2.按沉井的建筑材料分：

(1)混凝土沉井：下沉时易开裂

(2)钢筋混凝土沉井：常用

(3)钢沉井：多用于水中施工

沉井基础的特点：

将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础，先在地表制作成一个沉井，然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自由作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。

沉井设计原则：

沉井平面尺寸及其形状与高度，应根据墩台的地面尺寸、地基承载力及施工要求。力求结构简单对称、受力合理、施工方便。

具体要求：

1.沉井棱角处宜做成圆角或钝角

2.沉井的长短边之比越小越好

3.沉井分节制作

沉井施工步骤：

1.场地平整，铺垫木、制作底节沉井

2.拆模，刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木

3.均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕

4.建筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁

5.下沉至设计标高，清基

6.沉井封底处理

7.施工井内设计和封顶等

沉井主要构造包括：

刃角、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等。

沉井基础的构造

1.井壁：沉井的外壁，是沉井的主要部分，它应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉

2.刃脚：井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其功用是减少下沉阻力

3.隔墙：设置在沉井井筒内，其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，同时，又把整个沉井分隔成多个施工井孔(取土井)，使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏

4.凹槽：设置在刃脚上方井壁内侧，其作用时使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结，以传递基底反力

5.封底：当沉井下沉到设计标高，经过技术检验并对井底清理整平后，即可封底，以防止地下水渗入井内

6.顶盖：井顶浇筑钢筋混凝土顶盖，待顶盖达到设计强度后方可砌筑墩、台

沉井基础的施工

1.旱地上沉井的施工

场地平整制造第一节沉井拆模及抽垫挖土下沉接高沉井

地基检验和处封底、充填井孔及浇筑顶盖

2.水中沉井的施工

(1)筑岛法：水流速不大，水深在3或4m以内

(2)浮运沉井施工：水流速较大，水深较深

沉井的概念

沉井是井筒状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其它结构物的基础。

沉井基础的特点

(1)优点

①埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载;

②沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工

③沉井施工时对邻近建筑物影响较小

(2)缺点

①施工期较长

②施工技术要求高

③施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等

沉井基础的适用条件

1.上部荷载较大，而表层地基土的容许承载力不足，扩大基础开挖工作量大，以及支撑困难，但在一定深度下有好的持力层，采用沉井基础与其它深基础相比较，经济上较为合理时；

2.在山区河流中，土质虽好，但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时；

3.岩层表面较平坦且覆盖层薄，但河水较深；采用扩大基础施工围堰制作有困难时。

编辑本段沉井基础施工安全控制要点

1.沉井下沉四周影响区域内，不宜有高压线杆、地下管道、固定式机具设备和永久性建筑。必须设置时，应采取安全措施；

2.沉井施工，应尽量避开汛期，特别是在初沉阶段不得在汛期内。如需渡过汛期、凌期时，应采取稳定可靠的安全防护措施；