沉井基础施工工艺

沉井基础施工工艺
2.1.1工艺概述
沉井基础一般适用于非岩石土的覆盖层中，不适用于需穿过岩层、胶结的卵石层及大漂石等地质条件。

就地制作沉井适用于水深较小、流速较缓及枯水期河床面外露的施工场合，浮式沉井适用于水深流急的大江大河上施工。

2.1.2作业内容
就地制作沉井主要作业内容包括在墩位处筑岛、制作底节沉井、沉井下沉及接高、沉井封底等。

浮式沉井主要作业内容包括底节沉井制造、底节沉井浮运就位、沉井水中下沉及接高、沉井入河床后的下沉及接高、沉井封底等。

2.1.3质量标准及检验方法
《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003
《铁路混凝土工程施工质量验收标准》TB10424－2010
《高速铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10753—2010
《铁路工程基桩检测技术规程》（TB10218－2008）
2.1.4工艺流程图
图2.17.4-1 就地制作沉井施工工艺流程图
图2.17.4-2 浮式沉井施工工艺流程图
2.19.5工艺步骤及质量控制
一、就地制作沉井
（一）施工准备
主要包括自然条件的调查、物资材料及机具设备的准备、施工设施的准备以及技术准备（沉井设计，交底，测量放样定位）等。

（二）筑岛
1.原地面整平碾压并铺一层厚约 30cm 的石碴，碾压后沿边墙挖 1.1m 深，
2.5m 宽槽（同时在两
边各引一条排水盲沟），将槽底夯实，再分层夯填碎石，第一层厚 10cm，以后每 300cm 一层，碎石顶面粉约 3cm 厚水泥砂浆整平。

2.填筑土模，每 30cm 一层。

分层夯实碾压。

每碾压一层即在同墙下挖 0.6m 宽槽并夯填碎石一层，最后碎石顶面亦粉约 3cm 厚水泥砂浆整平。

要求同一标高的砂浆面任意二点高差不大于 2cm。

3.切除周边土模，用 M4 混合砂浆砌砖并粉面，形成刃脚内模。

砌砖时并予埋拉杆螺栓和墙后分布应力的木板，为使砖砌体能较好地传递沉井压力，水平砖缝应尽量减薄。

（三）模板的制造与安装
1.模板安装前必须精确放线，位置务求准确。

安装允许误差规定如下：（１）模板轴线与设计位置的偏差±１０mm；（２）两模板内侧宽度的误差２５cm 厚墙——±１０mm。

５０cm 厚墙——±２０cm，１００cm 厚墙——±３０mm；（３）沉井全长或全宽误差±５０mm。

2.按设计图留通水孔。

（四）沉井的灌注及下沉
1.沉井分节制作及下沉，一般规定为：第一节混凝土达到７０％强度后灌第二节，第二节混凝土达到７０％强度再灌第三节。

第三节沉井混凝土强度达１００％后开始人工挖土下沉。

为保证沉井刃脚的稳定性，在第一节拆模后，须沿沉井外壁分三层夯填１m 高，２m 宽的土。

施工下沉过程中，如沉井倾斜较大，则应及时纠正。

2.沉井抓泥下沉
当沉井底节和中节砼分别达到设计强度的 100%和 75%时，方可抓（吸）泥下沉沉井。

（1）人工挖土的次序是先挖井孔中央后四周，均衡对称地进行，并根据要求保留土堤。

下沉初期沉井容易偏斜，施工更应注意。

两井孔内泥面高差不应大于1.0 米。

初始阶段配合人工挖土先挖掉隔墙底处，不使隔墙底部支顶在土层上，再从井孔中心向四周均匀扩展，分层对称取土，每层厚度不大于0.5 米。

特别注意沉井下沉中的调平。

防止沉井倾斜而产生位移。

（2）人工无法挖土时，两井孔均匀抓泥，一般情况每 10 斗即换孔。

抓斗在水中抓土时，锅底深度不得低于刃脚踏面下 1.5 米。

根据地质、沉井高差及位移等情况。

值班技术人员决定抓泥措施。

（3）沉井的最大倾斜和位移在下沉过程中不得大于1%，超过时须采取纠偏（正）措施。

为了纠偏采取不均匀堆土或取土时，由值班技术员决定堆土位置及高度，将处理意见报告主管工程师，并经处领导批准方可进行。

（4）值班技术人员必须跟班倒。

建立沉井吸泥下沉记录，每个工作斑均应作好泥面标高、下沉量、倾斜的测量工作，定期观测，沉井在下沉各阶段的位移和扭角。

初沉（沉井重心入土前的下沉阶段）和终沉阶段（由设计高程以上 1.5 米沉至设计高程的下沉阶段）应增加观测次数，填写好记录上报分析。

（5）井孔内抓出的土应填平沉井四周的低洼地，大致平整后，弃土远离，不得堆积，以免土压力不均造成沉井倾斜位移及扭角。

（6）在沉井顶安装好装水的水平塑料软管，以观察沉井倾斜状态。

3.沉井吸泥下沉
（1）吸泥机在吸泥过程中，应处于悬吊状态，根据出泥情况及泥面高程移动，升降其位置，以保证吸泥机的最佳效果。

在吸泥过程中，沉井的最大斜倾和位移均不得大于 1%。

扭角不大于 1 度，超过时须采取纠偏（正）措施。

（2）使用空气吸泥机吸泥，排水量较大，为保证井内外水位平衡，防止翻砂，应设置相应的水泵不断向井内补水。

沉井进入粉细砂层时易塌孔易翻砂，所以在砂粘土及粘砂土中，井内水位必须高出井外 2 米以上。

（3）沉井突然下沉，可能寻致土壁崩塌，引起沉井过大的位移与倾斜。

在正常吸泥情况下如发生沉井下沉速度迟缓，应研究并采取适当措施，不能吸泥过深。

节假日或其它原因停工时，应有专人负责观测，井内水位必须保持与井外水位齐平。

（4）吸泥机应作好长度标记，在砂土中吸泥，吸泥机位置应在孔中心吸，吸泥深度一般应底于刃脚1 米，刃脚处除土泥面应高出刃脚 0.5 米，防止吸泥过快，致使吸泥深度瞬间超过规定。

吸泥时应经
常换点，分层取土，在不纠倾的情况，相邻两井孔泥面高差超过50 厘米吸泥机即应换孔，保持沉井均匀下沉。

（5）由井孔内壁所测得的平均泥面高程与刃脚齐平时，沉井仍不下沉，即停止吸泥，将吸泥机底口提离泥面 2 米以上，然后灌风并停止向井孔内补水。

采用空气幕降低井壁摩阻力的方法使沉井下沉。

严禁排水下沉，若沉井不能下沉可根据实测的土壤安息角情况，报上级单位批准方能增加吸泥深度，再利用空气幕迫使沉井下沉。

（6）防偏及纠偏。

沉井下沉到后期纠偏较难，所以沉井施工应以防偏为主。

在早期下沉时注意边
下沉，边纠偏。

若沉井发生倾斜，纠正倾斜时，一般可采取取土、压重、顶部施加水平力或刃脚下支垫等方法进行。

对空气幕沉井可采取侧压气纠偏。

若倾斜发生在吸泥下沉阶段，应立即停止整体吸泥下沉，在沉井顶面高的一侧刃脚处进行偏吸泥、偏取土，刃脚低的一侧保持不动，尽可能地减少高的一侧的正面阻力，保留低侧沉井孔局部土壤，增大沉井的纠偏力矩，随着高侧的下沉，倾斜即可纠正。

（7）沉井下沉至设计高程以上２米前，应控制井内除土量，注意调平沉井，防止因除土量过大及除土不均，使沉井突然大量下沉而产生较大的偏斜，增加施工中困难。

（8）随时观测沉井周围地面塌陷和开裂状况，并作好记录，每１－２天观测一次，观测点由测量组选定。

4.清基
（1）清基时应根据井内泥面高程确定每层的清基深度，清基应分层进行，每层厚度一般不要超过５０厘米。

（2）清基过程中，值班人员要经常测量井内泥面高程，椐以确定吸泥机插放位置。

（3）沉井达到设计高程，在清基过程中经常用水平仪测量并观察沉井有无下沉、翻砂现象。

若有
应立即停吸，并报告项目总工程师研究，根据实际情况决定是否继续清孔。

（4）清基时沉井内水位只能以补平堰顶为限，应控制井孔除土量，吸泥机减少风量、少量排泥，必要时辅以φ１５０mm 吸泥机进行除泥。

当井内水位低于围堰顶 0.3 米时应停吸，补满水再吸。

（5）清基标准：
①沉井井孔内在靠井壁周围的垂线上，基底面不应高出刃脚高程 0.5 米，在井孔内基底面略形成锅底状，低于刃脚不宜超过 0.5 米。

②隔墙下净空不得少于０.4 米。

③刃脚斜面外露长度不宜小于 1.4 米。

④在每一井孔取出土样，由技术负责人进行校核。

5.沉井底清底完成后，由测量组用测锤测量各点泥面高程，合格后由潜水员下水检查并丈量刃脚处用隔墙下斜面外露长度。

6.在沉井下沉到设计高程，清基后进行沉降观测，待８小时内累计下沉量不大于１０mm 时方可检查、验收、清基质量并进行封底工作。

（五）测量及检查：
1.测量工作是沉井下沉工作的关键一环，因此必须做到每天至少测量一次，当日提供测量资料，施工人员对测量资料要及时分析，及时采取有利于下沉的措施。

2.每次灌注混凝土时，都要在沉井中线上和四角处予埋８个测量标志于混凝土面，施工单位还要在地面沉井四角处予设标志，据以随时观测沉井的下沉动态，遇有可疑情况，随时通知测量组检查。

3.为观测沉井除土后，基底土壤回弹数值，应先在沉井四角和中部埋设测量标杆。

为保证测标不被挖土施工碰撞移动，在挖土时，应注意寻找砂柱，掌握测标位置，应在测标处留土墩，再轻轻逐层剥去上面的砂土，露出测标顶，当标杆顶面全部外露和沉井中间部分时，要分别测量标杆顶面标高和沉井内土面标高，连同埋设测标时的原始标高一起通知设计单位。

4.施工人员应严格执行三检制和工序间交接制，认真把好质量关，对施工中发生的不符合设计要求及施工工艺的现象要坚决纠正制止。

5.各道工序都要做好技术交底工作，每班均有下沉记录，严格执行交接班制度，使每个施工人员都要做到心中有数。

技术人员要做好下沉记录和各项技术资料的整理。

6.每道工序完成之后，均应有相关单位和部门鉴定认可之后方可进行下步工作。

如遇有重大技术问题需及时向总工程师汇报。

二、浮式沉井
（一）施工准备
主要包括自然条件的调查、物资材料及机具设备的准备、施工设施的准备以及技术准备（沉井设计，交底，测量放样定位）等。

（二）沉井底节制造
1.插打平台桩，接装平台安装及起吊扁担梁。

2.底节钢沉井的整体拼装在拼装平台上进行。

拼装方法采用井壁与隔墙同时安装，
3.在拼装平台上先放出墩位、沉井纵横中心线、刃脚及隔墙外轮廓尺寸线及检查线，并放出每一单元的拼接缝线。

如钢壳制造有尺寸误差时，应根据底节和一个中节的试拼资料情况加以综合考虑作适当调整（对称均匀分配）。

4.钢壳刃脚内侧为斜面，拼装时可用枕木垛，或用排架搭设支撑及拆装式钢木结构支撑，具体
方法由现场自定。

5.多壳拼接时各单元间竖向接缝采用焊接短角钢用螺栓临时连接，待全部并箱合拢调整后，才能正式电焊。

6.钢壳制造，拼装允许误差：
单元周长±２ｍｍ，隔仓板位置±１ｍｍ，水平桁架位置及水平肋２ｍｍ，总体拼装直径偏差±４ｍｍ，高度误差±４ｍｍ。

7.井箱的各部位接缝在电焊前应用钢丝刷将施焊处的污泥铁锈清除干净, 焊条应经过烘烤，施焊后应清除焊渣，检查焊缝质量，不符合质量要求的必须重焊并确保焊缝不能漏水。

8.钢壳工地电焊程序：
（１）各层井箱的焊接以沉井中心线划分，对称进行。

（２）在各节钢沉井整体组装已调整好并作临时点焊完成后，每组井箱可内外壁同时施焊，也可先内侧后外侧，竖向焊缝按先下端后上端的施焊程序。

（３）在拼装第二、三节钢壳后，增加了上、下节接缝处水平焊缝，施焊原则：先竖后横，先内后外，即各节钢壳先焊成整体，再用水平焊缝连接，水平焊缝应布置４台焊机同时对称双向施焊。

（４）各节钢壳各拼装焊缝，应进行外观检查与渗透试验，焊缝高度应符合设计图要求。

（５）每节钢壳施焊成整体后应丈量结构尺寸，并记录之以作为上层钢壳调整的依据。

9.水密试验：
底节钢壳井箱各拼接焊缝施焊完毕，应对焊缝用煤油进行逐条检查，煤油渗透检查应在－５℃以上气温下进行，时间不少于２０分钟，对渗漏处应进行补焊。

（三）沉井底节浮运
1.起吊沉井，拆除拦装平台及其支承，沉井入水自浮。

2.安装桩上导向木。

3.吊点略微受力，灌注刃脚０.７m 高混凝土，当吊点受力为零时，沉井呈自浮状态。

（四）沉井底节接高及下沉
1.第二节及以上钢壳在半自浮状态下拼装，拼装顺序同底节钢壳，拼装时用吊点调整沉井重心，保持沉井平稳的状态下进行接高焊接。

拼装时要根据测量河床的局部冲刷深度决定下一步的施工步骤，或直接落入河床，或灌注井壁混凝土下沉及确定上节钢壳是否继续接高。

2.各隔仓内同时对称灌注混凝土，使沉井下沉到稳定深度。

3.各隔仓内同时灌注混凝土时，应计算出已接高部分的钢沉井重量和已灌混凝土重量，扣出入水部分的水浮力后，吊点所承受的吊重和所灌混凝土增加的重量应控制在吊点安全受力范围内来调整吊点下松的尺度。

4.钢沉井井孔内吸泥下沉到水面以上２m 时，接高钢筋混凝土沉井部分，以下钢筋混凝土沉井接高及下沉步骤同就地制作沉井施工工艺。

（五）混凝土沉井接高
1.接高的各节沉井应保证中轴线在同一直线上。

内外模应支承在其下节沉井的预埋件上，内外模之间采用拉杆和撑杆连接牢固。

混凝土施工接缝处应按设计布置接缝钢筋。

2.浇筑井壁混凝土时，按水平分层，层厚不宜超过 30cm。

3.拆模后井壁混凝土外表如有蜂窝麻面缺陷，应及时修补平整。

4.上节沉井的平面尺寸不得大于下节的平面尺寸，井壁的外表面不得向外倾斜。

5.井壁的混凝土强度必须达到设计要求强度时，方可吸泥下沉。

6.井顶防水围堰施工时，应在内侧设置汇水沟，以便将围堰的渗水通过预埋排水管排至井孔内。

7.根据地质资料、河床标高，可采用抓斗冲抓和吸泥配合高压射水取土下沉沉井至稳定标高。

2.17.6施工机械及工艺装备
1.就地制作沉井需要用的施工机械和工艺装备有：钻孔个机械、混凝土搅拌站、混凝土运输车、布料机、钢筋加工机械、模板加工机械、抓泥斗、泥浆泵、空气吸泥机、风压设备、龙门吊机、射水设备、墩旁吊机，以及潜水设备等。

2.浮式沉井需要用到的施工机械和工艺装备有：钢结构施工机械、锚碇系统、抓泥斗、空气吸泥机、风压设备、高压射水设备、浮吊、拖轮、吊机、潜水设备、船舶、水上混凝土工厂等。

2.19.7 作业组织
单个沉井需要的作业人员包括：
1、技术负责人 1 名
2、技术员 4 名
3、装吊工8 名
4、钢筋工 4 名
5、木工 4 名
6、混凝土工8 名
7、试验工 2 名
8、电焊工16 名
9、吊机司机 4 名
10、普工20 名
2.17.9生产效率
砂土：10～30m/台班
砂粘土：8～20m/台班
卵石：1～5m/台班
2.17.10安全生产及环境保护
一、安全生产
⑴应遵照执行《铁路桥涵工程施工安全技术规程》（TB10303-2009）和《桥路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）。

⑵水上工程施工前，应对施工人员进行交底，对水上高空作业应订出具体的施工安全指标，在拆除钢壳拼装平台时，要在吊点受力可靠的情况下进行，必要时增加保险千斤，水上应有工作驳（船）配合拆除工作，这时不允许有不安全的双层作业。

⑶沉井井顶周围须设防护栏杆，沉井顶有效面积很小，禁止推放不必要的什物及施工工具，以防掉落井孔。

⑷沉井顶应设置工作平台，在沉井接高时整体拆除装好。

井孔应满铺脚手板，木脚手板当跨度在3~4m 时，应用 7cm 厚的木板。

不施工的井口应随时铺盖好。

⑸凡参加电焊、气焊或切割的工作人员，应经过专业安全技术考试合格，高空焊接必须由熟练工人承担，除应遵守高空作业安全生产有关规定外，焊件下方及周围的脚手板应注意防火。

⑹沉井在接高及下沉过程中应备用良好的步梯供工作人员上下之用。

禁止手攀模板上的扒钉上下，以免钉脱人摔伤。

井壁电焊作业时，垂挂梯子必须牢靠，脚手板绑孔固定。

⑺吊机应试吊后方可使用，沉井吊点的受力必须控制在安全吊重范围内，其起吊系统应经常检查其可能性，有情况及时反映，不能随意自作主张。

⑻沉井在下沉过程中，吊机应避免与沉井发生连接关系，以免沉井突然下沉造成吊机超载事故。

⑼沉井在吸泥下沉过程中，在井孔边工作的人员应一律配戴安全带，以防坠落井孔，沉井应备有救生设备。

⑽河面大风超过 6 级以上时，若吊机动作困难，应停止工作。

⑾吊机在停止工作时，其所吊的下沉设备如抓泥斗、吸泥机、射水管路，若不能提出井孔，则应吊置井孔中央，以免沉井突然下沉时，压住上述设备，造成吊机超重事故。

⑿不论何种方式下，沉井工作人员一律带安全帽，人工挖土下沉时，井壁内侧应备用四个钢梯，不得在刃脚斜面下停留过久或坐着休息。

⒀人工挖土时，应注意土层的稳定及有无流砂现象，防止涌沙及翻砂。

⒁指挥信号要专人及明确，人工除土时井上井下应密切联系，抓斗上下时，挖土人员应停止作业。

⒂吸泥机的出泥管口应用缆风绳带住，防止摆动。

⒃全部机械、电力设备、起重绳索及滑车等建立正常检查制度并经常维修保养。

⒄建立完善的炸药雷管申请、批准、记录制度，防止滥发、滥用造成意外。

⒅夜间照明设施应良好。

二、环境保护
⑴严格执行国家及地方政府颁布的有关环境保护，水土保持的法规、方针、政策和法令，生产、生活设施按环保要求进行布置随时准备按受监理工程师、业主的环保人员及政府有关环保机构工作人员的检查，认真按照监理工程师的指令办事。

⑵强化环保管理，健全环保管理机制，定期进行环保检查，及时处理违章事宜，并与当地的环保部门建立工作联系，接受社会及有关部门的监督。

⑶加强施工管理工作，严格检查施工机械和施工船舶，防止油料泄漏污染周围环境。

⑷保持工地清洁，控制扬尘，杜绝漏洒材料，施工场地经常洒水，使得附近的农作物，绿叶无扬尘污染。

⑸采取有效的技术手段和管理措施将施工噪声控制到最低程度，当施工工地距居民住宅距离小于150 米，不在夜间安排噪声很大(55db 以上)的机械施工。

⑹在沉井吸泥下沉施工开始前，对施工过程中钻渣及泥浆等废弃物的处理方式及运输，弃置场地等应提出专门的报告，按招标文件的要求，不得污染水源。

⑺施工和生活中产生的废弃物及时集中处理、运至监理工程师及当地环保部门同意的指定地点弃置，不堵塞河流和污染水源。

⑻施工现场设置足够的卫生设施，以保持现场清洁卫生。

⑼在生活、生产区，交通便利处设置显目标语牌，宣传环保知识，警示环保注意事项。