沉井施工

2）刃 脚 井壁下端形如楔状的部分称 为刃脚。其作用是在沉井自重作 用下易于切土下沉。 刃脚底面(踏面)宽度一般为 0.1～0.2m，对软土可适当放宽。 下沉深度大，且土质较硬， 刃脚底面应以型钢(角钢或槽钢) 加强(右图)，以防刃脚损坏。 刃脚内侧斜面与水平面的夹 角一般为大于等于45°。
刃脚构造
2）带钢气筒的浮运沉井
5.4
沉井的施工
沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中筑岛 及浮运沉井三种。 5.4.1 旱地沉井施工
大型沉井下沉施工中
1、挖基坑及基础处理 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。
3、浮运沉井的构造 1）不带气筒的浮运沉井 不带气筒的浮式沉井适应于水深较浅、流速不 大、河床较平、冲刷较小的自然条件。一般在岸边 制造，通过滑道拖拉下水，浮运到墩位，再接高下 沉到河床。这种沉井可用钢、木、钢筋混凝土、钢 丝网及水泥等材料组合。
钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空 心井壁沉井，这是制造浮运沉井较好的方法，具 有施工方便、节省钢材等优点。 沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢丝网 水泥制成。
3）砖石沉井：这种沉井适用于深度浅的小型 沉井，或临时性沉井。例如，房屋纠倾工作井，即 用砖砌沉井，深度约4～5m。
4）竹筋混凝土沉井：沉井在下沉过程中受力较 大因而需配置钢筋，一旦完工后，它就不再承受多 大的拉力，因此，在南方产竹地区，可以采用耐久 性差但抗拉力好的竹替部分钢筋来承受下沉阶段过 程中拉力。 我国南昌赣江大桥等曾用这种沉井。在沉井分 节接头处及刃脚仍用钢筋。
井壁必须具有足够的强度和一定的厚度。 根据井壁在施工中的受力情况，可以在井壁内 配置竖向及水平向钢筋，以增加井壁强度。 井壁厚度按下沉需要的自重，本身强度以及便 于取土和清基等因素而定，一般为0.80～1.50m，为 便于绑扎钢筋及浇筑混凝土，其厚度不宜小于0.4m。 钢筋混凝土薄壁沉井可不受此限制。井壁的混凝土 强度等级不低于C15。
沉井的入土深度： 根据上部结构、水文地质条件及各土层的承 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 一般沉井构造上主要由井壁、刃脚、隔墙、 井孔、凹槽、射水管、封底和盖板等组成。
1）井 壁 井壁是沉井的主要部分。它在沉井下沉过程 中起挡土、挡水及利用本身重量克服土与井壁之 间的摩阻力的作用。 当沉井施工完毕后，它就成为基础或基础的 一部分而将上部荷载传递给地基。

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
沉井可以按以下方法进行分类： 1）按施工方法分类 2）按沉井形状分类 3）按沉井所用材料分类。
1、按沉井的施工方法分类 按施工方法分为：一般沉井和浮运沉井。 一般沉井：指就地制造下沉的沉井，这种沉井 是在基础设计的位置上制造，然后挖土靠沉井自重 下沉。如基础位置在水中，需先在水中筑岛，再在 浮式沉井：在深水地区筑岛有困难或不经济， 或有碍通航当河流流速不大时，可采用岸边浇筑浮 运就位下沉的方法，这类沉井称为浮运沉井或浮式 沉井。
钢板围堰
7、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。
圆端形沉井： 1）控制下沉、受力条件、阻水冲刷均较矩形 者有利； 2）但沉井制造较复杂。对平面尺寸较大的沉 井，可在沉井中设置隔墙，使沉井由单孔变成双孔 或多孔。
矩形沉井： 1）具有制造简单，基础受力有利的优点，常 能配合墩台(或其他结构物)底部平面形状。 2）四角一般做成圆角，可有效改善转角处的 受力条件，减缓应力集中现象，以降低井壁摩阻力 和避免取土清孔的困难。 3）矩形沉井在侧压力作用下，井壁受较大的 挠曲力矩； 4）在流水中阻水系数较大，冲刷较严重。
第二节沉井的制作
沉井下沉中
沉井隔墙钢筋的绑扎
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，围堰的平面尺寸略大 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。
刃脚高度视井壁厚度、便于抽除垫木而定， 一般当沉井湿封底时，取1.5m左右；干封底时， 取0.6m左右。由于刃脚在沉井下沉过程中受力 较集中，故刃脚宜采用C20以上的钢筋混凝土 制成。
3）隔 墙 沉井平面尺寸较大，也即井壁跨径较大时，应 在沉井内设置隔墙，以加强沉井的刚度，使井壁的 挠曲应力减小，其厚度一般小于井壁。 隔墙底面应高出刃脚底面0.5m以上，避免隔墙 下的土顶住沉井而妨碍下沉。也可在刃脚与隔墙联 结处设置埂肋加强刃脚与隔墙的连结。 如为人工挖土，在隔墙下端应设置过人孔，便 于工作人员井孔间往来。
2）钢筋混凝土沉井： 这种沉井的抗拉及抗Fra Baidu bibliotek 能力较好，下沉深度可以很大(达数十米以上)。 当下沉深度不很大时，井壁上部用混凝土，下 部(刃脚)用钢筋混凝土，在桥梁工程中得到较广泛 的应用。 当沉井平面尺寸较大时，可做成薄壁结构，沉 井外壁采用泥浆润滑套，壁后压气等施工辅助措施 就地下沉或浮运下沉。 此外，钢筋混凝土沉井井壁隔离墙可分段(块) 预制，工地拼接，做成装配式。
2、按沉井平面形状分类 常用的有圆形、圆 端形和矩形等。 根据井孔的布置方 式，又有单孔、双孔及 多孔的分别。
沉井平面形式 a)单孔沉井；b)双孔沉井；c)多孔沉井
圆形沉井： 1）沉井在下沉过程中易控制方向； 2）能保证其刃脚均匀地支承在土层上； 3）井壁受力均匀，承受水平土压力和水压力性 能良好。
8、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、先低后高依次浇筑。封底一般为素 混凝土。
9、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。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。
井外抽出。 抽垫顺序为：先内壁，再短边，最后长边。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。
4、除土下沉 沉井宜采用不排水除土下沉，稳定的土层中也可采用 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称除土， 并随时注意沉井正位，保持竖直下沉，无特殊情况不宜采 用爆破施工。
沉井法的应用范围
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、顶管的工作井和接 收井等。 （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，且与其他基础方案相比 较为经济合理； （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； （3）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。
阶梯式沉井 阶梯式沉井的台阶宽度约为100～200mm。 鉴于沉井所承受的土压力与水压力，均随深 度而增大。为了合理利用材料，可将沉井的井壁 随深度分为几段，做成阶梯形。 下部井壁厚度大，上部井壁厚度小，因此， 这种沉井外壁所受的摩擦阻力可以减小，有利于 下沉。
4、 按沉井所用材料分类 按沉井所用材料分主要有素混凝土沉井、钢筋 混凝土沉井、砖石沉井、竹筋混凝土沉井和钢沉井 等。 1）素混凝土沉井：素混凝土沉井的特点是抗 压强度高，抗拉能力低，因此这种沉井宜做成圆形， 并适用于下沉深度不大(4～7m)的软土层中。
6）射水管 当沉井下沉深度大，穿过的土质又较好，估计 下沉会产生困难时，可在井壁中预埋射水管组。射 水管应均匀布置，以利于控制水压和水量来调整下 沉方向。一般水压不小于600kPa。如使用泥浆润滑 套施工方法时，应有预埋的压射泥浆管路。
7）封底和盖板 沉井沉至设计标高进行清基后，便浇筑 封底混凝土。混凝土达到设计强度后，可从 井孔中抽干水井填满混凝土。如井孔中不填 料或仅填以砂砾则须在沉井顶面筑钢筋混凝 土盖板。
2、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。
1-内模；2-外模；3-立柱；4-角钢； 5-垫木；6-砂垫层
首节沉井制作
首节沉井制作
3、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、对称、同步地向沉
4）井孔 井孔是挖土排土的工作场所和通道。 井孔尺寸应满足施工要求，宽度(直径)不 宜小于3m。井孔布置应对称于沉井中心轴， 便于对称挖土使沉井均匀下沉。
5）凹 槽 凹槽设在井孔下端近刃脚处，其作用是 使封底混凝土与井壁有交好的接合，封底混 凝土底面的反力更好的传给井壁(如井孔全部 填实的实心沉井也可不设凹槽)。凹槽深度约 0.15～0.30m，高约1.0m。
封底混凝土是传递墩（台）全部荷载于地 基的承重结构，这就要求封底混凝土有一定的 厚度(可由应力验算决定)，其厚度根据经验也 可取不小于井孔最小边长的1.5倍。封底混凝 土顶面应高出刃脚根部不小于0.5m，并浇灌到 凹槽上端。 封底混凝土标号对岩石地基用C15；一般 地基用C20。 盖板厚度一般为1.5～2.0m。井孔中充填 的混凝土，其强度等级不应低于C10
5）钢沉井：钢沉井由钢材制作，强度高、质量 轻、易于拼装、适于制造空心浮运沉井，但用钢量 大，国内应用较少。
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。
沉井法施工
同济大学浙江学院 张广兴讲师
一
概 述
1、沉井法施工的概念
沉井是带刃脚的井筒状结构物(如图)。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。
图1
沉井下沉示意图
图2
沉井基础
2 沉井法施工的特点及应用范围
3、按沉井立面形状分类
主要有柱形、锥形及阶梯形等。采用形式应 视沉井需要通过的土层性质和下沉深度而定。
土软，浅
土较密，深
土密，深
柱形沉井 它在下沉过程中不易倾斜，井壁接长较简单，模 板可重复使用。故当土质较松软，沉井下沉深度不大， 可以采用这种形式。
锥形沉井 井壁可以减少土与井壁的摩阻力，其缺点是施工 较复杂，消耗模板多，同时沉井下沉过程中容易发生 倾斜。 故在土质较密实，沉井下沉深度大，要求在不太 增加沉井本身重量的情况下沉至设计标高，可采用这 类沉井。 锥形式的沉井井壁坡度一般为1/20～1/40。




优点： (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)； (2)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； (4)内部空间可进一步利用。 缺点： (1)施工工期较长； (2)施工技术要求高； (3)施工中易出现流砂，造成沉井倾斜或下沉困难。