沉井基礎(chǔ)施工

沉井基礎(chǔ)施工一

概述沉井接高下沉抽墊挖土下沉封底制作第一節(jié)沉井1.1沉井的基本概念一般沉井浮運(yùn)沉井類型一般沉井的施工過(guò)程（常用）一般沉井（1）整體剛度大，承載力較高，穩(wěn)定性好。（2）適用土質(zhì)范圍廣（如淤泥、砂土、黏土等）。（4）施工所引起的周圍土層變形小，對(duì)鄰近建筑物可近接施工。1.2特點(diǎn)（5）同時(shí)可擋土(擋土結(jié)構(gòu))和擋水（圍堰），簡(jiǎn)化了施工過(guò)程。（1）可用于橋梁基礎(chǔ)、地下泵房、水池、油庫(kù)、礦用豎井、大型設(shè)備基礎(chǔ)及建筑物基礎(chǔ)。（6）施工工期較長(zhǎng)，技術(shù)要求較高，會(huì)遇到下沉困難、傾斜等問(wèn)題。（3）埋置深度大。1.3適用范圍（2）上部荷載大，良好持力層埋置較深；沖刷大，或有大卵石無(wú)法采用其他深基礎(chǔ)；河水較深，施工圍堰較困難。沉井平面長(zhǎng)69m，寬51m，下沉深度為58m，相當(dāng)于9個(gè)半籃球場(chǎng)大的20層高樓埋進(jìn)地下。世界上最大的沉井——江陰長(zhǎng)江公路大橋錨碇基礎(chǔ)國(guó)內(nèi)最大的水中沉井基礎(chǔ)（泰州長(zhǎng)江大橋）（58m44m）二

沉井基礎(chǔ)類型及構(gòu)造1.按施工方法分類一般沉井：設(shè)計(jì)位置上制造，就地挖土下沉。水淺、流速小時(shí)采用。浮運(yùn)沉井：岸邊制造，浮運(yùn)到位下沉。水深、流速大、有通航要求時(shí)。2.按材料分類混凝土沉井鋼筋混凝土沉井竹筋混凝土沉井鋼沉井3.按幾何形式圓形矩形圓端形單孔雙孔多孔2.1分類雙壁鋼殼底節(jié)浮式沉井4.按剖面形狀2.2一般沉井的構(gòu)造柱形階梯形錐形柱形階梯形錐形井壁刃腳內(nèi)隔墻井孔凹槽射水管組封底頂板刃腳2.3浮運(yùn)沉井的構(gòu)造帶鋼氣筒的浮運(yùn)沉井雙壁浮運(yùn)沉井帶氣筒的浮運(yùn)沉井帶臨時(shí)性井底的浮運(yùn)沉井三

沉井的施工（一般沉井）1.平整場(chǎng)地2.制作第一節(jié)沉井3.拆模及抽墊4.挖土下沉5.接高沉井6.設(shè)置井頂防水圍堰7.基底檢驗(yàn)和處理8.沉井封底9.井孔填充和頂板澆注3.1施工過(guò)程墊木布置制作第一節(jié)沉井封底沉井接高下沉抽墊挖土下沉挖土下沉一、筑島沉井施工

根據(jù)土質(zhì)、水流和風(fēng)浪情況，筑島分為無(wú)圍堰的土島和有圍堰的筑島(圖4—39)。土島適于淺水、流速不大的場(chǎng)所，其外側(cè)邊坡不應(yīng)陡于1：2。底節(jié)沉井預(yù)制包括：場(chǎng)地整平夯實(shí)、鋪設(shè)墊木、立沉井模板及支撐、鋼筋扎焊、澆砼等刃腳下應(yīng)滿鋪墊木。一般常使用長(zhǎng)短兩種墊木相間布置，在刃腳的直線段應(yīng)垂直鋪設(shè)，圓弧部分應(yīng)徑向鋪設(shè)。墊木布置示意見(jiàn)圖4—40。沉井接高時(shí)應(yīng)注意：各節(jié)沉井的豎向中軸線應(yīng)與第一節(jié)的重合，外壁應(yīng)豎直平滑；要保證各節(jié)砼間緊密接合；立接高沉井模板時(shí)，不宜直接支撐于地面上，以免沉井因自重增加產(chǎn)生不均勻下沉，致使新澆筑的砼發(fā)生裂縫。沉井下沉前的抽墊木是沉井施工中的重要工序之一。拆除墊木必須在沉井砼已達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可抽墊。抽墊的原則是：以固定墊木為中心，由遠(yuǎn)到近，先短邊后長(zhǎng)邊，最后撤四根固定墊木。四根固定墊木的位置是根據(jù)沉井支承點(diǎn)和跨中拉應(yīng)力相等原則確定的。抽墊的順序是：

⑴先拆內(nèi)模

⑵拆外模

⑶拆隔墻下支撐和底模

⑷撒隔墻下的墊木

⑸撤井壁下的墊木。

如圖4—41所示，分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步地進(jìn)行。墊木抽出后應(yīng)立即用砂或碎石分層回填夯實(shí)，不得在墊木下墊塞木塊、石塊。拆除土模時(shí)，不得先挖沉井外圍的土，應(yīng)清除刃腳斜面及隔墻底面粘附的殘留物。必須制定出詳細(xì)的操作工藝流程和嚴(yán)密的組織措施。

沉井下沉主要是通過(guò)從井孔除土，消除刃腳正面阻力及沉井內(nèi)壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。井內(nèi)挖土方法視土質(zhì)情況而定，一般分為排水挖土下沉和不排水挖土下沉兩種。

在穩(wěn)定性較好且滲水量不大的土層中(每m2沉井面積滲水量小于1.0m3／h)，抽水時(shí)不會(huì)發(fā)生翻砂現(xiàn)象，可采用排水挖土下沉，否則應(yīng)采用不排水挖土下沉方法(圖4—42)。不排水開(kāi)挖下沉的挖土方法，一般宜采取抓泥、吸泥、射水交替或聯(lián)合作業(yè)。必要時(shí)可輔以其他措施，

諸如壓重、高壓射水、炮震、降低井內(nèi)水位減小浮力以增加自重，用泥漿潤(rùn)滑套或空氣幕等方法。五、沉井基礎(chǔ)檢驗(yàn)沉井下沉進(jìn)度隨沉井入土深度、地質(zhì)情況、沉井大小及形狀、施工機(jī)具設(shè)備能力大小及選擇適宜的施工方法等情況而異，其變化幅度很大，特別是土質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，影響更大。根據(jù)部分沉井下沉統(tǒng)計(jì)如下：1.平均綜合下沉進(jìn)度：

筑島沉井自抽墊下沉至沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高、浮式沉井自落入河床至沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高的全部作業(yè)時(shí)間內(nèi)，其平均綜合下沉進(jìn)度為：砂土中0.3～0.4m／d；卵石中0.15～0.25m／d；砂粘土及粘砂土互層中0.20～0.30m／d；粘土中0.10～0.20m／d。2.各工序耗用時(shí)間：

對(duì)下沉總延續(xù)時(shí)間為100％；接筑圬工及養(yǎng)護(hù)時(shí)間為30％～35％；安裝防水圍堰時(shí)間為10％～15％；下沉作業(yè)時(shí)間為50％～60％。糾正沉井傾斜和位移應(yīng)按下述規(guī)定進(jìn)行：1.糾偏前，應(yīng)先摸清情況，分析原因，然后采取相應(yīng)措施。如有障礙物，應(yīng)首先排除。2.糾正傾斜時(shí)，可采用偏除土、偏壓重、頂部施加水平力或刃腳下支墊等方法。3.糾正位移時(shí)，如沉井傾斜方向有利于糾正位移時(shí)，則繼續(xù)下沉，待沉井底面中心接近墩位設(shè)計(jì)中心，再糾正傾斜；如沉井垂直或傾斜方向不利于糾正位移時(shí)，則沉井應(yīng)先調(diào)整至有利方向傾斜下沉，直至沉井符合要求。對(duì)沉井施工的全過(guò)程應(yīng)進(jìn)行階段檢驗(yàn)，并填寫(xiě)隱蔽工程檢查記錄。

4.1沉井尺寸的確定（1）

橋墩截面沉井平面形狀及尺寸。（2）土層情況及荷載大小沉井埋深沉井高度。（3）水、土壓力及井壁摩擦力井壁厚度、井孔尺寸、內(nèi)墻厚度。（4）刃腳受力刃腳的形狀和尺寸。（5）水壓力及土反力封底混凝土厚度。四沉井的設(shè)計(jì)與計(jì)算（6）確定頂板厚度。4.2施工過(guò)程的設(shè)計(jì)與檢算（1）沉井的下沉能力驗(yàn)算（4）底節(jié)沉井驗(yàn)算（2）刃腳受力計(jì)算（3）井壁受力計(jì)算（5）混凝土封底及頂板計(jì)算1．沉井的下沉能力驗(yàn)算沉井自重（扣除浮力）下沉總阻力下沉系數(shù)下沉總阻力=側(cè)面總摩阻力+刃腳踏面的阻力（1）側(cè)面總阻力入土總深度平均摩阻力（2）刃腳踏面的阻力刃腳踏面的阻力=刃腳踏面面積×地基承載力減少井壁摩阻力的方法（1）高壓射水（2）泥漿套（3）空氣幕泥漿套側(cè)阻力分布2.刃腳受力計(jì)算豎向向外撓曲向內(nèi)撓曲1）豎向刃角受力水平方向撓曲荷載分配系數(shù)看作固定于刃腳根部的懸臂梁。2）水平方向看作水平框架。刃腳斜面部分的高度支承于隔墻間的井壁最大跨度支承于隔墻間的井壁最小跨度向外撓曲地基土反力水、土壓力（1）向外撓曲最不利位置1）入土1m。2）選擇不同的下沉深度。受力計(jì)算（取單位寬度）1）外側(cè)土、水壓力a.“土水分算”，土壓力按朗肯主動(dòng)土壓力計(jì)算（采用浮重度）。b.乘以水平荷載分配系數(shù)進(jìn)行荷載分配。合力作用位置2）土的豎向反力單位周長(zhǎng)沉井的自重單位寬度摩阻力3）摩阻力摩阻力4）刃腳自重井壁厚度5）計(jì)算并配置外壁受彎鋼筋。取小值（2）向內(nèi)撓曲向內(nèi)撓曲1）下沉到設(shè)計(jì)深度且刃腳下的土被掏空時(shí)。2）受力計(jì)算參見(jiàn)向外撓曲時(shí)。（3）水平受力計(jì)算1）下沉到設(shè)計(jì)深度且刃腳下的土被掏空時(shí)。2）沉井所受荷載為3）計(jì)算彎矩等內(nèi)力，根據(jù)彎矩配置水平鋼筋。3）計(jì)算并配置內(nèi)側(cè)豎向受彎鋼筋。3．井壁受力計(jì)算水平受力計(jì)算豎向拉應(yīng)力驗(yàn)算沉井下部懸空，由井壁摩擦力支承，并由此因自重在井壁內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力。（1）豎向受拉計(jì)算由平衡條件，得拉力解得（2）水平受力計(jì)算1）下沉到設(shè)計(jì)深度且刃腳下的土被掏空時(shí)。據(jù)此沿井壁縱向配置抗拉鋼筋。2）取各節(jié)最下面的1m以土、水壓力計(jì)算內(nèi)力。底節(jié)還應(yīng)計(jì)入刃腳傳來(lái)的水平剪力作為荷載。3）按水平框架計(jì)算彎矩等內(nèi)力。4）按彎矩配置水平受彎鋼筋。4．沉井底節(jié)計(jì)算排水挖土下沉(最有利)不排水挖土下沉（最不利）（1）井壁豎向拉裂計(jì)算1）排水挖土下沉、不排水挖土下沉?xí)r按不同的支承方式計(jì)算。2）拉應(yīng)力超過(guò)混凝土抗拉強(qiáng)度時(shí)，或加大底節(jié)沉井高度，或配筋。（2）內(nèi)隔墻豎向拉裂計(jì)算（內(nèi)隔墻跨度較大時(shí)）5．混凝土封底及頂板計(jì)算抗彎抗剪（1）封底混凝土計(jì)算計(jì)算內(nèi)容計(jì)算荷載空心沉井：通車后產(chǎn)生的最大地基反力。實(shí)心沉井：沉井自重產(chǎn)生的地基反力及水壓力。（2）頂蓋計(jì)算計(jì)算跨中最大彎矩并驗(yàn)算抗壓強(qiáng)度。1）墩身底面支承于井壁和隔墻時(shí)2）墩身底面位于井孔內(nèi)時(shí)除進(jìn)行1）外，還有計(jì)算墩臺(tái)邊緣處頂蓋截面的彎矩和剪力。4.3使用條件下的沉井基礎(chǔ)檢算（1）沉井埋深較小時(shí)可按淺基礎(chǔ)計(jì)算，偏于安全。（2）埋深較大時(shí)按剛性深基礎(chǔ)（h2.5）計(jì)算，需考慮側(cè)面土體的橫向抗力。1.沉井底持力層為土層或風(fēng)化巖石（1）井側(cè)土的抗力轉(zhuǎn)動(dòng)中心沉井水平位移沉井轉(zhuǎn)角水平抗力（2）井底的土反力豎向荷載和沉井自重豎向地基系數(shù)（1）水平力2.平衡方程（2）彎矩（對(duì)井底中心）井底反力產(chǎn)生的彎矩3.轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)動(dòng)中心位置①、②聯(lián)立求解后，得4.井身彎矩①②計(jì)算寬度2.沉井下端嵌入巖石假設(shè)轉(zhuǎn)動(dòng)中心位于底端，則轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)角水平抗力井身彎矩令y0=h，由前述轉(zhuǎn)角和彎矩計(jì)算公式得到由水平方向平衡方程得到井底水平反力3.驗(yàn)算（1）基底壓應(yīng)力（《鐵路橋基規(guī)范》）（2）側(cè)面水平抗力按朗肯土壓理論計(jì)算樁側(cè)土壓力以y=h/3及y=h處為驗(yàn)算截面，則有（3）墩臺(tái)頂面水平位移驗(yàn)算沉井轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的水平位移墩身?yè)锨a(chǎn)生的水平位移被動(dòng)、主動(dòng)土壓力

例

一單線鐵路橋梁位于平坡直線地段，其中某墩為圓端形，墩底截面寬3.5m，長(zhǎng)6.8m，墩底標(biāo)高為-0.3m，擬采用沉井基礎(chǔ)，沉井底標(biāo)高為-16.30m，沉井自重14000.8kN，若計(jì)浮力作用，沉井自重為7910kN。該橋墩墩址處河床標(biāo)高0.00m，最低水位0