沉井與沉管法施工-沉井法施工

沉井與沉管法施工——沉井法施工第1頁/共56頁第一節(jié)沉井法施工第二節(jié)沉管隧道施工技術(shù)第七章沉井與沉管法施工第2頁/共56頁第一節(jié)沉井法施工第3頁/共56頁第4頁/共56頁一.沉井類型與構(gòu)造沉井：無蓋無底筒狀構(gòu)筑物，磚砌、鋼結(jié)構(gòu)、鋼混凝土。先挖基坑，在墊層上制作沉井筒，在井筒保護(hù)下挖土，隨著土體挖深，沉井在自重作用下逐漸下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再澆注底板、內(nèi)部結(jié)構(gòu)和頂蓋。第5頁/共56頁從沉井制作，到沉井下沉，最后完成地下結(jié)構(gòu)的工藝過程稱為沉井法施工。第6頁/共56頁(1)埋深大；

(2)整體性好；

(3)承載力高；

(4)對(duì)鄰近建筑物影響??；

(5)充分利用地下空間等特點(diǎn)；

(6)施工時(shí)具有擋水或擋土等作用；但施工工期較長，沉井下沉遇障或遇流砂等都會(huì)給施工帶來困難。

沉井的特點(diǎn)第7頁/共56頁上部荷載較大，表層地基承載力不足，而在一定深度下有較好的持力層，且與其他基礎(chǔ)方案相比較為經(jīng)濟(jì)合理；在山區(qū)河流中，雖土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工；巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深，采用擴(kuò)大基坑施工圍堰有困難。沉井最適合在不太透水的土層中下沉，這樣易于控制沉井下沉方向，避免傾斜。一般下列情況可考慮采用沉井基礎(chǔ)：第8頁/共56頁沉井可用于深基礎(chǔ)的施工，如墩臺(tái)、重型廠房和各種構(gòu)筑物的基礎(chǔ)，井孔內(nèi)可用混凝土或砂礫填實(shí)以增加壓重。沉井可作為盾構(gòu)法隧道施工和頂管法施工的工作井和接收井、通風(fēng)井和排水泵房井等，也可作為市政工程的排水泵房、自來水廠的取水口等。大型沉井可用于地下空間開發(fā)利用，如地下工廠、車間、地下車庫、地下娛樂場所等；大型浮運(yùn)沉井可用來建造海上石油開采平臺(tái)。第9頁/共56頁①混凝土沉井②鋼筋混凝士沉井③鋼殼沉井（1）按建筑材科分類≮3m沉井的分類第10頁/共56頁單孔圓沉井、單孔方形沉井、多孔方形沉井、多孔橢圓形沉井、多排多孔沉井。（2）按平面形狀和內(nèi)部構(gòu)件的布置分類第11頁/共56頁圓形沉井

圓形有良好受力性能，故通常都采用單孔圓形沉井，直徑最大可達(dá)80m。第12頁/共56頁矩形沉井矩形沉井只有平面尺寸較小時(shí)才做成單孔的。當(dāng)邊長大于20m時(shí)，應(yīng)增加底框架、頂框架或采用內(nèi)隔墻分成多孔沉井，以加強(qiáng)沉井結(jié)構(gòu)的剛度。第13頁/共56頁圓端形沉井第14頁/共56頁單排孔沉井邊長大于20m的單孔沉井整體剛度不足，必要時(shí)可在中間加內(nèi)隔墻框架，形成單排孔沉井。第15頁/共56頁多排多孔沉井在沉井內(nèi)設(shè)置幾道縱橫交叉的內(nèi)隔墻，使沉井成為剛度較好的空間結(jié)構(gòu)，每個(gè)井孔內(nèi)可設(shè)置底梁。該類沉井挖土和下沉工作可以較均衡地進(jìn)行，有利于均勻下沉，適于平面尺寸大而重量大地下建筑物。第16頁/共56頁將沉井在工廠內(nèi)做好，在水中浮運(yùn)到施工現(xiàn)場，沉放在地基上浮運(yùn)沉井第17頁/共56頁沉井基本構(gòu)造：刃腳、井壁、隔墻、取土孔、底框架、頂板、底板組成。沉井的構(gòu)造第18頁/共56頁井壁作用：施工中用作圍堰，承受土、水壓力下沉?xí)r作為重量(靠自重克服井壁與土之間的摩阻力)施工完畢后，作為基礎(chǔ)或基礎(chǔ)的一部分承擔(dān)荷載厚度：0.80~1.5m且≥

0.4m

砼：≥

C15第19頁/共56頁刃腳作用：下沉?xí)r切土砼：≥

C20刃腳是受力最集中的部分，刃腳底部為踏面，通常寬度10-20cm；刃腳內(nèi)側(cè)為一傾面，通常傾角為45°左右。第20頁/共56頁第21頁/共56頁內(nèi)隔墻1井壁

2頂蓋和封底

3隔墻

4刃腳

5凹槽

6射水管

7井孔圖

0.5m作用：加強(qiáng)沉井剛度分隔井孔，控制沉降及糾傾內(nèi)隔墻的間距一般不大于5~6m，厚度一般為0.5~1.0m一般要求隔墻底高出刃腳底面0.5~1.0m

第22頁/共56頁封底及頂蓋封底厚由計(jì)算確定，頂面突出刃腳根部不小于0.5m，并達(dá)凹槽上端，砼強(qiáng)度一般地基C20，巖石地基C15。頂蓋厚一般1.5～2.0m，井孔充填砼時(shí)砼應(yīng)≥C10。沉井頂部澆注鋼筋砼頂蓋，承托上部結(jié)構(gòu)。

第23頁/共56頁作用：使封底混凝土底板嵌入井壁，增強(qiáng)井壁與底板的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度的作用制做要求：凹槽深0.15—0.25m，高1.0m左右，距刃角1.5m以上。凹槽第24頁/共56頁在松軟地層中下沉的沉井，底梁及其框架的設(shè)置還有防止沉井“突沉”的功能，并便于糾扁，分格分塊封底。在大型沉井中為了增加沉井下沉過程中的整體剛度，可在沉井底部增設(shè)底梁，并與井壁一起構(gòu)成底框架，以增加沉井施工下沉階段和使用階段的整體剛度。有的沉井高度較大，常在井壁不同高度設(shè)置若干道橫梁、大梁，組成水平框架，以減少井壁的跨度，使整個(gè)沉井結(jié)構(gòu)布置合理、經(jīng)濟(jì)?？v橫底梁不宜過多，以免增加結(jié)構(gòu)造價(jià)，施工費(fèi)時(shí)，增大土層阻力，影響下沉。底梁和框架第25頁/共56頁二.沉井施工工藝第26頁/共56頁砂墊層承墊木第二節(jié)沉井底節(jié)沉井第27頁/共56頁第28頁/共56頁煤渣片石素混凝土鋼筋混凝土第29頁/共56頁1.整平場地土質(zhì)較硬：清除雜物在整平場地上鋪不小于0.5m的砂墊層土質(zhì)較軟：夯實(shí)或換土夯實(shí)沉井施工打樁、開挖、搭臺(tái)、鋪砂墊層第30頁/共56頁砼墊層第31頁/共56頁刃腳踏面處對(duì)稱鋪設(shè)墊木

放置刃腳角鋼

支模綁扎鋼筋，澆注第一節(jié)沉井砼沉井施工2.制造第一節(jié)沉井鋪承墊木第32頁/共56頁刃腳斜面鋼筋第33頁/共56頁待砼強(qiáng)度達(dá)到70%，拆模。達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽墊木。

分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步(1)順序：先內(nèi)墻，后短邊，最后長邊。(2)撤完一根墊木后，應(yīng)立即回填砂土搗實(shí)抽墊木注意沉井施工3.拆模及抽墊第34頁/共56頁4.挖土下沉排水下沉：不排水下沉：土層性質(zhì)穩(wěn)定，不會(huì)產(chǎn)生流砂時(shí)人工或機(jī)械開挖(高壓水槍沖土為泥)抓土斗或水力吸泥機(jī)水下出土井內(nèi)水位高于井外水位1~2m吸泥機(jī)吸出井外井內(nèi)除土:中部均勻、對(duì)稱刃腳分層取土棄土盡量遠(yuǎn)離沉井，防止偏壓，造成沉井偏斜沉井施工第35頁/共56頁沉井挖土下沉第36頁/共56頁第37頁/共56頁大型沉井下沉施工中第38頁/共56頁沉井不排水挖土下沉第39頁/共56頁沉井鉆吸法挖土下沉第40頁/共56頁中心島式下沉適用于面積較大的圓形沉井，需用兩臺(tái)設(shè)備對(duì)稱均衡挖土。先沿井壁內(nèi)側(cè)挖槽，槽內(nèi)充滿泥漿，沉井在槽內(nèi)下沉，而中心部位的土體暫不挖除-形成“中心島”；當(dāng)沉井到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，將槽內(nèi)的泥漿置換固化，再在井底部位壓密注漿封閉，最后挖除“中心島”部分的土體。第41頁/共56頁5.接高井筒第一節(jié)沉井頂面下沉至距地面還剩1~2m時(shí)，應(yīng)停止挖土下沉，然后立模澆注，接長井壁及內(nèi)隔墻，再接現(xiàn)沉沉井施工6.筑井頂圍堰（沉井頂面低于地面或水面）7.地基檢驗(yàn)和處理檢驗(yàn)地基土質(zhì)情況，場地是否平整，對(duì)地基進(jìn)行必要的處理，保證井底地基盡量平整，浮土及軟土清除干凈，使封底砼、沉井及地基緊密連接。第42頁/共56頁８．沉井基礎(chǔ)處理將超挖部分用煤渣填充夯實(shí)，在刃腳四周填以毛石，然后用素混凝土封底。沉井施工第43頁/共56頁9.封底、充填井孔及澆筑頂蓋封底時(shí)：排水下沉沉井，滲水量上升速度≤6mm/min，且無流砂現(xiàn)象，采用干封底；否則須采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土灌注順序：先周圍后中間、先低后高沉井施工第44頁/共56頁封底分為濕封底和干封底兩種：濕封底即是水下混凝土封底，干封底是為了減少水壓力對(duì)封底混凝土的作用，需建置集水井排水。第45頁/共56頁（1）干封底沉井封底有干封底和濕封底兩種：干封底能保證混凝土的準(zhǔn)確厚度及表面平整，節(jié)省材料，保證質(zhì)量。設(shè)備簡單，進(jìn)度快，省去后續(xù)清理及抽水工作，所以應(yīng)優(yōu)先采用。灌注封底混凝土?xí)r在沉井內(nèi)留一集水井，有涌水立即抽干，濕混凝土灌注應(yīng)從四角處開始，逐漸向中央推移?；炷僚c集水井口預(yù)留鑄鐵管(抽水用)，空隙填C20混凝土，待混凝土底板達(dá)70％設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，封閉管口。第46頁/共56頁（2）濕封底水下灌注混凝土采用豎管灌注法。水下混凝土封底是利用井內(nèi)灌水重量克服流砂的涌入，封底混凝土在水下灌注，注意封底混凝土的質(zhì)量。封底后井內(nèi)水排走，澆注鋼筋混凝土底板。在底板參與受力之前的期間，封底混凝土要承受沉井井底地下水的浮力，故應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和重量。水下封底后，應(yīng)檢查封底混凝土質(zhì)量，灌筑鋼筋混凝土底板前，應(yīng)鑿去表層浮漿。第47頁/共56頁三.沉井下沉中的問題處理及環(huán)境保護(hù)1.流砂處理措施：采用井點(diǎn)降水及不排水除土，或向井內(nèi)回灌水原因：土質(zhì)為粉、細(xì)砂層土中動(dòng)水壓力的水頭梯度大于臨界值第48頁/共56頁2.沉井下沉困難原因：沉井外壁的摩擦阻力過大刃腳下遇障礙物處理措施：增加沉井自重減小井壁摩阻力接高沉井，增加自重頂部壓重物降低井內(nèi)水位，減小沉井所受浮力立面設(shè)計(jì)成階梯形、臺(tái)階形井壁外高壓射水安放炸藥，利用炮震使沉井下沉采用空氣幕或泥漿套第49頁/共56頁3.突沉原因：處理措施：井壁摩阻力較??；當(dāng)刃腳下土被挖除時(shí)，沉井支承削弱；排水過多、除土太深、出現(xiàn)塑流等。增大刃腳踏面寬度增設(shè)底梁以提高刃腳阻力在軟土地基上進(jìn)行沉井施工時(shí)，控制井內(nèi)排水、均勻挖土控制刃腳附近挖土深度，刃腳下土不挖除，讓刃腳切土下滑。第50頁/共56頁4.沉井傾斜和偏移土質(zhì)松軟、軟硬不勻，沉井下沉不均；挖土不對(duì)稱；發(fā)生流砂；遇到障礙物；挖除的土堆于一側(cè)；偏心受壓及沉井一側(cè)受到?jīng)_刷較大處理措施：高的一側(cè)集中挖土或高壓水射松土層低的一側(cè)回填砂石高的一側(cè)加重物頂面施加水平力1)傾斜

高的一側(cè)集中挖土或高壓水射松土層低的一側(cè)回填砂石頂面施加水平力高的一側(cè)加重物原因：第51頁/共56頁沉井偏斜第52頁/共56頁2)偏移：有意使沉井傾斜均勻挖土使沉井沿傾斜方向下沉至底面中心與設(shè)計(jì)中心線重合糾正傾斜3)清除障礙物：樹根或鋼材切除大孤石炸除第53頁/共56頁沉井下沉，特別是糾偏過程中不可避免地?cái)_動(dòng)周圍地層，引起土層的移動(dòng)，造成沉井施工中的