沉井基礎施工（31頁清楚明了）

1、 沉井基礎施工一、沉井的分類和構(gòu)造沉井四周有壁,下部無底,上部無蓋的筒形結(jié)構(gòu)物，通常用鋼筋混凝土作成。制作井筒,就地在井內(nèi)不斷地挖土、運出。沉井依靠其本身自重,克服阻力不斷下沉,直至設計標高。最后,進行封底及混凝土填心,便成為橋梁墩臺基礎。圖16 14 沉井下沉示意圖圖16 15 沉井基礎(一)沉井的分類1.按沉井制作的位置不同按沉井制作的位置不同可分為：就地制作的沉井在基礎設計位置上制造,然后在井筒中挖土使其下沉。適用范圍：基礎位于淺水中,需先在水中筑島,再在島上筑井下沉。 浮運沉井在岸上制造,然后浮運到設計位置下沉。適用于深水區(qū),筑島有困難,或有礙通航,或河流流速較大的情況。(一)沉井的分

2、類2.按使用材料、截面形狀、立面形狀分按使用材料混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井及鋼沉井等；按沉井的截面形狀矩形、圓形及圓端形沉井等；按立面形狀豎直式、傾斜式及階梯式等。圖16 16 沉井平面形狀圖16 17 沉井的立面形狀(二)沉井的構(gòu)造以鋼筋混凝土沉井為例。沉井通常由刃腳、井壁、隔墻、井孔、射水管、封底混凝土、頂蓋諸部分組成。(二)沉井的構(gòu)造1. 刃 腳沉井井壁最下端作成刀刃狀, 故稱作刃腳。作用：使沉井下沉時,減少土的正面阻力。刃腳的式樣：根據(jù)沉井下沉時,所穿越的土層的緊密程度和刃腳單位長度上的反力大小選擇,以利切入土中。(二)沉井的構(gòu)造2. 井 壁井壁是沉井的主體。作用：起擋土、擋水的圍護結(jié)

3、構(gòu)作用;當施工完畢后,成為基礎或基礎的外殼保存下來,而將上部荷載傳至地基。井壁厚度考慮沉井結(jié)構(gòu)強度、剛度外,應根據(jù)下沉需要的自重確定(二)沉井的構(gòu)造3. 隔 墻沉井長寬尺寸較大,則應在井筒內(nèi)設置隔墻：作用：增加沉井下沉時的剛度；將井筒分隔成若干個井孔,有利于控制挖土下沉的方向。厚度：因隔墻不直接承受土壓力,所以厚度較外壁要薄些。(二)沉井的構(gòu)造4. 井 孔作用：挖土出土的工作場所和通道。井孔尺寸：應滿足施工要求,其寬度(直徑)一般不小于3 m。井孔的布置應簡單對稱,便于對稱挖土保持沉井均勻下沉。(二)沉井的構(gòu)造5. 封底混凝土沉井沉至設計標高進行清基后,便可進行澆注封底混凝土。如井中之水無法排

4、干,可采用水下混凝土封底,達到強度后即可抽水,鑿除與水接觸的表層混凝土。(二)沉井的構(gòu)造6. 頂 蓋作用：承托墩身傳來的力量。頂蓋一般用鋼筋混凝土制作,厚度1. 52. 0 m 。二、沉井的施工步驟(一)場地準備墩臺位無水,需平整場地;若地下水位較低,可挖坑建造沉井;若有地面水,則需筑島建造沉井。由于底節(jié)沉井刃腳踏面窄,底面積小,若直接在土面上制造數(shù)百噸甚至上千噸自重的沉井,將會發(fā)生不均勻沉陷,導致沉井破壞。墊木法。土模法,即在土面上按刃腳內(nèi)側(cè)斜面形狀和尺寸挖成或填筑成截頭錐臺形,既擴大了刃腳的支承面,又代替了刃腳內(nèi)模板。二、沉井的施工步驟(二)底節(jié)沉井制作墊木鋪好后就可立模制作沉井。工序有：

5、立內(nèi)模、焊接刃腳角鋼、綁扎鋼筋、立外模、灌筑混凝土。沉井制造工序多,時間長, 所以要組織平行作業(yè),搞好各工序的銜接,盡量縮短制作時間。二、沉井的施工步驟(三)底節(jié)沉井下沉先拆除沉井內(nèi)外模板,待混凝土達到規(guī)定強度后,就可拆墊木或挖土模。沉井下沉主要靠在井內(nèi)除土：目的是減少或消除刃腳的正面阻力。二、沉井的施工步驟(四)沉井接高多節(jié)沉井施工時,制造與下沉兩項工作交替進行, 但應保證接筑沉井與原沉井在同一軸線上。二、沉井的施工步驟(五)井頂圍堰沉井頂面位于最低水位或地面以下。因此沉井沉至設計標高之前,應做井頂圍堰,才能在繼續(xù)下沉時防止水、土進入井孔中。二、沉井的施工步驟(六)清基封底、 (七)填充、頂

6、蓋和建第一節(jié)墩臺身當沉井沉至設計標高后,要對基底進行清理、檢查和處理,合格后方可進行混凝土封底。當封底混凝土達一定強度后,即抽水填充或澆筑鋼筋混凝土底板,最后澆筑鋼筋混凝土頂蓋和第一節(jié)墩臺身混凝土二、沉井的施工步驟三、沉井下沉沉井下沉施工方法：排水下沉和不排水下沉。一般是依據(jù)沉井所處的水文、地質(zhì)情況而定。排水下沉法：在滲水量小的穩(wěn)定黏性土中下沉沉井。不排水下沉法：當滲水量較大時,一般采用不排水下沉法,用水下抓泥、射水吸泥方法除土。(一)排水下沉排水下沉即用抽水降低井內(nèi)水位,工人可直接下到井底進行挖掘作業(yè),這種方法施工條件較好,其優(yōu)點是:容易控制下沉方向;有利于防止下沉過程中出現(xiàn)較大的偏斜;易于

7、處理下沉中遇到的特殊障礙,下沉速度一般較快;便于基礎底層的檢驗和處理。抽水宜用電動離心式水泵。當井深大于水泵有效吸程時,可將水泵安放在井孔內(nèi)用鋼絲繩懸掛的活動平臺上,使其能在井孔內(nèi)隨抽水深度變化而升降。開挖前首先應挖一個較深的匯水坑,在有橫隔墻的沉井中,匯水坑宜挖在橫隔墻下,以免影響挖土。(一)排水下沉開挖方法,一般先從中央下挖4050 c m ,逐層開挖,每層2030 c m ,均一圈一圈地向刃腳方向逐步擴大,每一圈均從遠離定位支墊位置處開始,使定位支墊位置處的土最后同時挖除。土質(zhì)松軟時,在分層開挖的過程中沉井即逐漸下沉。在堅硬的土層中,可能挖平刃腳仍不下沉。如挖平刃腳仍不下沉,就須掏空刃腳

8、下土壤,這時,應比照抽墊方法,分段順序掏土至刃腳外,隨即回填砂礫,最后將支墊位置的土亦換成砂礫后,再分層分圈逐步挖除砂礫使沉井下沉。(二)不排水下沉不排水下沉是在井內(nèi)外水頭相同的靜水條件下利用抓土斗、吸泥器等機具除土的井上作業(yè)方法,它可以有效地防止“ 流砂”確保安全,因而特別適用于地下水位較高的粉、細砂地層。水中除土,可將沉井中部挖成鍋底。在砂及礫石類土中,一般當鍋底比刃腳低11. 5 m時,沉井即可下沉,并將刃腳下的土擠向中央鍋底,只要繼續(xù)在中間挖土,沉井即可繼續(xù)下沉。在粘性土或膠結(jié)層中,四周的土不易向中間坍落,需要靠近井壁偏挖,往往還須輔以高壓射水松土。為避免沉井發(fā)生較大傾斜, 一般應使鍋

9、底深度不超過2 m ; 相鄰土面高差不宜大于0. 5 m ?？拷心_處,除處理膠結(jié)層和清理風化巖外,除土和射水都不得低于刃腳,還應注意提前挖深隔墻下的土,勿使擱住沉井。吸泥機吸泥機是不排水下沉的常用機具,它是由自制吸泥器配上高壓風管即成,如圖1625 所示。空氣吸泥機的工作原理,是把壓縮空氣通入吸泥器,經(jīng)向上斜的小孔進入排泥管中,與泥砂、水相混后,容重減輕,由于空氣的上溢和管外水面形成的水柱反壓力,迫使管內(nèi)水土混合物上升,從管中涌出。(三)下沉困難時的輔助措施沉井下沉發(fā)生困難,主要是由于沉井自身重量克服不了井壁摩阻力,或刃腳下遇到大的障礙所致。解決上述問題是須從增加沉井自重和減小井壁摩阻力兩個

10、方面著手。1. 增加沉井自重(1)提前接筑上一節(jié)沉井,以增加沉井自重;(2)在井頂上壓重物(鋼軌、鐵塊或片石等),但由于沉井自重很大,能夠增加的壓重有限,往往無濟無事。除為了糾正沉井偏斜采取偏心壓重外,很少使用;(3)在不排水下沉的井內(nèi)抽水減小浮力,可增加沉井重力,促使沉井下沉。但在砂類土等容易翻砂涌水的地層中使用時,井內(nèi)水頭降低容易引起翻砂,而且沉井往往突然大量下沉導致沉井傾斜。因此井入土不深、穩(wěn)定性較差時,不宜使用;一般抽水不宜過大,以防井孔內(nèi)突然大量涌水危及安全。(三)下沉困難時的輔助措施2. 減小沉井外壁的摩阻力除在設計時對外壁形狀、錯臺寬度以及施工制作中外模光滑等提出較高要求外。通常

11、采用:(1)井外射水在井壁上留有射水嘴的管組(施工中需防止泥砂堵死)。利用高壓水流沖松井壁附近的土,且水流沿井壁上升而潤滑井壁,使沉井摩阻力減小。(2)井外挖土在沉井周圍挖除部分覆蓋土,可減少部分摩阻力。(3)炮振下沉當刃腳下土已挖空,采取其他措施仍不能克服外壁摩阻力的不得已情況下,才允許采用炮振下沉。使用時必須嚴格控制用藥量及操作方法(可只在沉井中央泥面放置炸藥,且每次只起爆一處),炸藥量一次不宜超過100 g。應當指出,爆壓通過水介質(zhì)的傳播,將形成很大的向外壓力,極易引起沉井開裂,因而在水中炮振時,應嚴格控制每次用藥量不超過100 g的規(guī)定,以策安全。(四)沉井糾偏方法沉井下沉的全部過程,

12、都是防偏與糾偏的過程。對已出現(xiàn)偏斜的沉井采用什么方法糾正,必須依據(jù)偏移情況、下沉深度等有關(guān)條件具體分析制定。在以往的工程實踐中,曾積累了許多寶貴的經(jīng)驗,糾正方法盡管多種多樣,但其共同的規(guī)律是在下沉中糾偏,邊沉邊糾;不下沉,單純糾偏是難以辦到的。下面分別介紹幾種常用的糾偏方法。(四)沉井糾偏方法(1)井內(nèi)偏挖、加墊法這是偏挖土法與一側(cè)加支墊法的結(jié)合糾偏方法,是基本和有效的方法之一。即在刃腳較高的一側(cè)井內(nèi)挖土而在刃腳較低的一側(cè)加支墊,隨沉井的下沉,高側(cè)刃腳可逐漸降低下來,如圖1627。(四)沉井糾偏方法(2)井外偏挖、井頂偏壓或套拉法這是偏挖土與偏壓重或偏挖土與一側(cè)施加水平力相結(jié)合的糾偏方法,其目

13、的是提高單純偏挖土的糾偏效果, 因為井外挖槽因土方量大, 一般只挖1.52 m 左右。此法多用在入土較深時的糾偏。如圖1628 所示。由于鋼絲繩套拉時施加的水平力很大(可以大至百噸以上),滑車組的錨固需有強大的地攏(一般只能利用附近的橋墩作為地攏)。采用這一方法時,應如圖使用平衡重,而不用卷揚機牽引,使作用力持續(xù)不變,避免沉井位移時鋼絲繩松弛,也可防止沉井結(jié)構(gòu)或千斤繩因受力過大而受損。(四)沉井糾偏方法(3)井外支墊法如圖1629 用枕木垛托住拴于沉井頂面的挑梁,借枕木垛下的大面積支承力阻止該側(cè)沉井下沉,可以比較有效地糾正沉井傾斜。但須防止千斤繩受力過大而斷裂。(四)沉井糾偏方法(4)井外射水法在沉井刃腳較高的一側(cè)井外射水,破壞其外壁摩阻力,促使該側(cè)沉井下沉,是水中沉井糾偏的一種方法(旱地影響施工場地,很少使用)。使用時,射水管的間距宜不超過2 m 。(四)沉井糾偏方法(5)搖擺法下沉當