沉井及組合基礎施工（高速鐵路橋涵施工）

5.1沉井基礎構造與施工CONTENTS目錄1沉井基礎特點2沉井組成與構造3沉井基礎施工PART01沉井基礎特點沉井基礎指事先在墩臺位置灌好的開口重型混凝土或鋼筋混凝土井簡，然后在井內(nèi)挖土，使井筒靠自重下沉，故名沉井。一、沉井基礎的特點沉井一、沉井基礎的特點在井內(nèi)進行封底、填充及封頂在頂蓋上建造墩臺身由于井壁有防水、擋土作用，施工時無需另設護壁支撐，施工機具亦較簡單且不受地形窄狹的限制。但沉井不宜用于不排水開挖的漂石層或傾斜巖層。若遇深水時可改用浮運鋼沉井或薄壁鋼絲網(wǎng)混凝土沉井。一、沉井基礎的特點一、沉井基礎的特點優(yōu)點埋置深度可以很大，整體性強，穩(wěn)定性好，能承受較大的垂直荷載和水平荷載；沉井既是基礎，又是施工時擋土和圍水的結構物，施工工藝不復雜。南京長江大橋沉井基礎下沉深度54.87m。缺點工期較長，對細砂及粉砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過程中遇到大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大，均會給施工帶來一定困難。PART02沉井組成與構造二、沉井組成與構造鋼筋混凝土沉井刃腳井壁隔墻井孔射水管封底混凝土頂蓋二、沉井組成與構造沉井井壁最下端作成刀刃狀，故稱作刃腳，其作用是使沉井下沉時，減少土的正面阻力。刃腳井壁是沉井的主體，它在下沉過程中起擋土、擋水的圍護結構作用；當施工完畢后，即成為基礎或基礎的外殼保存下來，而將上部荷載傳至地基。井壁二、沉井組成與構造沉井長寬尺寸較大，則應在井筒內(nèi)設置隔墻，以減小外井壁的受力計算跨度，增加沉井下沉時的剛度，同時將井筒分隔成若干個井孔，有利于控制挖土下沉的方向。因隔墻不直接承受土壓力，所以厚度較外壁要薄些。隔墻二、沉井組成與構造沉井內(nèi)設置了隔墻而形成的格子稱作井孔，是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3m。井孔的布置應簡單對稱，便于對稱挖土保持沉井均勻下沉。井孔二、沉井組成與構造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。封底混凝土其作用主要是承托墩身傳來的力量。頂蓋一般用鋼筋混凝土制作，厚度1.5～2.0m。頂蓋PART03沉井基礎施工三、沉井基礎施工1.沉井制作1）筑島在淺水或地面可能被水淹沒的旱地，需筑島制作沉井。筑島應用透水性好，易于壓實的土料(砂類土、礫石、較小的卵石)填筑，且不應含有影響島體受力及抽墊下沉的塊體。土的顆粒不能過細，以免被水沖走。島面應高出最高施工水位0.5m以上，并另加浪高。三、沉井基礎施工1.沉井制作2）墊木的鋪設與拆除墊木的作用是擴大刃腳踏面的支承面積，常用普通枕木與短方木相間對稱鋪設，沿沉井刃腳滿鋪一層。隔墻與刃腳連接處的墊木應搭接成整體，以免灌注混凝土時發(fā)生不均勻沉陷，導致開裂。在鋼刃角尖下，應加墊10mm厚鋼板。三、沉井基礎施工1.沉井制作為使沉并下沉時抽墊方便，墊木下應用砂填實，其厚度一般不小于30mm。墊木間應用砂填平。調(diào)整墊木標高時，不得在其下墊塞木塊、木片、石塊等。定位墊木的位置，圓形沉井布置在相隔90°的四個點上；矩形沉井應對稱布置于長邊。2）墊木的鋪設與拆除三、沉井基礎施工1.沉井制作3）刃腳土內(nèi)模采用土模時，先檢查地基土有無軟硬不勻現(xiàn)象，并對個別松軟部分進行換填處理；地基整平后應碾壓或夯實。一般在地基土上填不少于30cm厚的碎石墊層，并分層碾壓結實，以分布沉井壓力，并排泄地面水。三、沉井基礎施工1.沉井制作3）刃腳土內(nèi)模土模應用黏性土將土塊打碎后分層夯填。平面尺寸先略為擴大，夯實后再按設計尺寸切削修整。為防水并保證土模表面平整，應在土模表面抹一層2～3cm厚的水泥砂漿或墊一層油毛氈作為保護層。三、沉井基礎施工1.沉井制作4）混凝土灌注及接高(1)分側(cè)立模、穿插作業(yè)一般先立底模和內(nèi)側(cè)模板，再綁扎鋼筋(含焊接刃腳角鋼)，最后再立外模(2)底模接縫與墊木分段相匹配沉井刃腳底模的接縫應設在拆墊木時的分段處，以適應分段抽墊時同時拆除底模(3)圓弧刃腳內(nèi)模呈空間曲面當沉井為圓形及圓端形時，刃腳內(nèi)模出現(xiàn)空間曲面，模板放樣和支撐都較為復雜(4)外模剛性要好且必須刨光強調(diào)沉井外模的質(zhì)量，使井壁混凝土表面光滑不變形，主要目的是減少下沉時的摩阻力(5)混凝土的灌注應均勻?qū)ΨQ進行可避免沉井因重量不均產(chǎn)生不均勻沉降而傾斜三、沉井基礎施工1.沉井制作4）混凝土灌注及接高當沉井井頂下沉至距地面1m左右接高(此距離不宜過低)。沉井接高前應盡可能調(diào)平。在傾斜的沉井上接高，應順沉井的傾斜軸線上延，不可垂直接高，以使沉升傾斜糾正后沉井保持豎直而不彎折。沉井接高加重，促使沉井下沉，往往在加重到一定程度，超過地基承載力極限時突然下沉，并同時產(chǎn)生較大的傾斜。為避免沉井突然下沉或傾斜，可在刃腳下回填或支墊。三、沉井基礎施工2.沉井下沉沉井下沉主要是通過從沉井內(nèi)用機械或人工的辦法均勻除土，消除或減小沉井刃腳下的正面阻力，有時也同時采取減小井壁外側(cè)土的摩阻力的辦法，使沉井依靠自身的重量逐漸地從地面沉人地下。三、沉井基礎施工2.沉井下沉排水下沉滲水量小的穩(wěn)定黏性土中下沉沉井不排水下沉滲水量較大的穩(wěn)定黏性土中下沉沉井三、沉井基礎施工3.井底檢驗處理與井頂圍堰井底處理與明挖基礎要求相同。井底能抽干水時應派潛水員進行水下處理，井底土(巖)面應盡量整平，清除陡坎，保證封底混凝土的最小厚度和灌注質(zhì)量；清除井底浮泥和巖面殘存物，保證井底有效面積不小于設計要求；對于巖石基底，刃角盡可能嵌入巖層，防止清基涌砂。井底不能抽干水時三、沉井基礎施工3.井底檢驗處理與井頂圍堰當最后一節(jié)沉井頂面沉至高出地面或施工水位約0.5m時，應暫停下沉，在井頂面接筑臨時防水擋土圍堰，然后再下沉至設計標高。井頂圍堰的平面尺寸，應考慮井頂襟邊尺寸、留出立墩臺模板的位置。若圍堰內(nèi)有支撐時，還應留出除土空間。待墩臺身修筑出水面后，井頂圍堰即可拆除。三、沉井基礎施工4.沉井封底1）排水的干封底三、沉井基礎施工4.沉井封底1）排水的干封底在沉井下沉的同時就應抓緊做好封底的準備工作。（1）基底土面應挖至設汁標高，排除井內(nèi)積水，對超挖部分應回填砂石，并清除刃腳上的污泥。(2)三、沉井基礎施工4.沉井封底1）排水的干封底每個井孔的底部最低處均應放置不少于一個集水井，但不宜靠刃腳太近，以免帶走刃腳下的泥砂，使沉井傾斜值增大。集水片埋設后應在每個井孔內(nèi)挖數(shù)條排水溝，溝內(nèi)及集水井周圍應拋填碎石或礫石，再用泵排出井外。(3)當?shù)刭|(zhì)情況較差時，在沉井接近設計標高時，停止使用水力機械沖泥等施工方法而改用吊車抓土或人力開挖。應先開挖鍋底，保留刃腳內(nèi)側(cè)的土堤，當沉井封底時，土堤可減少涌砂和滲水現(xiàn)象。(4)三、沉井基礎施工4.沉井封底2）不排水的水下封底當沉井采用不排水下沉，或雖采用排水下沉，但干封底有困難時，可采用垂直導管法灌注水下混凝土封底。5.2組合基礎的類型與特點CONTENTS目錄1組合基礎發(fā)展簡史2組合基礎特點與類型3沉井加管柱組合基礎施工PART01組合基礎發(fā)展簡史一、組合基礎發(fā)展簡史管柱及混凝土樁基礎（如武漢長江大橋的管柱基礎）20世紀50年代沉井和鉆孔樁基礎（如南京長江大橋的鋼筋混凝土沉井和鋼沉井）20世紀60年代組合基礎（如九江長江大橋的雙壁鋼圍堰鉆孔樁復合基礎）20世紀70年代我國橋梁深水基礎的發(fā)展階段PART02組合基礎特點與類型二、組合基礎特點與類型1.組合基礎特點及要求位于深水的橋梁基礎，因水深流急，地質(zhì)條件復雜，河床土質(zhì)覆蓋層較厚，施工時水流沖刷較大，施工工期較長，為了保證基礎工程安全可靠，宜采用組合基礎，其功能要滿足施工圍堰、擋土、施工作業(yè)平臺，能承擔施工機具與用料，還應成為整體基礎結構的一部分。二、組合基礎特點與類型1.組合基礎特點及要求為了確?；A工程安全可靠，同時又能維持航道交通，宜采用由兩種以上形式組成的組合基礎。其功能要滿足既是施工圍堰、擋水結構物，又是施工作業(yè)平臺，能承擔所有施工機具與用料等；同時還應成為整體基礎結構物的一部分，在橋梁營運階段亦有所作為。二、組合基礎特點與類型2.組合基礎的類型樁基礎含打入樁和鉆孔樁管柱基礎沉井基礎組合基礎含沉井加管柱基礎和沉井加鉆孔樁基礎特殊基礎如雙承臺管柱基礎、鎖口管柱基礎、沉箱基礎等PART03沉井加管柱組合基礎施工三、沉井加管柱組合基礎施工沉井加管柱組合基礎鋼沉井管柱封底封底混凝土承臺鋼沉井作用減少管柱所穿過的覆蓋層厚度，兼做管柱下沉時的導向架，灌筑封底、封頂混凝土時的防水圍堰，同時又是永久結構的組成部分，增強了橋墩基礎的剛度。三、沉井加管柱組合基礎施工管柱下沉到巖石面并嵌入巖層，上端嵌固在承臺混凝土中。沉井的封底、封頂混凝土將管柱群連接成整體，同時在封頂混凝土以下的井壁上安裝連通鋼管，使沉井內(nèi)外水壓平衡。三、沉井加管柱組合基礎施工承臺與沉井井壁間僅以水平連桿連接，承臺及以上的荷載可直接傳給管柱；承臺所受的水平力，則通過水平連桿由管柱與沉井共同承受。當河床沖刷至一定深度后，沉井的自重及沉井上的水平力通過封底、封頂混凝土傳給