厦门沉井工程施工方法研究论文

BIM施工动画演示——沉井法演示（三） 关注后点我主页，看上段。

沉井施工方法有四种： 一、排水法下沉：60年代前，在市政工程中，凡用地与环境条件受到限制或埋深较大的地下构筑物，基本都采用排水下沉的沉井施工。井底开挖大都用人工挖土与卷扬机吊出的方法，由于缺少控制沉井平稳下沉的具体技术措施，致使时有突沉、偏沉、超沉和沉井周围地面坍陷的情况发生。针对这些问题，60年代后，开始用触变泥浆填充井外周刃脚以上的空隙，并采取分层均匀开挖、严格控制沉井下沉速度和“锅底”开挖的深度及设框架底梁等措施，防止刃脚下土体出现大范围滑动区，使沉井平稳下沉，提高下沉的准确性和控制井周地面沉降的可靠性。 至80年代，随着地基加固新技术的发展，在紧靠建筑物的沉井施工中，预先对井外周和井底土体进行加固，使沉井在下沉中不影响周围建筑物。1986年，设计要求排水下沉深11.65米的宜川路泵站沉井时，泵站离苏州河驳岸墙较近，两侧又有厂房等建筑物，而且沉井又须穿过含水砂性土层；为确保安全，在沉井外周敷设井点，井点外围再设置旋喷桩防水帷幕，并在帷幕内降水，帷幕外灌水，有效地控制周围厂房和苏州河驳岸的沉降和开裂。 二、不排水法下沉：1961年，在隧道试验工程的董家渡通风井施工中，曾先预建深24.6米的沉井。考虑到用排水下沉法将沉井沉到一定深度后，井内外水土压力差会使井底土体失稳隆起，而且若沉井继续下沉，井底下粘性土层又不能抵抗其下面砂土层中承压水的压力，故采用排水下沉法将沉井沉至16米深后，首次采用不排水法下沉，在水中用抓斗挖土，将沉井继续下沉到位。1965年，地铁试验工程中的02号竖井，以及1965～1967年打浦路隧道的1、3、4号竖井工程，均采用排水初次下沉、不排水二次下沉的施工方法，并在工程实践中积累技术数据和经验。至80年代后，不排水 沉井施工 技术不仅可使沉井平稳下沉到位，而且还可有效地控制井周地面沉降。 三、不排水钻吸法下沉：1984年，结合延安东路隧道2号风井宽24.3米、长28.2米、深33.6米的沉井施工，研制钻吸机，开发钻吸法沉井新工艺和使沉井刃脚挤土平稳下沉的成套工艺。每台钻吸机由2台带水枪刀盘的GEQ-1250A型潜水电钻和1台QAPS潜水砂泵组成，挖土方便，下沉稳准，又能控制井周边地面沉降。2号井下沉后的倾斜率仅为0.8%，井周边以外13米处，地面下沉为11毫米。此后又在市南电缆过江隧道的浦东、浦西两个沉井以及吴泾热电厂取水口盾构工作井施工中应用，效果良好。 1990年，在江湾东区泵站工程中，采用小型钻吸机沿井内壁挖槽，槽内用泥浆护壁，沉井下沉到位后，将井壁外侧的泥浆置换固化，使沉井达到稳定要求，再开挖井内土体，浇筑内部结构。该沉井周围地面的沉降在10毫米之内。此工艺称为中心岛式下沉法。 四、连续沉井法 1966～1969年，在打浦路隧道的浦东及浦西矩形段施工中，对埋置深度为7～10.6米的一段，开发连续沉井施工技术，下沉24个（浦东17个，浦西7个）串联的沉井。为控制各沉井因两端压力不对称而产生的位移和偏斜，采用间隔下沉的方法，并采取井底设框架、底梁和井外壁空隙灌砂或充填触变泥浆、井点降水疏干地层等措施，使井外壁土层减摩防坍，刃脚下土体不致发生滑动隆起，从而将各沉井平稳下沉至设计要求的深度。1975年，上海石化总厂的厂区排水过堤管道工程中亦采用连续沉井法满意请采纳

沉井施工步骤：1.场地平整，铺垫木、制作底节沉井2.拆模，刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木3.均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕 4.建筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁5.下沉至设计标高，清基6.沉井封底处理7.施工井内设计和封顶等

定义：沉井是井筒状的结构物，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。一般在施工大型桥墩的基坑，污水泵站，大型设备基础，人防掩蔽所，盾构拼装井，地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。

一、沉井的主要施工程序：

（一）沉井制作

1．在软弱地基上制作沉井，应采用砂、砂砾或碎石垫层，用打夯机夯实使之密实，厚度根据计算确定。

2．当地基土质较好，宜分节一次制作完成，然后下沉；对于较高（≥12m）的沉井应先挖下3～4m土方，在基坑中一次制作下沉，或分节制作，分节下沉，以减少沉井自由高度，增加稳定，防止倾斜。

3．沉井制作宜采取在刃脚下设置木垫架或砖垫座的方法，其大、小和间距应根据荷重计算确定。安设钢刃脚时，要确保外侧与地面垂直，以使其起切土导向作用。

4．沉井刃脚及筒身混凝土的浇筑应分段、对称均匀、连续进行，防止发生倾斜、裂缝。第一节混凝土强度等级达到70％，始可浇筑第二节。

5．浇筑的筒身混凝土应密实，外表面平整、光滑。有防水要求时，支设模板穿墙螺栓应在其中间加焊止水环；筒身在水平施工缝处应设凸缝或设钢板止水带，突出筒壁面部分应在拆模后铲平，以利防水和下沉。

（二）沉井下沉

1．下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数（≥1．15～1．25），作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。

2．下沉前应分区、分组、依次、对称、同步的抽除（拆除）刃脚下的垫架（砖垫座），每抽出一根垫木后，在刃脚下立即用砂、卵石或砾砂境实。

3．小型沉井挖土多采用人工或风动工具；大型沉井，在井内用小型反铲挖土机挖掘。挖土须分层、对称、均匀地进行，一般在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高0．4～0．5m，沿刃脚周围保留0．5～1.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5～10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。各仓土面高差应在50cm以内。

4．在挖土下沉过程中，工长、测量人员、挖土工人应密切配合，加强观测，及时纠偏。

5．沉井下沉多采用排水挖土下沉方法，常用方法是：设明沟、集水井排水，在沉井内离刃脚2～3m挖一圈排水明沟，设3～4个集水井，深度比开挖面底部低1．0～1．5m，沟和井底深度随沉井挖土而不断加深。在井壁上设离心式水泵或井内设潜水泵，将地下水排出井外。当地质条件较差，有流砂发生的情况，可在沉井外部周围设置轻型井点、喷射井点或深井井点以降低地下水位，或采用井点与明沟排水相结合的方法进行降水。

6．沉井下沉观测方法为在沉井外壁周围弹水平线，井筒内按4等分或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。观测时间，每班三次，接近设计标高时两小时一次。随时掌握分析观测数值，当线坠偏离垂线达50mm或标高差在100mm，应立即纠正。挖土过程中可通过调整挖土标高或劳动力进行纠偏。

7．筒壁下沉时，外测土会随之出现下陷，与筒壁间形成空隙，一般干筒壁外侧填砂，保持不少于30cm高，随下沉灌入空隙中，以减小下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。雨季应在填砂外侧作挡水堤，以阻止雨水进入空隙，防止出现筒壁外的摩阻力接近于零，而导致沉井突沉或倾斜的现象。

8．沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止超沉。可在四角或筒壁与底梁交接处砌砖墩或垫枕木垛，使沉井压在砖墩或枕木垛上，使沉井稳定。

9．沉井下沉出现倾斜，如调整挖土仍不能纠正时，可加荷调整，但若一侧已到设计标高，则直采用旋转喷射高压水的方法，协助下沉进行纠偏。

10．沉井挖出之土方用吊斗吊出，运往弃土场，不得堆在沉井附近。

（三）沉井封底

1．沉井下沉至设计标高，再经2～3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm，即可进行封底。

2．封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面冲洗干净或打毛，对井底进行修整使之成锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以卵石作成滤水盲沟，在中部设2～3个集水井与盲沟连通，使井底地下水汇集于集水井中用潜水电泵排出，保持水位低于基底面0．5m以下。

3．封底一般铺一层150～500mm厚卵石或碎石层，再在其上浇一层混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，达到50％强度后，在垫层上铺卷材防水层，绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板混凝土。

4．混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振动器捣实，当井内有隔墙时，应前后左右对称地逐孔浇筑。

5．混凝土养护期间应继续抽水，待底板混凝土强度达到70％后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是将集水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性混凝土填塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭，上部用混凝土垫实捣平。

沉井的施工过程有场地平整，铺垫木、制作底节沉井。拆模，刃脚下一边填塞砂、一边对称抽拔出垫木。均匀开挖下沉沉井，底节沉井下沉完毕。建筑第二节沉井，继续开挖下沉并接筑下一节井壁。下沉至设计标高，清基。沉井封底处理。施工井内设计和封顶等。沉井是井筒状的结构物，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。一般在施工大型桥墩的基坑，污水泵站，大型设备基础，人防掩蔽所，盾构拼装井，地下车道与车站水工基础施工围护装置时使用。沉井结构主要由套井、井壁、刃脚组成。1.井壁：沉井的外壁，是沉井的主要部分，它应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉2.刃脚：井壁下端一般都做成刀刃状的“刃脚”，其功用是减少下沉阻力3.隔墙：设置在沉井井筒内，其主要作用是增加沉井在下沉过程中的刚度，同时，又把整个沉井分隔成多个施工井孔(取土井)，使挖土和下沉可以较均衡地进行，也便于沉井偏斜时的纠偏4.凹槽：设置在刃脚上方井壁内侧，其作用时使封底混凝土和底板与井壁间有更好的联结，以传递基底反力5.封底：当沉井下沉到设计标高，经过技术检验并对井底清理整平后，即可封底，以防止地下水渗入井内6.顶盖：井顶浇筑钢筋混凝土顶盖，待顶盖达到设计强度后方可砌筑墩。