1、陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系 水中沉井施工 陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系 概 述 沉井的应用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业沉井的应用己有很长的历史，它是由古老的掘井作业发展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的基础叫做沉井发展而成的一种施工方法，用沉井法修筑的基础叫做沉井基础。基础。沉井基础示意沉井基础示意a)沉井下沉沉井下沉;b)沉井基础沉井基础陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWA
2、Y INSTITUTE陕铁院铁道工程系沉井的概念沉井的概念: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。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。沉井的优点：沉井的优点：埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工
3、工艺并不复杂。沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡土围堰结构物，施工工艺并不复杂。沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。沉井施工时对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系浮运沉井的构造 1.不带气筒的浮运沉井不带气筒的浮运沉井 不带气筒的浮式沉井适应于水深较浅、流速不大、河床较平、冲刷较小的自不带气筒的浮式沉井适应于水深较浅、流速不大、河床较平、冲刷较小的自然条件。一般在岸边制造，通过滑道拖拉下水，浮运到墩位，再接高下沉到河床。然条件。一般在岸边制造，通过
4、滑道拖拉下水，浮运到墩位，再接高下沉到河床。这种沉井可用钢、木、钢筋混凝土、钢丝网及水泥等材料组合。这种沉井可用钢、木、钢筋混凝土、钢丝网及水泥等材料组合。钢丝网水泥薄壁沉井钢丝网水泥薄壁沉井是由内、外壁组成的空心井壁沉井，这是制造浮运沉井较是由内、外壁组成的空心井壁沉井，这是制造浮运沉井较好的方法，具有施工方便、节省钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋好的方法，具有施工方便、节省钢材等优点。沉井的内壁、外壁及横隔板都是钢筋钢丝网水泥制成。做法是将若干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网的两侧，外面涂抹不钢丝网水泥制成。做法是将若干层钢丝网均匀地铺设在钢筋网的两侧，外面涂抹不低于低于M5的水泥砂
5、浆，使它充满钢筋网和钢丝网之间的间隙并形成厚的水泥砂浆，使它充满钢筋网和钢丝网之间的间隙并形成厚13mm的保护的保护层。层。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系2.带钢气筒的浮运沉井带钢气筒的浮运沉井 带钢气筒的浮运沉井带钢气筒的浮运沉井 带钢气筒的浮运带钢气筒的浮运沉井适用于水深流急沉井适用于水深流急的巨型沉井。它主要的巨型沉井。它主要由由双壁的沉井底节、双壁的沉井底节、单壁钢壳、钢气筒等单壁钢壳、钢气筒等组成。组成。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE
6、陕铁院铁道工程系2.制造第一节沉井制造第一节沉井 制造沉井前，应先在刃脚处对称铺满垫木（图制造沉井前，应先在刃脚处对称铺满垫木（图5-10），以支承第一节沉井的重量，），以支承第一节沉井的重量，并按垫木定位立模板以绑扎钢筋。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模（图并按垫木定位立模板以绑扎钢筋。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢，竖立内模（图5-11），绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。），绑扎钢筋，再立外模浇筑第一节沉井。垫木布置实例垫木布置实例沉井刃脚立模沉井刃脚立模1-内模；内模；2-外模；外模；3-立柱；立柱；4-角钢；角钢；5-垫木；垫木；6-砂垫层砂垫层陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工
7、程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系水中沉井的施工（一）筑岛法（一）筑岛法 当水深小于当水深小于3m，流速，流速1.5m/s时，可采用砂或砾石在水中筑岛时，可采用砂或砾石在水中筑岛(图图a），），周围用草袋围护；若水深或流速加大，可采用围堤防护筑岛（图周围用草袋围护；若水深或流速加大，可采用围堤防护筑岛（图b）；当）；当水深较大（通常水深较大（通常15m）或流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛）或流速较大时，宜采用钢板桩围堰筑岛(图图c）。）。水中筑岛下沉沉井水中筑岛下沉沉井a)无围堰防护土岛无围堰防护土岛;b)有围堰防护土岛有围堰防护土岛;c)围堰筑岛
8、围堰筑岛陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系 水深较大，如超过水深较大，如超过10m时，筑岛法很不经济，且施工也困时，筑岛法很不经济，且施工也困难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成难，可改用浮运法施工。沉井在岸边做成，利用在岸边铺成的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。的滑道滑入水中，然后用绳索引到设计墩位。（二）浮运沉井施工（二）浮运沉井施工 浮运沉井下水示意浮运沉井下水示意陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系泥浆润滑套
9、与壁后压气沉井施工法（一）泥浆润滑套（一）泥浆润滑套 泥浆润滑套是借助泥浆泵和输送管道将特制的泥浆压入沉井外壁与土层之间，在沉井泥浆润滑套是借助泥浆泵和输送管道将特制的泥浆压入沉井外壁与土层之间，在沉井外围形成有一定厚度的泥浆层。主要利用泥浆的润滑减阻，降低沉井下沉中的摩擦阻力。外围形成有一定厚度的泥浆层。主要利用泥浆的润滑减阻，降低沉井下沉中的摩擦阻力。射口挡板与压浆管构造射口挡板与压浆管构造a)射口挡板射口挡板;b)外管法压浆管构造外管法压浆管构造陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系（二）壁后压气沉井法（二）壁后
10、压气沉井法 它是通过对沿井壁内周围预埋的气管中喷射高压气流，气流沿喷它是通过对沿井壁内周围预埋的气管中喷射高压气流，气流沿喷气孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈压气层气孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈压气层(又称空气幕又称空气幕)，使井，使井壁周围土松动，减少井壁摩阻力，促使沉井顺利下沉。壁周围土松动，减少井壁摩阻力，促使沉井顺利下沉。与泥浆润滑套相比的优点：与泥浆润滑套相比的优点：壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，下沉量易于壁后压气沉井法在停气后即可恢复土对井壁的摩阻力，下沉量易于控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经济效果好。控制，且所需施工设备简单，可以水下施工，经济
11、效果好。在一般条件下较泥浆润滑套更为方便，它适用于细、粉砂类土和在一般条件下较泥浆润滑套更为方便，它适用于细、粉砂类土和粘性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的资料。粘性土中。但设计方法和施工措施尚待积累更多的资料。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系沉井下沉过程中遇到的问题及处理 1.偏斜偏斜偏斜原因偏斜原因 ：土岛表面松软，河底土质软硬不匀；土岛表面松软，河底土质软硬不匀；井壁与刃脚中线不重合井壁与刃脚中线不重合 ；抽垫方法欠妥，回填不及时抽垫方法欠妥，回填不及时 ；除土不均匀对称除土不均匀对称 ；刃脚遇障碍
12、物顶住而未及时发现；刃脚遇障碍物顶住而未及时发现；排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井承受不对称外力作用排土堆放不合理，或单侧受水流冲击淘空等导致沉井承受不对称外力作用 。发生倾斜的纠正方法：发生倾斜的纠正方法：在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧集中挖土，在低的一侧回填砂石；在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲松土层；在沉井顶面施加水平力扶正。在沉井顶面施加水平力扶正。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系2.沉井下沉困难沉井下沉困难 原因：原因
13、：开挖面深度不够，正面阻力大；开挖面深度不够，正面阻力大；偏斜，或刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层；偏斜，或刃脚下遇到障碍物、坚硬岩层和土层；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁摩阻力大于沉井自重；井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。井壁无减阻措施或泥浆套、空气幕等减阻构件遭到破坏。解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力解决下沉困难的措施主要是增加压重和减少井壁摩阻力 ,增加压重的方法增加压重的方法 ：提前接筑下节沉井；提前接筑下节沉井；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；在井顶加压砂袋、钢轨等重物；不排水下沉时，可井内抽水。不排水下沉时，可井内抽水。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工
14、程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系减小井壁摩阻力的方法：减小井壁摩阻力的方法：井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；井壁内埋设高压射水管组，射水辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；利用泥浆套或空气幕辅助下沉；增大开挖范围和深度；增大开挖范围和深度；必要时还可采用必要时还可采用0.1 0.2kg炸药起爆助沉。炸药起爆助沉。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系3.突沉突沉 原因：原因：井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井支承削弱；井壁摩阻力较小，当刃脚下土被挖除时，沉井
15、支承削弱；排水过多；排水过多；挖土太深；挖土太深；出现塑流。出现塑流。防止突沉的措施：防止突沉的措施：控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；控制均匀挖土，减小刃脚处挖土深度；在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高刃脚阻力。在设计时可采用增大刃脚踏面宽度或增设底梁的措施提高刃脚阻力。陕西铁路工程职业技术学院陕西铁路工程职业技术学院SHAANXI RAILWAY INSTITUTE陕铁院铁道工程系4.流砂流砂 原因：原因：土中动水压力的水头梯度大于临界值。土中动水压力的水头梯度大于临界值。防止流砂的措施防止流砂的措施 ：排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；排水下沉时发生流砂，可采取向井内灌水；不排水除土下沉时，减小水头梯度；不排水除土下沉时，减小水头梯度；采用井点，或深井和深井泵降水。采用井点，或深井和深井泵降水。
