沉井

编辑:幽径网互动百科 时间:2020-05-29 18:18:11
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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
中文名
沉井
外文名
open caisson;well-sinking;sink
定    义
井筒状的结构物
优    点
稳妥

沉井沉井分类

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按沉井形状分
1、按平面形状分
沉井 沉井
圆形沉井:形状对称、挖土容易,下沉不宜倾斜,但与墩、台截面形状适应性差
矩形沉井:与墩、台截面形状适应性好,模板制作简单,但边角土不易挖除,下沉易产生倾斜
圆端形沉井:适用于圆端形的墩身,立模不便,但控制下沉与受力状态较矩形好
2、按立面形状分
柱形:构造简单,挖土较均匀,井壁接长较简单,模板可重复使用
阶梯形:除底节外,其他各节井壁与土的摩擦力较小,但施工较复杂,消耗模板多
按沉井的建筑材料分
混凝土沉井:下沉时易开裂
钢筋混凝土沉井:常用
钢沉井:多用于水中施工

沉井沉井特点

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将位于地下一定深度的建筑物或建筑物基础,先在地表制作成一个沉井,然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土,使沉井在自重作用下逐渐下沉,达到预定设计标高后,再进行封底,构筑内部结构。技术上比较稳妥可靠,挖土量少,对邻近建筑物的影响比较小,沉井基础埋置较深,稳定性好,能支承较大的荷载。

沉井优点

1、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。
2、沉井既是基础,又是施工时的挡土和挡水结构物,下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁,简化了施工。
3、沉井施工时对邻近建筑物影响较小。

沉井缺点

1、施工期较长。
2、施工技术要求高。
3、施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。

沉井沉井结构

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主要由刃脚、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等构成。
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。

沉井设计原则

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沉井平面尺寸及其形状与高度,应根据墩台的地面尺寸、地基承载力及施工要求。力求结构简单对称、受力合理、施工方便。具体要求为:
1.沉井棱角处宜做成圆角或钝角
2.沉井的长短边之比越小越好
3.沉井分节制作

沉井施工步骤

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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

沉井准备工作

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1.旱地上沉井的施工
场地平整、制造第一节沉井、拆模及抽垫、挖土下沉、接高沉井、地基检验和处封底、充填井孔及浇筑顶盖。
2.水中沉井的施工
(1)筑岛法:水流速不大,水深在3或4m以内
(2)浮运沉井施工:水流速较大,水深较深
适用地段
1.上部荷载较大,而表层地基土的容许承载力不足,扩大基础开挖工作量大,以及支撑困难,但在一定深度下有好的持力层,采用沉井基础与其它深基础相比较,经济上较为合理时;
2.在山区河流中,土质虽好,但冲刷大或河中有较大卵石不便桩基础施工时;
3.岩层表面较平坦且覆盖层薄,但河水较深;采用扩大基础施工围堰制作有困难时。

沉井安全控制

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1.沉井下沉四周影响区域内,不宜有高压线杆、地下管道、固定式机具设备和永久性建筑。必须设置时,应采取安全措施;
2.沉井施工,应尽量避开汛期,特别是在初沉阶段不得在汛期内。如需渡过汛期、凌期时,应采取稳定可靠的安全防护措施;
3.在水中设围堰筑岛而导致水流被压缩或改变河道等,应检查对附近的堤坝、农田和其它建筑物的安全以及岛体本身的稳定是否受到影响,严防因冲刷而坝塌;
4.沉井下沉,采用人工挖掘时,劳动组织要合理,井内人员不宜过多。在刃脚处挖掘,应对称均匀掘进,并保持沉井均匀下沉。下井操作人员,安全防护用品必须佩戴齐全。井内要有充足的照明。沉井各室均应备有悬挂钢梯及安全绳,以应急需。涌水、涌砂量大时,不宜采用人工开挖下沉;
5.沉井施工前,应检查机具设备是否完好,并搭好脚手架、作业平台、并保证其牢靠,平台四周设置栏杆,高处作业和险要的空隙处,均应设安全网;
6.沉井的内外脚手,如不能随同沉井下沉时,应和沉井的模板、钢筋分开。井字架、扶梯等设施均不得固定在井壁上,防止沉井突然下沉时被拉倒;
7.沉井顶面应设安全防护围栏。井内、井上搭设的抽水机台座、水力机械管道等施工设施,均应架设牢固。井顶上的机具应设防护挡板,小型工具宜装箱存放。在沉井刃脚和井内横隔墙附近不得有人停留、休息,以防止坠物伤人;
8.井内、井上的抽水机电路应使用防水胶线,安装漏电保护装置,以防止触电;
9.空压机的贮气罐应设有安全阀,输气管应编号,供气控制应由专人负责,在有潜水员工作时,应有滤清器,进气口应设置在能取得洁净空气处;
10.沉井的制作高度不宜使重心离地太高,以不超过沉井短边或直径的长度为宜。特殊情况允许加高,但应有可靠的计算数据,并采取必要的安全技术措施
11.在围堰筑岛上就地浇筑的沉井,在沉井的外侧周围应留有护道。护道宽度应按设计规定修筑;筑岛岛面和开挖基坑的坑底标高,应比沉井施工期最高水位高出至少0.5m;
12.沉井下沉前应把井壁上拉杆螺栓和圆钉切割掉。特别在不排水下沉时,应清除井内障碍和插筋,以防止割破潜水员的潜水服;
13.在筑岛上,沉井下沉中,如刃脚尚未达到原河床以前,而需接高沉井时,应在沉井内回填砂土,并分层灌注混凝土,防止沉井接高加重,产生不均衡下沉,造成沉井倾斜;
14.拆除沉井垫板应在沉井混凝土达到设计强度后进行。抽拔垫板时,应有专人统一指挥,分区、分层、同步、对称进行。抽拔垫板及下沉时,严禁人员从刃脚、底梁和隔墙下通过。抽掉垫板后,应及时回填、夯实,并注意检查是否有倾斜及险情。
15.沉井面积较大,不排水下沉时,井内隔墙上应设有潜水员通过的预留孔;
16.浮运沉井的防水围壁露出水面高度,在任何时候均不得小于1m;
17.不排水沉井下沉中,应均匀出土,不得超挖、超吸,并应加强观测,必要时进行沉井底的潜水检查,防止沉井突然下沉和大量翻砂而导致沉井歪斜,造成人员和机械损伤;
18.用吊斗出土时,斗梁与吊钩应封绑牢固,并应经常检查斗梁、斗门等磨损情况,损伤部位应更换或加固。吊斗升降时,井顶指挥人员应通知井下人员暂时避开;
19.采用抓斗进行不排水下沉时,如钢丝绳缠绕在一起而需要转动抓斗进行排除时,作业人员应站在有护栏的部位;
20.采用机吊人挖时,土斗装满后,需待井下人员躲开,并发出信号后,方可起吊;
21.采用水力机械时,井内作业面与水泵站应建立通讯联系;
22.水力机械的水枪和吸泥机,应进行试运转,各连接处应严密不漏水;
23.沉井在淤泥质粘土或亚粘土中下沉时,井内的工作平台应用活动平台,禁止固定在井壁、隔墙或底梁上;
24.不排水沉井,井内应搭设专供潜水员使用的浮动操作平台,潜水员要注意按照规定进行增压或减压;
25.灌注水下混凝土,应搭设作业平台、溜槽、导管及提升设备,经全面检查(提升设备应做升、降试运行),确认安全后,方可施工;
26.沉井施工中,灌注混凝土如使用减速漏斗时,漏斗应悬挂牢固,并应附有保险绳索。漏斗应封钩,孔口四周的空隙应堵严;漏斗升降时,井上与井下作业人员,应设通讯联络,协调配合,统一指挥;
27.在深水处,采用浮式沉井施工时,有关沉井下水、浮运及悬浮状态下接高、下沉等,必须加以严密控制:
1)各类浮式沉井在下水前,应对各节浮式沉井进行水密性试验,合格后方可下水;
2)浮式沉井下水前,应制定下水方案。采用起吊下水时,应对起重设备进行检查。在河岸有适合坡度,采用滑称、牵引等方法下水时,必须严防倾覆;
3)浮式沉井,必须对浮运、就位和落河床时的稳定性,进行检查;
28.浮式沉井,定位落河床前, 应考虑潮水涨落的影响,对所有锚碇设备进行检查和调整,使沉井安全准确落位;
29.浮式沉井落河床后,应尽快下沉,并使沉井达到保持稳定的深度;随时观察沉井的倾斜、移位及河床冲刷情况;
30.采用井内抽水强制下沉时,井上人员应离开沉井;
31.沉井如由不排水转换为排水下沉时,抽水后应经过观测,确认沉井已稳定,方可井下作业;
32.采用套井与触变泥浆法施工时,套井四周应设置防护设施;
33.沉井下沉采用加载助沉时,加载平台应经过计算,加载或卸载范围内,应停止其他作业;
34.浮式沉井,在船上或支架平台上制作时,对船舶或支架平台的承载力应进行验算;
35 .在严重流冰的河流上,进行沉井施工必须避开流冰期。确实不能避开时,应将沉井井顶下沉至冰底面的安全水位;
36.沉井施工中,严防船舶及漂流物等的撞击。通航的河道,应与港监部门联系,办理有关水上施工的手续,设置导航标志,在水流斜交处,应备有导航船引导过往船只,缓慢安全驶过施工区;
37.沉井水下混凝土封底时,工作平台应搭设牢固,导管周围应设栏杆,平台的荷载除考虑人员和机具重量外,还应考虑漏斗和导管堵塞后,装满混凝土时的悬吊重量。

沉井实际应用

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采用沉井基础的桥梁
1.中国规模最大的桥梁沉井基础:江阴长江公路大桥,锚锭的钢筋混凝土沉井,平面尺寸为69米×51米,下沉58米
2.世界上规模最大的桥梁沉井基础:沪通铁路大桥,长宽高依次为87.3米,59.1米,44米,重量10519吨。
3.采用沉井基础的其他结构物:取水泵房
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