沉井施工方法

6-2-126-2-12 沉井施工沉井施工 沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺。 施工时先在地面或基坑内 制作开口的钢筋混凝土井身，待其达到规定强度后，在井身内部分层挖土运出， 随着挖土和土面的降低， 沉井井身藉其自重或在其他措施协助下克服与土壁间的 摩阻力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高就位，然后进行封底。 沉井施工工艺的优点是：可在场地狭窄情况下施工较深（可达 50 余米）的 地下工程，且对周围环境影响较小；可在地质、水文条件复杂地区施工；施工不 需复杂的机具设备；与大开挖相比，可减少挖、运和回填的土方量。其缺点是施 工工序较多；技术要求高、质量控制难。 沉井工艺一般适用于工业建筑的深坑（料坑、铁皮坑、翻车机室等） 、设备 基础、水泵房、桥墩、顶管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。 6-2-12-16-2-12-1 沉井类型沉井类型 沉井类型很多，按材料分，有混凝土、钢筋混凝土、砖石等，但应用最多的 还是钢筋混凝土沉井。按平面形状分，有圆形、方形、矩形、多边形、多孔形等， 主要取决于其用途。由于圆形沉井受力性能好、易于控制下沉，应用最多。沉井 的剖面，有圆筒形、锥形、阶梯形等。为减少下沉摩阻力，井壁在刃脚外缘处常 缩进 20~30mm，呈圆柱带台阶形，井壁表面呈 1/1000 的坡度。 图 6-202 沉井平面及剖面形式 （a）平面形式； （b）竖剖面形式 1-圆形；2-方形；3-矩形；4-多边形；5-多孔形； 6-圆柱形；7-圆柱带台阶形；8-圆锥形；9-阶梯形 6-2-12-26-2-12-2 沉井制作与下沉沉井制作与下沉 1．施工准备工作 沉井施工前的准备工作，除去常规的场地平整；修建临时设施；水、电、风 等动力供应外，着重作好下述工作： （1）地质勘察 在沉井施工处需进行钻探，钻孔设在井外，距外井壁距离宜大于 2m，需有 一定数量和深度的钻孔，以提供土层变化、地下水位、地下障碍物及有无承压水 等情况，对各土层要提供详细的物理力学指标，为制订施工方案提供技术依据。 （2）编制施工方案 施工方案是指导沉井施工的核心技术文件， 要根据沉井结构特点、地质水文 条件、已有的施工设备和过去的施工经验，经过详细的技术、经济比较，编制出 技术上先进、 经济上合理的切实可行的施工方案。 在方案中要重点解决沉井制作、 下沉、 封底等技术措施及保证质量的技术措施，对可能遇到的间题和解决措施要 做到心中有数。 （3）布设测量控制网 事先要设置测量控制网和水准基点， 用于定位放线、 沉井制作和下沉的依据。 如附近存在建（构）筑物等，要设沉降观测点，以便施工沉井时定期进行沉降观 测。 2．沉井制作 沉井的施工程序为： 平整场地→测量放线→开挖基坑→铺砂垫层和垫木或砌刃脚砖座→沉井浇 筑→布设降水井点或挖排水沟、 集水井→抽出垫木→沉井下沉封底→浇筑底板混 凝土→施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。 （1）刃脚支设 沉井下部为刃脚，其支设方式取决于沉井重量、施工荷载和地基承载力。常 用的方法有垫架法、砖砌垫座和土模。 在软弱地基上浇筑较重的沉井，常用垫架法（图 6-203a） 。垫架的作用是将 上部沉井重量均匀传给地基，使沉井井身浇筑过程中不会产生过大不均匀沉降， 使刃脚和井身产生裂缝而破坏；使井身保持垂直；便于拆除模板和支撑。采用垫 架法施工时，应计算井身一次浇筑高度，使其不超过地耐力，其下砂垫层厚度亦 需计算确定。直径（或边长）不超过8m 的较小的沉井，土质较好时可采用砖垫 座（图 6-203b） ，砖垫座沿周长分成 6~8 段，中间留 20mm 空隙，以便拆除，砖 垫座内壁用水泥砂浆抹面。对重量轻的小型沉井，土质较好时，甚至可用土胎模 （图 6-203c） ，土胎模内壁亦用水泥砂浆抹面。 图 6-203 沉井刃脚支设 （a）垫架法； （b）砖垫座法； （c）土胎模法 1-刃脚；2-砂垫层；3-枕木；4-垫架；5-模板； 6-砖垫座；7-水泥砂浆抹面；8-刷隔离层；9-土胎模 刃脚支设用得较多的是垫架法。采用垫架法时，先在刃脚处铺设砂垫层，再 在其上铺枕木和垫架，枕木常用断面 16cm×22cm，垫架数量根据第一节沉井的 重量和地基（或砂垫层）的容许承载力计算确定，间距一般为0.5~1.0m。垫架应 对称，一般先设 8 组定位垫架，每组由 2~3 个垫架组成。矩形沉井多设 4 组定位 垫架，其位置在距长边两端 0.15L 处（L 为长边边长） ，在其中间支设一般垫架， 垫架应垂直井壁。圆形沉井垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设。在枕木上支设刃脚 和井壁模板。枕木应使顶面在同一水平面上，用水准仪找平，高差宜不超过 10mm，在枕木间用砂填实，枕心中心应与刃脚中心线重合。如地基承载力较低， 经计算垫架需要量较多时， 应在枕木下设砂垫层， 将沉井重量扩散到更大面积上。 （2）井壁制作 沉井制作可在修建构筑物的地面上进行， 亦可在基坑中进行，如在水中施工 还可在人工筑岛上进行。应用较多的是在基坑中制作。 沉井施工有下列几种方式：一次制作、一次下沉；分节制作、一次下沉；分 节制作、分节下沉（制作与下沉交替进行） 。如沉井过高，下沉时易倾斜，宜分 节制作、分节下沉。沉井分节制作的高度，应保证其稳定性并能使其顺利下沉。 采用分节制作、一次下沉时，制作高度不宜大于沉井短边或直径，总高度超过 12m 时，需有可靠的计算依据和采取确保稳定的措施。 分节下沉的沉井接高前，应进行稳定性计算，如不符合要求，可根据计算结 果采取井内留土、填砂（土） 、灌水等稳定措施。 井壁模板可用组合式定型模板（图 6-204） ，高度大的沉井亦可用滑模浇筑。 分节制作时，水平接缝需做成凸凹型，以利防水。如沉井内有隔墙，隔墙底面比 刃脚高，与井壁同时浇筑时需在隔墙下立排架或用砂堤支设隔墙底模。隔墙、横 梁底面与刃脚底面的距离以 500mm 左右为宜。 图 6-204 沉井井壁钢模板支设 1-下一节沉井；2-预埋悬挑钢脚手铁件；3-组合式定型钢模板；4-2[8 钢楞； 5-对立螺栓；6-－100×3 止水片；7-木垫块；8-顶撑木；9-钢管脚手架 钢筋由人工绑扎， 亦可在沉井近处地面上预制成钢筋骨架或网片；用起重机 进行大块安装。 混凝土浇筑可用塔式起重机或履带式起重机吊运混凝土吊斗， 沿沉井周围均 匀、分层浇筑；亦可用混凝土泵车分层浇筑，每层厚不超过 300mm。 沉井浇筑宜对称、均匀地分层浇筑，避免造成不均匀沉降使沉井倾斜。每节 沉井应一次连续浇筑完成， 下节沉井的混凝土强度达到 70%后才允许浇筑上节沉 井的混凝土。 3，沉井下沉 （1）下沉验算 沉井下沉前应进行混凝土强度检查、外观检查。并根据规范要求，对各种形 式的沉井在施工阶段应进行结构强度计算、下沉验算和抗浮验算。 沉井下沉时， 第一节混凝土强度达到设计强度，其余各节应达到设计强度的 70%。 沉井下沉，其自重必须克服井壁与土间的摩阻力和刃脚、隔墙、横梁下的反 力，采取不排水下沉时尚需克服水的浮力。因此，为使沉井能顺利下沉，应进行 分阶段下沉系数的计算，作为确定下沉施工方法和采取技术措施的依据。 下沉系数（图 6-205）按下式计算： 图 6-205 沉井下沉系数计算简图 （