沉井基础
用开口沉井或气压沉箱施工法建造的桥梁基础(图2 沉井基础)。这种基础现采用较少。由于它整体性好、刚度大、传力可靠,因此在长大跨度和深水地区修桥仍被采用。
开口沉井是一个井筒,最下一节的下端设有钢制或钢筋混凝土刃脚。其平面形状可根据墩台外形作成矩形、圆形、圆端形等等,中间加隔墙,成为双孔或多孔式。建造材料可用木、钢、混凝土、钢筋混凝土等。开口沉井在浅水地区可在墩位就地筑岛制造,深水地区可在岸边预制,然后以浮运等办法运到墩位。开口沉井基础施工程序一般是在井壁内挖土,井筒靠自重或加压逐渐下沉,一节井筒快沉入土中再接一节,直至最后一节下沉到设计标高,然后将井底土清理干净,灌注一层水下混凝土把井底封住,再抽水并在井内填充混凝土或沙石,或作成空心沉井,最后在顶上灌筑钢筋混凝土盖板,并在其上修筑墩台。在施工过程中,为了减少井筒下沉时井壁与土间的摩擦力,可在筒壁内预埋钢管并压入高压水、泥浆或高压气流辅助下沉。1936年美国建造的旧金山奥克兰海湾悬索桥锚固墩的沉井基础首先使用充气浮运、放气下沉的圆盖沉井,平面尺寸为60*28米,有井筒55个。中国南京长江桥、枝城长江桥等也采用过这种重型沉井基础。南京长江桥的沉井下沉深度达54.87米;枝城长江桥墩位处岩面高差3.7米,设计时打破了传统垂直平面做法,按岩面斜度造成高低刃脚,使沉井底面与岩面吻合。
气压沉箱是一个无底箱形结构,顶上有双门通廊,以便人和材料进入。沉箱下沉至水底后,注入压缩空气以阻止水进入。人在其内开挖地基,使沉箱继续下沉至设计标高。气压沉箱基础在施工过程中,可处理下沉的障碍物,可直接观察到地基原形,也不用灌注水下混凝土,质量比较可靠。但施工者需要在高压空气中工作,不但效率不高,而且对身体有害。中国早期修建的桥梁,如杭州钱塘江桥曾采用这一技术。
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。
【1】沉井施工一般要求:井主体应采用防水混凝土浇筑,分段制作时,施工缝的防水措施应根据其防水等级按本规范表3.3.1—1选用。沉井施工缝的施工应符合本规范第4.1.25条的规定。固定模板的螺栓穿过混凝土井壁时,螺栓部位的防水处理应符合本规范第4.1.28条的规定。
【2】8.2.3 沉井的干封底应符合下列规定:1 地下水位应降至底板底高程500mm以下,降水作业应在底板混凝土达到设计强度,且沉井内部结构完成并满足抗浮要求后,方可停止;2 封底前井壁与底板连接部位应凿毛或涂刷界面处理剂,并应清洗干净; 3 待垫层混凝土达到50%设计强度后,浇筑混凝土底板,应一次浇筑,并应分格连续对称进行;4 降水用的集水井应采用微膨胀混凝土填筑密实。8.2.4 沉井水下封底应符合下列规定: 水下封底宜采用水下不分散混凝土,其坍落度宜为200±20mm;2 封底混凝土应在沉井全部底面积上连续均匀浇筑,浇筑时导管插入混凝土深度不宜小于1.5m;3 封底混凝土应达到设计强度后,方可从井内抽水,并应检查封底质量,对渗漏水部位应进行堵漏处理;4 防水混凝土底板应连续浇筑,不得留设施工缝,底板与井壁接缝处的防水措施应按本规范表3.3.1—1选用,施工要求应符合本规范第4.1.25条的规定。8.2.5 当沉井与位于不透水层内的地下工程连接时,应先封住井壁外侧含水层的渗水通道。
沉井施工安全环保注意事项及措施 1、在原有建筑物附近下沉沉井、沉箱时,应经常对原有建筑物进行沉降观测,必要时应采取相应的安全措施。
2、在沉井、沉箱周围布置起重机、管路和其他重型设备时,应考虑地面的可能沉陷,并采取相应的技术措施。 3、沉箱开始下沉至填筑作业室完毕,应用两根或两根以上输气管不断地向沉箱作业室供给压缩空气,供气管路应装有逆止阀,以保证安全和正常施工。
4、沉箱下沉时,作业室内应设置枕木垛或采取其他安全措施。在下沉过程中,作业室内土面距顶板的高度不得小于1.8米。
5、挖土应分层进行,防止锅底挖得太深,或刃脚挖土太快以防突沉伤人。再挖土时,刃脚处,隔墙下不准有人操作或穿行,以免刃脚处切土过快伤人。
6、井下操作人员应戴安全帽、穿胶鞋、防水衣裤;潜水泵应配装漏电保护器。
沉井基础是以沉井法施工的地下结构物和深基础的一种型式。
是先在地表制作成一个井筒状的结构物(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。广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础;水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。
(1)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 (2)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 沉井基础施工安全控制要点 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。
1 、沉井适用于下沉施工的地下建筑物或构筑物。
2 、沉井结构应采用防水混凝土浇筑。沉井分段制作时,施工缝的防水措施应符合本规范第5.1节的有关规定;固定模板的螺栓穿过混凝土井壁时,螺栓部位的防水处理应符合本规范第5.5.6条的规定。
3、沉井干封施工应符合下列规定:
(1)沉井基底土面应全部挖至设计标高,待其下沉稳定后再将井内积水排干;
(2)清除浮土杂物,底板与井壁连接部位应凿毛、清洗干净或涂刷混凝土界面处理剂,及时浇筑防水混凝土封底;
(3) 在软土中封底时,宜分格逐段对称进行;
(4) 封底混凝土施工过程中,应从底板上的集水井中不间断地抽水;
(5) 封底混凝土达到设计强度后,方可停止抽水;集水井的封堵应采用微膨胀混凝土填充捣实,并用法兰、焊接钢板等方法封平。
4 、沉井水封施工应符合下列规定:
(1) 井底应将浮泥清理干净,并铺碎石垫层;
(2) 底板与井壁连接部位应冲刷干净;
(3) 封底宜采用水下不分散混凝土,其坍落度宜为180mm~220mm;
(4) 封底混凝土应在沉井全部底面积上连续均匀浇筑;
5 、封底混凝土达到设计强度后,方可从井中抽水;并应检查封底质量。
6.4.5 防水混凝土底板应连续浇筑,不得留设施工缝;底板与井壁接缝处的防水处理应符合本规范第5.1节的有关规定。
6、沉井分项工程检验批的抽样检验数量,应按混凝土外露面积每100m2抽查1处,每处10m2,且不得少于3处。
Ⅰ 主 控 项 目
7、沉井混凝土的原材料、配合比以及坍落度必须符合设计要求。
检验方法:检查产品合格证、产品性能检测报告、计量措施和材料进场检验报告。
8 、沉井混凝土的抗压强度和抗渗性能必须符合设计要求。
检验方法:检查混凝土抗压强度、抗渗性能检验报告。
9 、沉井的渗漏水量必须符合设计要求。
检验方法:观察检查和检查渗漏水检测记录。
Ⅱ 一 般 项 目
10、沉井干封底和水下封底的施工应符合本规范第3条和第4条的规定。
检验方法:观察检查和检查隐蔽工程验收记录。
11、沉井底板与井壁接缝处的防水处理应符合设计要求。
检验方法:观察检查和检查隐蔽工程验收记录。
沉井基础的施工程序,在井壁内挖土,井筒靠自重或加压逐渐下沉,一节井筒快沉入土中再接一节,直至最后一节下沉到设计标高,将井底土清理干净,灌注一层水下混凝土把井底封住,再抽水并在井内填充混凝土或沙石,最后在顶上灌筑钢筋混凝土盖板,并在其上修筑墩台。
1.我们看到在水中施工时,首先是围水,而后抽水后挖基,浇筑基础混凝土,或者是在水中搭设钢管桩平台,打钢护筒,而后平台上上钻机做钻孔桩,浇注桩身混凝土。
2.沉井施工是将上面围水、挖基工序一次完成,即用型钢和钢板做成一个比水中基础还要大的无底围桶一样的钢构件,而后放入到水中基础开挖位置,抽水、挖基,当水中工作完成后,再去除这个钢围桶。
3.用钢筋混凝土做一个围桶,安放在基础开挖处,边挖边沉,直到落实到基础开挖深度再清底、浇筑基础混凝土,钢筋混凝土沉井,作为基础的一部分。
4.沉井基础施工的主要内容:沉井制造、下沉、基底清理、封底、填充、及灌注面盖板等,下沉沉井的基本施工方法,是不排水而在水中挖土,但土量不大,地下水量不多时可用排水法下沉。
5.沉井基础在施工过程中,减少井筒下沉时井壁与土间的摩擦力,可在筒壁内预埋钢管并压入高压水、泥浆或高压气流辅助下沉,中国早期修建的桥梁一般曾采用沉井施工技术。
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