將事先在地面上用鋼筋混凝土製成的井筒形狀的結構作為基坑坑壁的支撐,在井壁的保護下,用機械和人工在井內挖土,並在其自重作用下沉入土中的結構物稱為沉井。所以,沉井施工,實質上就是將一個在地面上事先澆制好的構築物通過挖土沉入到地下一定深度後成為地下構築物的施工過程。
基本介紹
- 中文名：沉井施工
- 外文名：Caisson construction
- 定義：在地下構築物中的施工過程
沉井施工技術發展情況,沉井套用範圍,沉井施工分類,
沉井施工技術發展情況
沉井下沉到設計標高后,最後進行沉井的封底,作為地下構築物使用。
國外在1944-1970年間,先由日本採用噴射高壓空氣(即氣囊法)的方法降低井壁與土層之間的摩阻力,而使沉井下沉深度超過200m。但這方法構造比較複雜,高壓空氣消耗量也大而且下沉速度又不易控制,因此未獲推廣。到1964年,蘇聯建造了兩座78.6m(長)×28.6m(寬)×26m(深)的大型沉井,但沉井底部的井牆厚度卻達到3.8m,向上逐步減薄,到沉井頂部,井牆厚度尚有1.9m。
1952年以後,在歐洲開始套用觸變泥漿來減少沉井外壁與土層之間的摩擦阻力下沉沉井,這是一項重大改進,給工程建設帶來很大的經濟效益,並獲得了首先推廣。
據統計,歐洲到1961年則已經下沉了達450多個沉井作為地下構築物。解放後,我國在沉井的施工技術方面也取得了很大的成就。沉井原先是用於橋樑墩台和重型廠房與各種工業構築物(如煤氣罐、高聳塔架等)的一種深基礎。近年來,隨著生產規模的擴大和生產技術的發展,沉井施工方法已逐漸發展成為埋入軟土層內各種地下工業建築和人民防空工程圍護結構的一種形式,例如,大(重)型橋樑的墩台基礎、岸邊取水構築物、城市雨污水泵站下部結構、大型設備基礎、地下沉澱池和水池、地下油庫以及礦用豎井等。各種類型深埋基礎和地下構築物的圍壁都曾採用沉井法施工。根據現有的施工經驗,在陸地上製作大型鋼筋混凝土圓形沉井,直徑已達68m,下沉深度36m,平面面積約3600餘m2。矩形沉井為18.5m×21.5m,高為20.6m,採用無承墊木施工,分節製作,一次下沉。在橋樑域台基礎沉井方面也有新的發展,在深水中採用浮運沉井就位下沉方法,使平面面積達數百平方米的大重型沉井的下沉深度達50餘米。而且,礦用沉井的下沉深度已超過100m。當然,這個深度也不能認為已經達到了極限。因為一般說來,用沉井法修築地下構築物或深基礎時,可以認為尚能爭取達到更大的下沉深度。
上述沉井的設計和施工的要求,一般是要使沉井結構能安全下沉到達設計標高,下沉時要平穩,結構不開裂水,位置不歪斜,超沉量和基底沉降量小等。這就要求沉井結構設計要有足夠的強度和剛度,在施工和使用階段,能保證抗浮穩定性,井壁和底板有足夠的抵抗水、土壓力和地基反力的強度,如有戰備防護要求的地下構築物更需要具有一定的三防能力。此外,根據使用條件的不同,沉井尚有混凝土抗滲、防潮、隔熱、防噪和通風等要求。
沉井施工的主要流程示意圖沉井套用範圍
(1)在城市市區採用沉井作為地下構築物就無需打圍護樁(鋼板樁或其他圍護樁),也不影響周圍建(構)築物,不需要支撐土壁及防水。因其本身剛度較大,沉井外側井牆就能防止側面土層的坍塌。
(2)如因場地狹窄,同時受附近建築物或其他因素條件的限制,而不適宜採用大開挖的地點,可採用沉井法施工。
(3)當地下水位較高,土的滲透性大,易產生涌流或塌陷的不穩定土壤,可採用沉井不排水下沉和水下澆築混凝土封底。
(4)埋置較深的構築物採用沉井法施工,從經濟和技術角度來看,也比其他施工方法更為合理。
(5)給水排水工程的地下構築物,多採用沉井。如江心及岸邊的取水構築物、城市雨污水泵站下部結構等。
(6)沉井可作為橋樑墩台的深基礎,由於平面尺寸小,而下沉深度比較大,因此,在橋樑工程中廣泛採用。
(7)沉井可作地下構築物的外殼。由於平面尺寸可根據需要進行設計,面積可達3000~4000m2,井內空腔並不填塞,形成地下空間,可滿足生產和使用的需要,有時還可作為高層建築的基礎。
(8)沉井可用作礦區的豎井,面積比較小,一般為圓形,直徑在15m以內。但下沉深度卻很深,一般要在100m以上,可用作上下人員、材料、產品(煤和礦石)的豎向通道,同時還可作為豎向風道之用。
(9)大型設備基礎、地下倉庫、人防掩蔽所、盾構拼裝井、船塢塢首等均可採用沉井。
沉井施工分類
沉井基礎施工一般可分為早地施工、水中築島及浮運沉井三種。施工前應詳細了解場地的地質和水文條件。水中施工應做好河流汛期、河床沖刷、通航及漂流物等調查研究,充分利用枯水季節,制訂詳細的施工計畫及必要的措施,確保施工安全。
