基本介紹
- 中文名：沉井
- 外文名：open caisson;well-sinking;sink
- 定義：井筒狀的結構物
- 優點：穩妥
沉井分類,沉井特點,優點,缺點,沉井結構,設計原則,施工步驟,準備工作,安全控制,實際套用,
沉井分類
按沉井形狀分
1、按平面形狀分
沉井
沉井圓形沉井：形狀對稱、挖土容易，下沉不易傾斜，但與墩、台截面形狀適應性差
矩形沉井：與墩、台截面形狀適應性好，模板製作簡單，但邊角土不易挖除，下沉易產生傾斜
圓端形沉井：適用於圓端形的墩身，立模不便，但控制下沉與受力狀態較矩形好
2、按立面形狀分
柱形：構造簡單，挖土較均勻，井壁接長較簡單，模板可重複使用
階梯形：除底節外，其他各節井壁與土的摩擦力較小，但施工較複雜，消耗模板多
按沉井的建築材料分
混凝土沉井：下沉時易開裂
鋼筋混凝土沉井：常用
鋼沉井：多用於水中施工
沉井特點
將位於地下一定深度的建築物或建築物基礎，先在地表製作成一個沉井，然後在井壁的圍護下通過從井內不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達到預定設計標高后，再進行封底，構築內部結構。技術上比較穩妥可靠，挖土量少，對鄰近建築物的影響比較小，沉井基礎埋置較深，穩定性好，能支承較大的荷載。
優點
1、埋置深度可以很大，整體性強、穩定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直荷載和水平荷載。
2、沉井既是基礎，又是施工時的擋土和擋水結構物，下沉過程中無需設定坑壁支撐或板樁圍壁，簡化了施工。
3、沉井施工時對鄰近建築物影響較小。
缺點
1、施工期較長。
2、施工技術要求高。
3、施工中易發生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等。
沉井結構
主要由刃腳、井壁、內隔牆、梁、凹槽、底板等構成。
1.井壁：沉井的外壁，是沉井的主要部分，它應有足夠的強度，以便承受沉井下沉過程中及使用時作用的荷載；同時還要求有足夠的重量，使沉井在自重作用下能順利下沉
2.刃腳：井壁下端一般都做成刀刃狀的“刃腳”，其功用是減少下沉阻力
3.隔牆：設定在沉井井筒內，其主要作用是增加沉井在下沉過程中的剛度，同時，又把整個沉井分隔成多個施工井孔(取土井)，使挖土和下沉可以較均衡地進行，也便於沉井偏斜時的糾偏
4.凹槽：設定在刃腳上方井壁內側，其作用時使封底混凝土和底板與井壁間有更好的聯結，以傳遞基底反力
5.封底：當沉井下沉到設計標高，經過技術檢驗並對井底清理整平後，即可封底，以防止地下水滲入井內
6.頂蓋：井頂澆築鋼筋混凝土頂蓋，待頂蓋達到設計強度後方可砌築墩。
設計原則
沉井平面尺寸及其形狀與高度，應根據墩台的地面尺寸、地基承載力及施工要求。力求結構簡單對稱、受力合理、施工方便。具體要求為：
1.沉井稜角處宜做成圓角或鈍角
2.沉井的長短邊之比越小越好
3.沉井分節製作
施工步驟
1.場地平整，鋪墊木、製作底節沉井
2.拆模，刃腳下一邊填塞砂、一邊對稱抽拔出墊木
3.均勻開挖下沉沉井，底節沉井下沉完畢
4.建築第二節沉井，繼續開挖下沉並接築下一節井壁
5.下沉至設計標高，清基
6.沉井封底處理
7.施工井內設計和封頂等
準備工作
1.旱地上沉井的施工
場地平整、製造第一節沉井、拆模及抽墊、挖土下沉、接高沉井、地基檢驗和處封底、充填井孔及澆築頂蓋。
2.水中沉井的施工
(1)築島法：水流速不大，水深在3或4m以內
(2)浮運沉井施工：水流速較大，水深較深
適用地段
1.上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，擴大基礎開挖工作量大，以及支撐困難，但在一定深度下有好的持力層，採用沉井基礎與其它深基礎相比較，經濟上較為合理時；
2.在山區河流中，土質雖好，但沖刷大或河中有較大卵石不便樁基礎施工時；
3.岩層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深；採用擴大基礎施工圍堰製作有困難時。
安全控制
1.沉井下沉四周影響區域內，不宜有高壓線桿、地下管道、固定式機具設備和永久性建築。必須設定時，應採取安全措施；
2.沉井施工，應儘量避開汛期，特別是在初沉階段不得在汛期內。如需渡過汛期、凌期時，應採取穩定可靠的安全防護措施；
3.在水中設圍堰築島而導致水流被壓縮或改變河道等，應檢查對附近的堤壩、農田和其它建築物的安全以及島體本身的穩定是否受到影響，嚴防因沖刷而壩塌；
4.沉井下沉，採用人工挖掘時，勞動組織要合理，井內人員不宜過多。在刃腳處挖掘，應對稱均勻掘進，並保持沉井均勻下沉。下井操作人員，安全防護用品必須佩戴齊全。井內要有充足的照明。沉井各室均應備有懸掛鋼梯及安全繩，以應急需。湧水、涌砂量大時，不宜採用人工開挖下沉；
5.沉井施工前，應檢查機具設備是否完好，並搭好腳手架、作業平台、並保證其牢靠，平台四周設定欄桿，高處作業和險要的空隙處，均應設安全網；
6.沉井的內外腳手，如不能隨同沉井下沉時，應和沉井的模板、鋼筋分開。井字架、扶梯等設施均不得固定在井壁上，防止沉井突然下沉時被拉倒；
7.沉井頂面應設安全防護圍欄。井內、井上搭設的抽水機台座、水力機械管道等施工設施，均應架設牢固。井頂上的機具應設防護擋板，小型工具宜裝箱存放。在沉井刃腳和井內橫隔牆附近不得有人停留、休息，以防止墜物傷人；
8.井內、井上的抽水機電路應使用防水膠線，安裝漏電保護裝置，以防止觸電；
9.空壓機的貯氣罐應設有安全閥，輸氣管應編號，供氣控制應由專人負責，在有潛水員工作時，應有濾清器，進氣口應設定在能取得潔淨空氣處；
10.沉井的製作高度不宜使重心離地太高，以不超過沉井短邊或直徑的長度為宜。特殊情況允許加高，但應有可靠的計算數據，並採取必要的安全技術措施；
11.在圍堰築島上就地澆築的沉井，在沉井的外側周圍應留有護道。護道寬度應按設計規定修築；築島島面和開挖基坑的坑底標高，應比沉井施工期最高水位高出至少0.5m；
12.沉井下沉前應把井壁上拉桿螺栓和圓釘切割掉。特別在不排水下沉時，應清除井內障礙和插筋，以防止割破潛水員的潛水服；
13.在築島上，沉井下沉中，如刃腳尚未達到原河床以前，而需接高沉井時，應在沉井內回填砂土，並分層灌注混凝土，防止沉井接高加重，產生不均衡下沉，造成沉井傾斜；
14.拆除沉井墊板應在沉井混凝土達到設計強度後進行。抽拔墊板時，應有專人統一指揮，分區、分層、同步、對稱進行。抽拔墊板及下沉時，嚴禁人員從刃腳、底梁和隔牆下通過。抽掉墊板後，應及時回填、夯實，並注意檢查是否有傾斜及險情。
15.沉井面積較大，不排水下沉時，井內隔牆上應設有潛水員通過的預留孔；
16.浮運沉井的防水圍壁露出水面高度，在任何時候均不得小於1m；
17.不排水沉井下沉中，應均勻出土，不得超挖、超吸，並應加強觀測，必要時進行沉井底的潛水檢查，防止沉井突然下沉和大量翻砂而導致沉井歪斜，造成人員和機械損傷；
18.用吊斗出土時，斗梁與吊鉤應封綁牢固，並應經常檢查斗梁、斗門等磨損情況，損傷部位應更換或加固。吊斗升降時，井頂指揮人員應通知井下人員暫時避開；
19.採用抓鬥進行不排水下沉時，如鋼絲繩纏繞在一起而需要轉動抓鬥進行排除時，作業人員應站在有護欄的部位；
20.採用機吊人挖時，土斗裝滿後，需待井下人員躲開，並發出信號後，方可起吊；
21.採用水力機械時，井內作業面與水泵站應建立通訊聯繫；
22.水力機械的水槍和吸泥機，應進行試運轉，各連線處應嚴密不漏水；
23.沉井在淤泥質粘土或亞粘土中下沉時，井內的工作平台套用活動平台，禁止固定在井壁、隔牆或底樑上；
24.不排水沉井，井內應搭設專供潛水員使用的浮動操作平台，潛水員要注意按照規定進行增壓或減壓；
26.沉井施工中，灌注混凝土如使用減速漏斗時，漏斗應懸掛牢固，並應附有保險繩索。漏斗應封鉤，孔口四周的空隙應堵嚴；漏斗升降時，井上與井下作業人員，應設通訊聯絡，協調配合，統一指揮；
27.在深水處，採用浮式沉井施工時，有關沉井下水、浮運及懸浮狀態下接高、下沉等，必須加以嚴密控制：
1)各類浮式沉井在下水前，應對各節浮式沉井進行水密性試驗，合格後方可下水；
2)浮式沉井下水前，應制定下水方案。採用起吊下水時，應對起重設備進行檢查。在河岸有適合坡度，採用滑稱、牽引等方法下水時，必須嚴防傾覆；
3)浮式沉井，必須對浮運、就位和落河床時的穩定性，進行檢查；
28.浮式沉井，定位落河床前， 應考慮潮水漲落的影響，對所有錨碇設備進行檢查和調整，使沉井安全準確落位；
29.浮式沉井落河床後，應儘快下沉，並使沉井達到保持穩定的深度；隨時觀察沉井的傾斜、移位及河床沖刷情況；
30.採用井內抽水強制下沉時，井上人員應離開沉井；
31.沉井如由不排水轉換為排水下沉時，抽水後應經過觀測，確認沉井已穩定，方可井下作業；
32.採用套井與觸變泥漿法施工時，套井四周應設定防護設施；
33.沉井下沉採用載入助沉時，載入平台應經過計算，載入或卸載範圍內，應停止其他作業；
34.浮式沉井，在船上或支架平台上製作時，對船舶或支架平台的承載力應進行驗算；
35 .在嚴重流凍的河流上，進行沉井施工必須避開流冰期。確實不能避開時，應將沉井井頂下沉至冰底面的安全水位；
36.沉井施工中，嚴防船舶及漂流物等的撞擊。通航的河道，應與港監部門聯繫，辦理有關水上施工的手續，設定導航標誌，在水流斜交處，應備有導航船引導過往船隻，緩慢安全駛過施工區；
37.沉井水下混凝土封底時，工作平台應搭設牢固，導管周圍應設欄桿，平台的荷載除考慮人員和機具重量外，還應考慮漏斗和導管堵塞後，裝滿混凝土時的懸吊重量。
實際套用
採用沉井基礎的橋樑
1.中國規模最大的橋樑沉井基礎：江陰長江公路大橋，錨錠的鋼筋混凝土沉井，平面尺寸為69米×51米，下沉58米
2.世界上規模最大的橋樑沉井基礎：滬通鐵路大橋，長寬高依次為87.3米，59.1米，44米，重量10519噸。
3.採用沉井基礎的其他結構物：取水泵房
