沉箱鑿井法

沉箱鑿井法

沉箱鑿井法又稱沉井法,是在土層開挖前,在井簡設計位置,把預先制好的一段6~7 m 長的整體井壁,靠自重局部沉人土中,然後在它的掩護下,邊掘進邊下沉,相應砌築井壁,通常稱為普通沉井法。隨著沉井深度的增加,井壁與井幫的摩擦阻力增加,下沉深度受到限制,一般只能下沉20~30 m。

基本介紹

  • 中文名:沉箱鑿井法
  • 外文名:The caisson sinking method
  • 別名:沉井法
  • 一級學科:坑探工程
  • 二級學科:土木工程
  • 創造時間 :1958年
簡介,沉井結構,使用材料,井壁,沉井下沉,

簡介

在地面下沉預製井筒的施工方法。在井口位置,預製好沉井刃腳和一段井壁,邊掘邊沉,再在地面澆築,接長井壁,繼續下沉。此法開始多用於水利工程,工藝簡單,通常採用磚井壁,人工挖掘,自重下沉。沉井深度一般僅20m左右。1839年法國創造了壓氣沉井法,因下沉深度有限,並有損工人健康,到20世紀50年代漸被淘汰。1894年德國創造了淹水沉井法。1944年日本向沉井壁後施放壓縮空氣,減少井壁與土層的摩擦阻力獲得成功。1952年匈牙利和瑞士創造了觸變泥漿液體減阻的新方法。中國於1958年創造了震動沉井法;1969年起採用壁後泥漿淹水沉井,建成了30多個井筒,最深井達192.5m。

沉井結構

由套井、井壁和刃腳三部分組成。套井(即鎖口)是靠近地表預先作好的一段大於沉井外徑1.5m左右的井筒,用以保護井口,安設導向裝置和貯存減阻材料。沉井井壁就是井筒的永久井壁,應有足夠的強度,並滿足下沉所需的重量。一般為鋼筋混凝土結構,壁厚1m左右,隨沉井下沉不斷在井口澆築接長。刃腳位於沉井井壁最下端,多用鋼材製造,刃尖角通常為 30°,刃腳高3m,刃腳外半徑比井壁外半徑大100~300mm,以便下沉後在井壁四周形成一個環形空間。
施工時沉井利用鋼刃腳插入土層,工作面不斷破土排渣,依靠井壁自重不斷下沉,當沉井刃腳達到基岩後,即行封底與壁後注漿固井

使用材料

就沉井的使用材料分,有木沉井,磚、石沉井,混凝土沉井,鋼筋混凝土沉井和鋼沉井等。木沉井用木材較多,現很少採用。磚、石沉井過去多用於中小橋樑。現在常用的是鋼筋混凝土沉井,或底節為鋼筋混凝土,上節為混凝土的沉井。鋼沉井多用於大型工程浮運的沉井。

井壁

沉井的井壁可作成豎直形、台階形或斜坡形。斜坡形雖可減少周圍的摩阻力,但下沉過程中容易傾斜;台階形便於加高井壁。沉井的內部可根據需要作隔牆,劃分成幾個取土井,但取土井必須對稱設定,以利均衡挖土或糾正偏斜;取土井尺寸,須能容納機械挖土斗自由上下。如中國九江長江大橋採用圓沉井,直徑20米,內設9個井孔,中孔直徑5.5米,8個邊孔直徑3.8米;日本本(州)四(國)聯絡橋的南北備贊瀨戶橋7A號墩沉井,橋軸方向長75米,橫跨方向59米,高55米,中間設縱橫向隔牆,是當前世界大型沉井之一。

沉井下沉

排水和不排水下沉兩種,在軟弱土層中須採用不排水下沉,以防涌砂和外周邊土坍陷,造成沉井傾斜及位移,必要時採取井內水位略高於井外水位的施工方法。出土機械可使用抓土斗、空氣吸泥機、水力吸泥機等。近代各國發展用錨樁及千斤頂將沉井壓下的方法。此外,還有用大直徑鑽機在井底鑽挖的方法,如日本在圓形沉井內採用臂式旋轉鑽機,在硬粘土層內開挖,直徑可達11米,由沉井外的電視機反映操作情況及下沉速度。
沉井到達設計標高后,一般用水下混凝土封底。井孔是否填充,應根據受力或穩定要求決定,可填砂石或混凝土,但在低於凍結線0.25米以上的部分,套用混凝土或圬工填實。沉井基礎的最後一道工序是灌築頂蓋。

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