沉井基础施工.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第二节 沉井基础施工,一、沉井的分类和构造,沉井,四周有壁,下部无底,上部无盖,的,筒形,结构物，通常用,钢筋混凝土,作成。,制作井筒,就地在井内不断地挖土、运出。,沉井依靠其本身自重,克服阻力不断下沉,直至设计标高。,最后,进行封底及混凝土填心,便成为桥梁墩台基础。,图,16 14,沉井下沉示意图,图,16 15,沉井基础,(,一,),沉井的分类,1.,按沉井制作的位置不同,按沉井制作的位置不同可分为：,就地制作的沉井,在,基础设计位置,上制造,然后在井筒中挖土使其下沉。,适用范围：基础位于,浅水,中,需先在水中筑岛,再在岛上筑井下沉。,浮运沉井,在,岸上制造,然后浮运到设计位置下沉。,适用于,深水区,筑岛有困难,或有碍通航,或河流流速较大的情况。,(,一,),沉井的分类,2.,按使用材料、截面形状、立面形状分,按使用材料,混凝土沉井,、,钢筋混凝土沉井,及,钢沉井,等；,按沉井的截面形状,矩形,、,圆形,及,圆端形沉井,等；,按立面形状,竖直式,、,倾斜式,及,阶梯式,等。,图,16,16,沉井平面形状,图,16 17,沉井的立面形状,(,二,),沉井的构造,以钢筋混凝土沉井为例。,沉井通常由,刃脚,、,井壁,、,隔墙,、,井孔,、,射水管,、,封底混凝土,、,顶盖,诸部分组成。,(,二,)沉井的构造,1.,刃 脚,沉井井壁最下端作成,刀刃状,故称作刃脚。,作用：,使沉井下沉时,减少土的正面阻力,。,刃脚的式样：,根据沉井下沉时,所穿越的,土层的紧密程度,和刃脚单位长度上的反力大小选择,以利切入土中。,(,二,),沉井的构造,2.,井 壁,井壁是,沉井的主体,。作用：,起,挡土,、,挡水,的围护结构作用,;,当施工完毕后,成为,基础或基础的外壳,保存下来,而将上部荷载传至地基。,井壁厚度,考虑,沉井结构强度,、,刚度,外,应根据,下沉需要的自重,确定,(,二,),沉井的构造,3.,隔 墙,沉井长宽尺寸较大,则应在井筒内,设置隔墙,：,作用：,增加沉井下沉时的,刚度,；,将井筒,分隔成若干个井孔,有利于控制挖土下沉的方向。,厚度：,因隔墙不直接承受土压力,所以厚度较外壁要,薄,些。,(,二,),沉井的构造,4.,井 孔,作用：挖土出土的工作场所和通道。,井孔尺寸：,应满足施工要求,其宽度,(,直径,),一般不小于,3 m,。,井孔的布置,应,简单对称,便于对称挖土,保持沉井均匀下沉,。,(,二,),沉井的构造,5.,封底混凝土,沉井沉至,设计标高,进行,清基,后,便可进行浇注封底混凝土。,如井中之水无法排干,可采用,水下混凝土封底,达到强度后即可抽水,凿除与水接触的表层混凝土。,(,二,),沉井的构造,6.,顶 盖,作用：,承托墩身传来的力量。,顶盖一般用钢筋混凝土制作,厚度,1.5,2.0 m,。,二、沉井的施工步骤,(,一,),场地准备,墩台位无水,需平整场地,;,若地下水位较低,可挖坑建造沉井,;,若有地面水,则需筑岛建造沉井。,由于底节沉井刃脚踏面窄,底面积小,若直接在土面上制造数百吨甚至上千吨自重的沉井,将会发生不均匀沉陷,导致沉井破坏。,垫木法。,土模法,即在土面上按刃脚内侧斜面形状和尺寸挖成或填筑成截头锥台形,既扩大了刃脚的支承面,又代替了刃脚内模板。,二、沉井的施工步骤,(,二,),底节沉井制作,垫木铺好后就可立模制作沉井。工序有：,立内模,、,焊接刃脚角钢,、,绑扎钢筋,、,立外模,、,灌筑混凝土,。,沉井制造工序多,时间长,所以要,组织平行作业,搞好各工序的衔接,尽量,缩短制作时间,。,二、沉井的施工步骤,(,三,),底节沉井下沉,先拆除沉井内外模板,待混凝土达到规定强度后,就可拆垫木或挖土模。,沉井下沉主要靠在,井内除土,：,目的是减少或消除刃脚的正面阻力。,二、沉井的施工步骤,(,四,),沉井接高,多节沉井施工时,制造与下沉两项工作交替进行,但应保证接筑沉井与原沉井在同一轴线上。,二、沉井的施工步骤,(,五,),井顶围堰,沉井顶面位于最低水位或地面以下。,因此沉井沉至设计标高之前,应做井顶围堰,才能在继续下沉时防止水、土进入井孔中。,二、沉井的施工步骤,(,六,),清基封底、,(,七,),填充、顶盖和建第一节墩台身,当沉井沉至设计标高后,要对基底进行清理、检查和处理,合格后方可进行混凝土封底。,当封底混凝土达一定强度后,即抽水填充或浇筑钢筋混凝土底板,最后浇筑钢筋混凝土顶盖和第一节墩台身混凝土,二、沉井的施工步骤,三、沉井下沉,沉井下沉施工方法：排水下沉和不排水下沉。,一般是依据沉井所处的水文、地质情况而定。,排水下沉法：,在渗水量小的稳定黏性土中下沉沉井。,不排水下沉法：,当渗水量较大时,一般采用不排水下沉法,用水下抓泥、射水吸泥方法除土。,(,一,),排水下沉,排水下沉即用抽水降低井内水位,工人可直接下到井底进行挖掘作业,这种方法施工条件较好,其优点是,:,容易控制下沉方向,;,有利于防止下沉过程中出现较大的偏斜,;,易于处理下沉中遇到的特殊障碍,下沉速度一般较快,;,便于基础底层的检验和处理。,抽水宜用电动离心式水泵。当井深大于水泵有效吸程时,可将水泵安放在井孔内用钢丝绳悬挂的活动平台上,使其能在井孔内随抽水深度变化而升降。开挖前首先应挖一个较深的汇水坑,在有横隔墙的沉井中,汇水坑宜挖在横隔墙下,以免影响挖土。,(,一,),排水下沉,开挖方法,一般先从中央下挖,40,50 c m,逐层开挖,每层,20,30 c m,均一圈一圈地向刃脚方向逐步扩大,每一圈均从远离定位支垫位置处开始,使定位支垫位置处的土最后同时挖除。土质松软时,在分层开挖的过程中沉井即逐渐下沉。在坚硬的土层中,可能挖平刃脚仍不下沉。如挖平刃脚仍不下沉,就须掏空刃脚下土壤,这时,应比照抽垫方法,分段顺序掏土至刃脚外,随即回填砂砾,最后将支垫位置的土亦换成砂砾后,再分层分圈逐步挖除砂砾使沉井下沉。,(,二,),不排水下沉,不排水下沉是在井内外水头相同的静水条件下利用抓土斗、吸泥器等机具除土的井上作业方法,它可以有效地防止“流砂”确保安全,因而特别适用于地下水位较高的粉、细砂地层。,水中除土,可将沉井中部挖成锅底。在砂及砾石类土中,一般当锅底比刃脚低,1,1.5 m,时,沉井即可下沉,并将刃脚下的土挤向中央锅底,只要继续在中间挖土,沉井即可继续下沉。在粘性土或胶结层中,四周的土不易向中间坍落,需要靠近井壁偏挖,往往还须辅以高压射水松土。为避免沉井发生较大倾斜,一般应使锅底深度不超过,2 m;,相邻土面高差不宜大于,0.5 m,。靠近刃脚处,除处理胶结层和清理风化岩外,除土和射水都不得低于刃脚,还应注意提前挖深隔墙下的土,勿使搁住沉井。,吸泥机,吸泥机是不排水下沉的常用机具,它是由自制吸泥器配上高压风管即成,如图,1625,所示。,空气吸泥机的工作原理,是把压缩空气通入吸泥器,经向上斜的小孔进入排泥管中,与泥砂、水相混后,容重减轻,由于空气的上溢和管外水面形成的水柱反压力,迫使管内水土混合物上升,从管中涌出。,(,三,),下沉困难时的辅助措施,沉井下沉发生困难,主要是由于沉井自身重量克服不了井壁摩阻力,或刃脚下遇到大的障碍所致。解决上述问题是须从增加沉井自重和减小井壁摩阻力两个方面着手。,1.,增加沉井自重,(1),提前接筑上一节沉井,以增加沉井自重,;,(2),在井顶上压重物,(,钢轨、铁块或片石等,),但由于沉井自重很大,能够增加的压重有限,往往无济无事。除为了纠正沉井偏斜采取偏心压重外,很少使用,;,(3),在不排水下沉的井内抽水减小浮力,可增加沉井重力,促使沉井下沉。,但在砂类土等容易翻砂涌水的地层中使用时,井内水头降低容易引起翻砂,而且沉井往往突然大量下沉导致沉井倾斜。因此井入土不深、稳定性较差时,不宜使用,;,一般抽水不宜过大,以防井孔内突然大量涌水危及安全。,(,三,),下沉困难时的辅助措施,2.,减小沉井外壁的摩阻力,除在设计时对外壁形状、错台宽度以及施工制作中外模光滑等提出较高要求外。通常采用,:,(1),井外射水,在井壁上留有射水嘴的管组,(,施工中需防止泥砂堵死,),。利用高压水流冲松井壁附近的土,且水流沿井壁上升而润滑井壁,使沉井摩阻力减小。,(2),井外挖土,在沉井周围挖除部分覆盖土,可减少部分摩阻力。,(3),炮振下沉,当刃脚下土已挖空,采取其他措施仍不能克服外壁摩阻力的不得已情况下,才允许采用炮振下沉。使用时必须严格控制用药量及操作方法,(,可只在沉井中央泥面放置炸药,且每次只起爆一处,),炸药量一次不宜超过,100 g,。应当指出,爆压通过水介质的传播,将形成很大的向外压力,极易引起沉井开裂,因而在水中炮振时,应严格控制每次用药量不超过,100 g,的规定,以策安全。,(,四,),沉井纠偏方法,沉井下沉的全部过程,都是防偏与纠偏的过程。对已出现偏斜的沉井采用什么方法纠正,必须依据偏移情况、下沉深度等有关条件具体分析制定。在以往的工程实践中,曾积累了许多宝贵的经验,纠正方法尽管多种多样,但其共同的规律是在下沉中纠偏,边沉边纠,;,不下沉,单纯纠偏是难以办到的。下面分别介绍几种常用的纠偏方法。,(,四,),沉井纠偏方法,(1),井内偏挖、加垫法,这是偏挖土法与一侧加支垫法的结合纠偏方法,是基本和有效的方法之一。即在刃脚较高的一侧井内挖土而在刃脚较低的一侧加支垫,随沉井的下沉,高侧刃脚可逐渐降低下来,如图,1627,。,(,四,),沉井纠偏方法,(2),井外偏挖、井顶偏压或套拉法,这是偏挖土与偏压重或偏挖土与一侧施加水平力相结合的纠偏方法,其目的是提高单纯偏挖土的纠偏效果,因为井外挖槽因土方量大,一般只挖,1.5,2 m,左右。此法多用在入土较深时的纠偏。如图,1628,所示。由于钢丝绳套拉时施加的水平力很大,(,可以大至百吨以上,),滑车组的锚固需有强大的地拢,(,一般只能利用附近的桥墩作为地拢,),。采用这一方法时,应如图使用平衡重,而不用卷扬机牵引,使作用力持续不变,避免沉井位移时钢丝绳松弛,也可防止沉井结构或千斤绳因受力过大而受损四,),沉井纠偏方法,(3),井外支垫法,如图,1629,用枕木垛托住拴于沉井顶面的挑梁,借枕木垛下的大面积支承力阻止该侧沉井下沉,可以比较有效地纠正沉井倾斜。但须防止千斤绳受力过大而断裂。,(,四,),沉井纠偏方法,(4),井外射水法,在沉井刃脚较高的一侧井外射水,破坏其外壁摩阻力,促使该侧沉井下沉,是水中沉井纠偏的一种方法,(,旱地影响施工场地,很少使用,),。使用时,射水管的间距宜不超过,2 m,。,(,四,),沉井纠偏方法,(5),摇摆法下沉,当沉井入土深度不大,但偏移量较大,且沉井结构中心线与设计中心线平行时,可采用摇摆法下沉逐渐克服土侧压力以正位。其作法是,:,先将偏移方面一侧先落低,15,20 c m,然后再将另一侧落低成水平状态,如此反复下沉使沉井回到正确位置。,(,四,),沉井纠偏方法,(6),倾斜法下沉,当沉井入土深度不大,且偏移量较大,沉井结构中心线与设计中心线相交于刃脚下一定深度时,可沿沉井倾斜方向下沉,使沉井刃脚向设计位置接近,然后把沉井正平,(,图,1631),。,