【摘要】闡述了沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)的基本原理，簡(jiǎn)單介紹了沉井的構(gòu)造以及分類，重點(diǎn)介紹了該項(xiàng)技術(shù)的施工工藝。
近年來(lái)隨著施工技術(shù)和施工機(jī)械的不斷革新，沉井在國(guó)內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。早期的沉井基礎(chǔ)多用于橋梁工程。近年來(lái)，在水工結(jié)構(gòu)和市政工程中的也有了廣泛的應(yīng)用。將沉井應(yīng)用到建筑工程較晚，隨著高層建筑的蓬勃興建，在建筑基礎(chǔ)及基礎(chǔ)開(kāi)挖的防護(hù)工程中都有沉井工程的應(yīng)用。
1沉井施工技術(shù)原理
沉井基礎(chǔ)是一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物，首先在地表面或坑中制作鋼筋混凝土井身，待達(dá)其到一定強(qiáng)度后，在井筒內(nèi)進(jìn)行挖土，井身依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉。反復(fù)進(jìn)行挖土與井身下沉過(guò)程直至達(dá)到到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后采用混凝土封底并添塞井孔，使其成為建筑物的基礎(chǔ)。沉井基礎(chǔ)具有整體性與穩(wěn)定性好、埋置深度大、承載面積大等優(yōu)點(diǎn)，因此可以承受較大的豎向和水平載荷。另外，沉井不但是基礎(chǔ)，而且還在施工時(shí)起到擋土墻和擋水圍堰結(jié)構(gòu)物的作用。
2沉井構(gòu)造與分類
沉井一般由井壁、刃腳、底板(封底)、內(nèi)隔墻、頂蓋以及附屬設(shè)施等部分組成。井壁為沉井的外壁，厚度根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況而定，一般厚0.8m～1.5m。刃腳為井壁下端的尖角，以減小下沉?xí)r的阻力作用。沉井的類型較多。按沉井豎直截面形狀分類一般可分為柱形沉井，階梯形沉井，錐形沉井；按照成孔數(shù)量分類可分為單孔或多孔沉井；按成截面形狀可分為圓形、矩形、圓端沉井及網(wǎng)格形沉井單孔沉井。圓形沉井具有流線型的外觀，因此受力性能好，適和用于處于河流中的橋墩基礎(chǔ)。矩形沉井制作工藝簡(jiǎn)單，但在施工時(shí)四角處的土不易挖除。圓端形沉井具有兩者的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也在一定程度上兼有兩者的缺點(diǎn)，是土木工程中常用的沉井基礎(chǔ)類型。沉井按下沉方式分類有就地制造下沉的沉井與浮運(yùn)沉井。就地制造下沉的沉井是在基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基礎(chǔ)位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。在深水地區(qū)，筑島有困難或不經(jīng)濟(jì)，或有礙通航，或河流流速大，可在岸邊制筑沉井拖運(yùn)到設(shè)計(jì)位置下沉，這類沉井叫浮運(yùn)沉井。
3沉井的施工程序
沉井基礎(chǔ)的施工程序主要包括3個(gè)部分，即沉井的制作程序、下沉以及封底。
1)沉井制作：在軟弱地基上制作沉井，應(yīng)采用砂、砂礫或碎石墊層。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較好，宜分節(jié)一次制作完成，然后下沉；對(duì)于較高的沉井應(yīng)先挖下3m-4m土方，在基坑中一次制作下沉，或分節(jié)制作，分節(jié)下沉，以減少沉井自由高度，增加穩(wěn)定，防止傾斜。沉井制作宜采取在刃腳下設(shè)置木墊架或磚墊座的方法，其大、小和間距應(yīng)根據(jù)荷重計(jì)算確定。安設(shè)鋼刃腳時(shí)，要確保外側(cè)與地面垂直，以使其起切土導(dǎo)向作用。沉井刃腳及井身混凝土的澆筑應(yīng)均勻、對(duì)稱、分段、連續(xù)的進(jìn)行，以防止發(fā)生井身傾斜、裂縫。澆筑井身時(shí)所用的混凝土材料應(yīng)保證一定的密實(shí)度，且表面平整、光滑。當(dāng)澆筑地點(diǎn)處于地下水位之下時(shí)，支設(shè)模板穿墻螺栓應(yīng)加焊止水環(huán)；井身在水平施工縫處應(yīng)設(shè)凸縫或設(shè)鋼板止水帶，突出筒壁表面部分應(yīng)在拆模后鏟平，以利于防水和下沉；
2)沉井下沉：下沉前應(yīng)對(duì)井壁外觀、混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級(jí)等進(jìn)行檢查，并結(jié)合勘測(cè)報(bào)告計(jì)算井身的極限承載力，計(jì)算沉井下沉的分段摩阻力及下沉系數(shù)。上述計(jì)算內(nèi)容是作為判斷可否下沉、或是能否出現(xiàn)突沉的依據(jù)，結(jié)合計(jì)算結(jié)果可進(jìn)一步確定下沉方案及采取措施的。井身下沉前應(yīng)分組、分區(qū)、對(duì)稱、按順序、同步地抽除刃腳下的墊架，每抽出一根墊木后，應(yīng)立即用砂、卵石或礫砂填實(shí)刃腳下的空間。當(dāng)沉井規(guī)模較小的時(shí)候，挖土宜采用人工或風(fēng)動(dòng)工具；大型沉井，在井內(nèi)用小型反鏟挖土機(jī)挖掘。挖土須分層進(jìn)行，并沿一定的方向均勻地進(jìn)行挖土。挖土的順序一般是在沉井中間開(kāi)始逐漸向四周進(jìn)行，每層高0．5m左右，沿刃腳周圍保留適當(dāng)寬度的土堤，然后沿沉井壁環(huán)向，每隔2m-3m一段向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱、均勻的削薄土層，每次削5em-10em。直到土層無(wú)法承受刃腳的擠壓而破裂，沉井便在自重作用下下沉。在井身挖土下沉過(guò)程中，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員、施丁T人、測(cè)量人員應(yīng)密切配合，對(duì)下沉過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，及時(shí)糾正偏移誤差。沉井下沉多采用排水挖土下沉方法，常用方法是設(shè)明溝、集水井排水。為了方便沉井下沉觀測(cè)，可在沉井外壁周圍彈水平線，井筒內(nèi)劃分出一定數(shù)量的等分線，同時(shí)畫(huà)出各處等分線位置的垂直軸線，并在周線處懸掛吊墜，對(duì)準(zhǔn)下部標(biāo)板來(lái)控制。每個(gè)3h。5h觀測(cè)一次，接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)適當(dāng)增加觀測(cè)頻率，防止超沉。隨時(shí)記錄并分析觀測(cè)數(shù)值，當(dāng)線墜偏離軸線超過(guò)50mm或標(biāo)高差在100mm以上時(shí)，應(yīng)立即采取措施糾偏。井身下沉?xí)r，外側(cè)土?xí)S之出現(xiàn)下陷現(xiàn)象，造成與井身間之間出現(xiàn)空隙。需對(duì)井身外側(cè)空隙進(jìn)行填充，以砂和碎石作為填充材料隨下沉灌人空隙中，以減小下沉的摩阻力，并減少了以后的清淤工作。當(dāng)下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，可在井身四角或與底梁交接處砌磚墩或墊枕木垛，使沉井壓在磚墩或枕木垛上，使沉井穩(wěn)定。一旦沉井下沉出現(xiàn)傾斜，且通過(guò)調(diào)整挖土的方法仍不能糾正時(shí)，可采用加載調(diào)整；
3)沉井封底：沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需經(jīng)一段時(shí)間的下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測(cè)在8h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10mm，方可進(jìn)行封底工作。封底前應(yīng)先將刃腳表面新舊混凝土接觸部位的泥土清除干凈，必要時(shí)進(jìn)行打毛處理。對(duì)井底進(jìn)行外形修整使之成圓弧形，由刃腳向沉井中心挖放射形排水溝，填以卵石做成濾水盲溝，在中部設(shè)集水井，使井底地下水匯集于集水井中用潛水電泵排出，以保正水位低于基底面0．5m以下。封底一般鋪一層半米厚的卵石或碎石層，再在其上澆筑混凝土墊層。在刃腳下的空隙務(wù)必填嚴(yán)、振搗密實(shí)，以保證沉井的最后穩(wěn)定。當(dāng)墊層混凝土強(qiáng)度達(dá)到50％后，在其上做防水層，綁扎鋼筋，澆筑底板混凝土?；炷翝仓?yīng)在整個(gè)沉井面積上分層、不間斷地進(jìn)行，由四周向中央推進(jìn)，并用振動(dòng)器振搗密實(shí)。當(dāng)井身為多孔時(shí)，應(yīng)前按對(duì)稱的方式地逐孔澆筑。底板養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)繼續(xù)抽水，待底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70％后，對(duì)集水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)封堵。
4結(jié)論
采用沉井基礎(chǔ)施工，可有效解決施工時(shí)可能受到地理位置和施工條件的限制。該方法具有占地小、挖填量少、不擾動(dòng)臨近建筑物基礎(chǔ)等優(yōu)點(diǎn)，在基礎(chǔ)施工領(lǐng)域?qū)?huì)有著廣泛的應(yīng)用前景。
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