在深基礎(chǔ)工程施工中，為了減少放坡大開挖的大量土方量，并保證陡坡開挖邊坡的穩(wěn)定性，人們創(chuàng)造了沉井基礎(chǔ)。這是一種豎向的筒形結(jié)構(gòu)物，通常用磚、素混凝土或鋼筋混凝土材料制成。沉井施工時(shí)先在地面制作一個(gè)井筒形結(jié)構(gòu)；然后從井筒內(nèi)挖土，使井筒失去支承靠自重作用而下沉，沉至設(shè)計(jì)高程為止；最后封底，沉井的井筒，在施工期間作為支撐四周土體的護(hù)壁，竣工后即為永久性的深基礎(chǔ)。
沉井基礎(chǔ)主要適用于
1、上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，擴(kuò)大基礎(chǔ)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，采用沉井基礎(chǔ)與其它深基礎(chǔ)相比較，經(jīng)濟(jì)上較為合理時(shí)；
2、在山區(qū)河流中，土質(zhì)雖好，但沖刷大或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工時(shí)；
3、巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深；采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰制作有困難時(shí)。
一、沉井基礎(chǔ)的分類
1、按沉井形狀分
(1)按平面形狀分
?、賵A形沉井：形狀對(duì)稱、挖土容易，下沉不宜傾斜，但與墩、臺(tái)截面形狀適應(yīng)性差
②矩形沉井：與墩、臺(tái)截面形狀適應(yīng)性好，模板制作簡(jiǎn)單，但邊角土不易挖除，下沉易產(chǎn)生傾斜
?、蹐A端形沉井：適用于圓端形的墩身，立模不便，但控制下沉與受力狀態(tài)較矩形好
(2)按立面形狀分
①柱形：構(gòu)造簡(jiǎn)單，挖土較均勻，井壁接長較簡(jiǎn)單，模板可重復(fù)使用
?、陔A梯形：除底節(jié)外，其他各節(jié)井壁與土的摩擦力較小，但施工較復(fù)雜，消耗模板多
2、按沉井的建筑材料分：
(1)混凝土沉井：下沉?xí)r易開裂
(2)鋼筋混凝土沉井：常用
(3)鋼沉井：多用于水中施工
二、沉井的用途
沉井在工程中應(yīng)用較廣泛，主要用做以下幾種結(jié)構(gòu)物。
1、重型結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)：沉井常用于平面尺寸緊湊的重型結(jié)構(gòu)物，如煙囪、重型設(shè)備的基礎(chǔ)，作為承重的深基礎(chǔ)。
2、江河上的結(jié)構(gòu)物：沉井的井筒不僅可以擋土，也可擋水，因此也適用于江河上的結(jié)構(gòu)物。
3、取水結(jié)構(gòu)物：當(dāng)?shù)孛嫦虏簧钐幱泻穆咽瘜樱Ｓ贸辆鳛槿∷乃谜?。有時(shí)沉井裝好抽水濾管井封底后，利用井簡(jiǎn)內(nèi)的空間，作為水泵房。
4、地下工程：地下工程包括地下廠房、地下倉庫、地下油庫、地下車道和車站以及礦用豎井、地下水池等。
5、鄰近建筑物的深基礎(chǔ)：在原有建筑物附近，進(jìn)行深基坑開挖時(shí)，將危及原有建筑物淺基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，采用沉井，則可防原有淺基礎(chǔ)地滑動(dòng)。
三、沉井的結(jié)構(gòu)
沉井的結(jié)構(gòu)，包括：沉井是由刃腳、井筒、內(nèi)隔墻等組成的呈圓形或矩形的筒狀結(jié)構(gòu)。刃腳、井筒、內(nèi)隔墻、底梁、封底與頂蓋等部分。
1、刃腳與踏面：刃腳位于沉井的最下端，形如刀刃，在沉井下沉過程中起切土下沉的作用。刃腳并非真正的尖刃，其最底部為一水平面，稱為踏面，踏面的寬度通常不小于150mm，當(dāng)土質(zhì)堅(jiān)硬時(shí)，刃腳踏面用鋼板或角鋼加以保護(hù)。刃腳內(nèi)側(cè)的傾斜面的水平傾角通常為40o~60o。
2、井筒：沉井的井筒為沉井的主體。在沉井下沉過程中，井筒是擋土的護(hù)壁，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，承受四周的土壓力和水壓力。同時(shí)井筒又需要有足夠的自重，以克服井筒外壁與土的摩擦阻力和刃腳踏面底部土的阻力，使沉井能在自重作用下徐徐下沉。另一方面，井筒內(nèi)部的空間，要容納挖土工人或挖土機(jī)械在井內(nèi)工作，以及潛水員排除障礙的需要，因此，井筒內(nèi)徑不宜小于0.9m。
3、內(nèi)隔墻和底梁：大型沉井為了增加其整體剛度，在沉井內(nèi)部設(shè)置內(nèi)隔墻，可減小受彎時(shí)的凈跨度，以增加沉井的剛度。同時(shí)，內(nèi)隔墻把整個(gè)沉井分成若干井孔，各井孔分別挖土，便于控制沉降和糾傾處理。有時(shí)在內(nèi)隔墻下部設(shè)底梁，或單獨(dú)做底梁。內(nèi)隔墻與底梁的底面高程，應(yīng)高于刃腳踏面0.5~1.0m，以免妨礙沉井刃腳切土下沉。
4、封底與沉井底板：當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需用混凝土封底，以阻止地下水和地基土進(jìn)入井筒。為使封底的現(xiàn)澆混凝土底板與井筒聯(lián)結(jié)牢固，在刃腳上方井筒的內(nèi)壁預(yù)先設(shè)置一圈凹槽。
5、頂蓋：當(dāng)沉井作為水泵站等地下結(jié)構(gòu)的空心沉井時(shí)，在沉井頂部需做鋼筋混凝土頂蓋。必要時(shí)，在水泵站等空心沉井頂面建造一間房屋為工作室。
四、以鋼筋混凝土沉井為例闡述沉井的施工
1、準(zhǔn)備工作
(1)平整場(chǎng)地：沉井施工場(chǎng)地要仔細(xì)平整，平整范圍要大于沉井外側(cè)1~3m；
(2)放線定位：沉井的平面位置應(yīng)仔細(xì)測(cè)量，把沉井的中軸線和外圍輪廓線放好，定位要準(zhǔn)確，并經(jīng)驗(yàn)收合，格才能正式施工。
2、沉井制作
通常沉井在原位制作，可采用三種不同的方法。
(1)承墊木方法：承墊木方法為傳統(tǒng)方法。在經(jīng)過平整、放線定位的場(chǎng)地上鋪一層砂墊層，厚0.5m左右。在砂墊層上，于沉井刃腳部位，對(duì)稱，成對(duì)地安置適當(dāng)?shù)某袎|木。再在各墊木之間填實(shí)砂土，然后按照設(shè)計(jì)的尺寸立模板、扎鋼筋、澆筑第一節(jié)沉井。
(2)無墊木方法：在均勻土層上，可采用無墊木方法。澆筑一層與沉井井壁等厚的混凝土，代替承墊木和砂墊層。澆筑的混凝土為圓環(huán)狀，位于沉井刃腳的下方。其目的在于保證沉井制作過程與沉井下沉開始時(shí)，處于豎直方向。如圖(b)所示。
(3)土模法：如地基為均勻的粘性土，呈可塑或硬塑狀態(tài)，則可采用土模法制作沉井。在定位放線的刃腳部位，按照設(shè)汁的尺寸，仔細(xì)開挖粘性土基槽。利用地基粘性土作為天然模板，以砂墊層、承墊木及人工制作刃腳木模。因而，這種方法可節(jié)省時(shí)間和費(fèi)用。
應(yīng)當(dāng)注意：澆筑沉井混凝土?xí)r，要對(duì)稱和均勻地進(jìn)行，以防止沉井發(fā)生傾斜。當(dāng)沉井采取分節(jié)制作時(shí)，第一節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70％后，方可澆筑其上—節(jié)沉井的混凝土。沉井制作的總高度，不宜超過沉井的短邊或直徑的尺度，并不應(yīng)超過12m。
3、沉井下沉
(1)材料強(qiáng)度要求：待沉井第一節(jié)的混凝土或砌筑的砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，且其余各節(jié)混凝土或砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70％后，方可下沉．
(2)抽出承墊木的要求：沉井刃腳下的承墊木不能由一人順次抽出，而必須由多人對(duì)稱地、同步地抽出承墊木。在每次抽出承墊木以后，應(yīng)立即用砂填實(shí)其空位．應(yīng)嚴(yán)格防止由于抽承墊木不當(dāng)，造成沉井傾斜。
(3)沉井下沉方法：通常沉井在天然地面下沉。如在水面下沉，還需預(yù)先填筑砂島或搭支架下沉。沉井在地面下沉的方法可分為下列幾種．
?、偃斯ね谕练ǎ寒?dāng)場(chǎng)地?zé)o地下水，或地下水水量不大的小型沉井，可用人工挖土法。挖土應(yīng)分層、均勻、對(duì)稱地進(jìn)行，使沉井均勻豎直下沉，避免發(fā)生傾斜．通常不應(yīng)從沉井刃腳踏面下直接挖土，否則會(huì)造成局部沉井懸空。如土質(zhì)較軟，應(yīng)先開挖沉井鍋底中間部位，沿沉井刃腳周圍保留土堤，使沉井?dāng)D土下沉。
?、谂潘鲁练ǎ合扔酶邏核畼?，把沉井底部的泥土沖散(水槍的水壓力通常為2.5～3.OMPa)并稀釋成泥漿，然后用水力吸泥機(jī)吸出井外。這種方法適用于地層土質(zhì)穩(wěn)定、不會(huì)產(chǎn)生流砂的情況。
?、鄄慌潘鲁练ǎ翰慌潘鲁练ㄒ髮⒊辆畠?nèi)的水位始終保持高于井外水位1~2m，采用機(jī)械抓斗，水下出土。當(dāng)?shù)貙油临|(zhì)不穩(wěn)定、地下水涌水量較大時(shí)可用此法，以防止井內(nèi)排水產(chǎn)生流砂。在大型多孔沉井挖土下沉?xí)r，要求各孔同步挖土，各井孔中的土面高差不應(yīng)超過lm，以利于沉井均勻下沉。
(4)測(cè)量監(jiān)控：為了保證沉井均勻下沉，測(cè)量監(jiān)控十分重要。尤其對(duì)于平面尺寸大或深度大的沉井更為關(guān)鍵。通常，大中型沉井要求每班至少測(cè)量2次．若發(fā)現(xiàn)沉井傾斜，應(yīng)立刻通報(bào)，并迅速采取相應(yīng)措施，及時(shí)進(jìn)行糾傾。
(5)沉井封底：當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)進(jìn)行沉降觀測(cè)．若8h內(nèi)沉井的下沉量不大于l0mm，方可進(jìn)行封底。這里主要介紹一下干封法：干封法適合于沉井底部無地下水的情況下澆筑底板混凝土，這種方法成本低、工期短、質(zhì)量好。這是最常用的封底方法，具體做法如下所述，當(dāng)沉井底部土層全部挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清除虛土，并在底部挖一個(gè)深坑鉤0.5~1.0m，作為集水井；用水泵在集水井中抽水，使地下水面下降至沉井底面以下；將集水井以外的全部底板一次澆筑混凝土，可以摻入早強(qiáng)劑，使底板混凝土盡快達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度；最后快速封堵集水井。
五、沉井糾偏與處理
沉井傾斜是沉井下沉過程中經(jīng)常發(fā)生的問題，需注意防止并及時(shí)糾正。沉井傾斜應(yīng)以預(yù)防為主，加強(qiáng)測(cè)量監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)傾斜及時(shí)通報(bào)并迅速采取措施，如在下沉較小的一側(cè)，加緊挖土，在沉井頂部加荷載等。
有時(shí)在沉井井內(nèi)挖土后不下沉，甚至將刃腳底掏空還不下沉。遇到這類情況，應(yīng)先調(diào)查分析其原因，再采取相應(yīng)的措施。如因沉井外壁摩擦阻力太大，可采用在井筒外挖土、沖水或灌膨潤土泥漿等方法，以減去其摩擦阻力。
六、安全環(huán)保注意事項(xiàng)及措施
1、在原有建筑物附近下沉沉井時(shí)，應(yīng)經(jīng)常對(duì)原有建筑物進(jìn)行沉降觀測(cè)，必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的安全措施。
2、在沉井、沉箱周圍布置起重機(jī)、管路和其他重型設(shè)備時(shí)，應(yīng)考慮地面的可能沉陷，并采取相應(yīng)的技術(shù)措施。
3、沉井開始下沉至填筑作業(yè)室完畢，應(yīng)用兩根或兩根以上輸氣管不斷地向作業(yè)室供給壓縮空氣，供氣管路應(yīng)裝有逆止閥，以保證安全和正常施工。
4、沉箱下沉?xí)r，作業(yè)室內(nèi)應(yīng)設(shè)置枕木垛或采取其他安全措施。在下沉過程中，作業(yè)室內(nèi)土面距頂板的高度不得小于1.8米。
5、挖土應(yīng)分層進(jìn)行，防止挖得太深，或刃腳挖土太快沉井突沉傷人。再挖土?xí)r，刃腳處，隔墻下不準(zhǔn)有人操作或穿行，以免刃腳處切土過快傷人。
6、井下操作人員應(yīng)戴安全帽、穿膠鞋、防水衣褲；潛水泵應(yīng)配裝漏電保護(hù)器。
綜上所述，沉井施工技術(shù)要求高，施工難度大，施工危險(xiǎn)性高，希望以本文拋磚引玉同大家共同交流，互相學(xué)習(xí)。
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