摘要:本文主要介紹沉井基礎(chǔ)的概念及施工特點,分析其在橋梁施工中的應(yīng)用及發(fā)展。
引言
沉井基礎(chǔ)是以沉井法施工的地下結(jié)構(gòu)物和深基礎(chǔ)的一種型式。是先在地表制作成一個井筒狀的結(jié)構(gòu)物(沉井),然后在井壁的圍護下通過從井內(nèi)不斷挖土,使沉井在自重作用下逐漸下沉,達到預定設(shè)計標高后,再進行封底,構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
沉井基礎(chǔ)在技術(shù)上比較穩(wěn)妥可靠,挖土量少,對鄰近建筑物的影響比較小,沉井基礎(chǔ)埋置較深,穩(wěn)定性好,能支承較大的荷載。廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔的基礎(chǔ);水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的工作井。
1沉井基礎(chǔ)的構(gòu)造
沉井的主要部分是外壁和刃腳。沉井的外壁是沉井的主要部分,它應(yīng)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;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。其做法可參見文獻[1]。
2沉井基礎(chǔ)的適用條件及施工方案
其適用條件主要有以下三點:一是上部荷載較大,而表層地基土的容許承載力不足,擴大基礎(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)濟上較為合理時;二是在山區(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;三是巖層表面較平坦且覆蓋層薄,但河水較深;采用擴大基礎(chǔ)施工圍堰制作有困難時。
施工方案:施工準備→場地平整,鋪墊木、制作底節(jié)沉井→拆模,刃腳下一邊填塞砂、一邊對稱抽拔出墊木→均勻開挖下沉沉井,底節(jié)沉井下沉完畢→
建筑第二節(jié)沉井,繼續(xù)開挖下沉并接筑下一節(jié)井壁→下沉至設(shè)計標高,清基→沉井封底處理→施工井內(nèi)設(shè)計和封頂?shù)取?/div>
3沉井基礎(chǔ)的實例
3.1江陰長江公路大橋[2]
江陰長江公路大橋全長2921m,主橋設(shè)計為大跨徑鋼懸索橋一跨過江,中跨1385m,是世界同類型橋的第四、中國第一。大橋工程A標段錨碇工程的沉井,其平面尺寸之大、下沉之深、地質(zhì)條件之復雜和工期之短,均為國內(nèi)之首,世界少有。
沉井垂直高度方向共分11節(jié),第一節(jié)為鋼殼混凝土沉井,高8m,第二節(jié)至第十一節(jié)為鋼筋混凝土沉井,每節(jié)高度為5m。
3.2泰州長江大橋
泰州長江大橋項目全長62.088公里,由跨江主橋、夾江橋和南、北接線四部分組成,其中主橋為2×1080米的三塔兩跨懸索橋。
該大橋中塔為世界上高度第一的縱向人字型、橫向門式框架型鋼塔。泰州大橋中塔基礎(chǔ)為沉井基礎(chǔ),中塔沉井平面尺寸為58.4×44.4米,高為76米,其中下層38米為鋼結(jié)構(gòu),上層38米為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。首節(jié)鋼沉井8米浮運到現(xiàn)場后,進行接高施工至38米,然后浮運到墩位處進行定位,再接高12米。沉井共20個隔艙,井壁混凝土采用剛性導管法灌注完成?;炷脸辆纸痈摺⑾鲁凉ば蚪惶孢M行。沉井下沉到位后,采用水下導管法灌注沉井封底砼。
4沉井基礎(chǔ)施工的安全控制
沉井施工,應(yīng)盡量避開汛期,特別是在初沉階段不得在汛期內(nèi)。如需渡過汛期、凌期時,應(yīng)采取穩(wěn)定可靠的安全防護措施;在水中設(shè)圍堰筑島而導致水流被壓縮或改變河道等,應(yīng)檢查對附近的堤壩、農(nóng)田和其它建筑物的安全以及島體本身的穩(wěn)定是否受到影響,嚴防因沖刷而壩塌;沉井下沉,采用人工挖掘時,勞動組織要合理,井內(nèi)人員不宜過多。在刃腳處挖掘,應(yīng)對稱均勻掘進,并保持沉井均勻下沉。下井操作人員,安全防護用品必須佩戴齊全。井內(nèi)要有充足的照明。沉井各室均應(yīng)備有懸掛鋼梯及安全繩,以應(yīng)急需。涌水、涌砂量大時,不宜采用人工開挖下沉;沉井施工前,應(yīng)檢查機具設(shè)備是否完好,并搭好腳手架、作業(yè)平臺、并保證其牢靠,平臺四周設(shè)置欄桿,高處作業(yè)和險要的空隙處,均應(yīng)設(shè)安全網(wǎng);沉井的內(nèi)外腳手,如不能隨同沉井下沉時,應(yīng)和沉井的模板、鋼筋分開。井字架、扶梯等設(shè)施均不得固定在井壁上,防止沉井突然下沉時被拉倒。
5結(jié)束語
沉井基礎(chǔ)埋置深度可以很大,整體性強、穩(wěn)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,其不僅是基礎(chǔ)又是施工時的擋土和擋水結(jié)構(gòu)物,下沉過程中無需設(shè)置坑壁支撐或板樁圍壁,簡化了施工,并且對鄰近建筑物影響較小。但是其施工技術(shù)要求高,施工中易發(fā)生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等是其發(fā)展過程中必須要考慮的因素。
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