1、地下结构物采用沉井施工工法一、沉井工艺原理沉井是修建深基础和地下深构筑物的主要基础类型。它是在地面或地坑上，先制作开口钢筋混凝土砼身，待混凝土达到一定强度后，在井筒内分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，沉井砼身借其自重克服与土壁之间的摩阻力，不断下沉、就位的一种深基或地下工程施工工艺。沉井的类型繁多，按其制成材料分，有混凝土、钢筋混凝土、砖、石等多种，在建筑工程中应用最多的为钢筋混凝土沉井；按平面形状分，有圆形、方形、矩形及多边形等。由于圆形沉井制作简单，易于控制下沉位置，受力性能较好，使用较多。二、工法特点沉井结构具有以下：沉井结构截面尺寸和大，承载力高，抗渗，耐久性好，内部空间可利用，可
2、用于很大的地下工程施工中，深度可达 50m，施工不需要的施工机械，在排水和不排水情况下能施工；可用于的地形、地质条件，可在场地狭窄情况下施工，对邻近建筑物，构筑物影响较小，甚至不受影响；当沉井尺寸较大，在制作和下沉时，均能使用机械化施工，可在地下水很大、土的渗透系数很大、难以将地下水排干、地下有流砂或有其他有害的土层情况下施工，比大开挖施工，可大大减少挖、运、回填的土方量，因此，可加快施工进度，降低施工费用。沉井施工法存在的问题：施工工序较多，施工工艺较为复杂，技术要求高，质量控制要求严。三、适用范围本法适用于工业建筑基坑（料坑、料车坑、铁皮坑、井式炉、翻车机室） 、地下室、水泵房、设备深基础
3、、桥墩、码头等工程，并可在松软、不稳定含水土层、人工填土、粘性土、砂土、砂卵石等地基中使用。一般讲，在施工场地复杂，邻近有铁路、房屋、地下构筑物等障碍物，加固、拆迁有困难或大开口施工会影响周围邻近建（构）筑物安全时，应用最为合理、经济。四、关键施工技术（一）沉井施工工艺流程（二）地基处理和筑岛在松软的地基上进行沉井制作，应先对地基进行处理，以防止由于地基不均匀下沉引起井身裂缝。处理方法，一般采用砂、砂砾、碎石、灰土垫层，用打夯机夯实或机械碾压等措施使密实。如沉井在浅水中（水深小于 5 米）地段下沉，可填筑人工岛制作沉井，岛面应高出施工期间的最高水位 0.5m 以上，四周留出护道，其宽度：当有围
4、堰时，不得小于 1.5m；无围堰时，不得小于 2.0m，（三）刃脚支设沉井制作下部刃脚的支设，可视沉井质量、施工荷载和地基承载力情况，采用垫架法、半垫架法、砖垫座或土底模。较大较重的沉井，在软弱地基上制基 坑 开 挖刃 脚 垫 层沉 井 制 作布设降水井点沉 井 下 沉沉 井 封 底底 板 施 工场 地 平 整测 量 放 线作，常采用垫架或半垫架法。垫架的作用：（1）使地基均匀承受沉井重量，使其在混凝土浇筑过程中，不会产生突然下沉，而使刃脚裂缝破坏其结构；（2）保持沉井位置不致倾斜，便于调整；（3）便于支撑和拆除模板。采用支架法施工，应计算一次浇筑高度，使其不超过地基承载力。直径（或边长）在
5、8m 以内的较轻沉井，当土质较好时，可采用砖垫座，沿周长分 68 段，中间留20cm 空隙，以便拆除；砖砌刃脚垫座砌筑应保证刃脚设计要求的刃脚踏面宽度，砖刃脚强度及底面宽度应能抵抗斜面混凝土的水平推力作用而保持稳定。砖模内壁用 1：3 水泥砂浆抹平。重量较轻的小型沉井，土质好时，可采用砂垫层、灰土垫层或在地基中挖槽作成土模，其内壁用 1：3 的水泥砂浆抹平。采用垫架（或半垫架）法，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺承垫木或垫架，垫木常用 16cm22cm 枕木，垫架数量根据第一节沉井的重量和地基（或砂垫层）的容许承载力计算确定，间距一般为 0.51.0m。垫架铺设应对称，一般先设 8 组定位垫架
6、，每组由 23 个垫架组成，矩形沉井常设 4 组定位垫架，其位置在长边两端 0.15L（L 为长边边长） ，在其中间支设一般垫架，垫架应垂直井壁铺设。圆形沉井沿沉井刃脚圆弧部分对准圆心铺设。在垫木上支设刃脚、井壁模板。铺设垫木应使其顶面保持在同一水平线面上，用水准仪找平，使高差在 10mm 以内，并在垫木间用砂填实，垫木中心线应与刃脚中心线重合；垫木埋深为其厚度的一半，在垫架内设排水沟。当地基承载力较低,经计算垫架需用量较多，铺设过密时，应在垫木下设砂垫层加固，以减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大面积上，避免制作中发生不均匀沉降，使易于找平，便于铺设垫木和抽除。（四）井壁制作1、制作方式沉井
7、制作方式一般有：1)在修建构筑物地面上制作。适用于地下水位高和净空允许的情况；2）人工筑岛制作。适于在浅水中制作；3）在基坑中制作。适用于水位低、净空不高的情况，可减少下沉深度、摩阻力及作业面高度。可根据不同的情况选用，使用较多的是在基坑中制作。采取在基坑中制作，基坑应比沉井宽 23m，四周设排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低 0.5m，挖出之土方在周围筑堤挡水，要求护堤宽不少于 2m。按施工流程又有：一次制作一次下沉；分节制作，一次下沉；或分次制作，制作与下沉交替进行等方式。后者往返交替，较费工时，可根据不同情况和条件采用。通常如沉井过高，常常不够稳定，下沉时易倾斜，一般高度大于 1
8、2m时，宜分节制作；在沉井下沉过程中或在井筒下沉各个阶段间歇时间，继续加高井筒。2、模板支设井壁模板采用钢组合式定型模板或木定型模板组装而成。采用木模时，外模靠混凝土一面刨光，涂脱模剂两度。沉井支模可先支井体内模，一次支撑到比施工缝略高 100mm 处，竖缝处用 9cm9cm 的木方支撑在内部脚手架上，外模亦一次支到施工缝略高 100mm 处，竖缝处亦用木方或脚手钢管杆以 16mm 拉紧螺栓紧固，间距 60cm，有防渗要求的，在螺栓中间设置止水板。第一节沉井壁应按设计尺寸周边加大 1015mm，第二节相应缩小一些，以减少下沉摩阻力。3、钢筋绑扎沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位，用人工绑扎，或在沉井
9、近旁预先绑扎钢筋骨架或网片，用吊车进行大块安装。竖井可一次帮好，水平筋分段绑扎，与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接方法，接头错开 1/4，以保证钢筋位置和保护层正确。内外钢筋之间要加设 14mm 钢筋铁码，每 1.5m 不少于一个。钢筋用挂线法控制垂直度，用水准仪测量并控制度，用木卡尺控制间距，用水泥砂浆垫块控制保护层。沉井内隔墙可采取与井壁同时浇筑或在井壁与内隔墙连接部位预留插筋，下沉完后，再施工隔墙。4、混凝土浇筑混凝土浇筑可采取以下几种方式：（1）沿沉井周围搭设脚手平台，用 15m 皮带运输机将混凝土送到脚手平台上，用手推车沿沉井通过串桶分布均匀浇筑；（2）用翻斗汽车运送混凝土，塔
10、式或履带式起重机吊混凝土振动吊斗，通过漏斗、串桶沿井壁作均匀浇筑。（3）在沉井上部搭设脚手平台，用 1t 机动翻斗车运送混凝土直接沿井壁均匀浇筑；（4）用混凝土运输搅拌车运送混凝土，混凝土泵车沿沉井周围进行分布均匀地浇筑。浇筑混凝土时应注意以下事项：（1）沉井混凝土沿井壁四周对称、分层浇筑，每层厚度控制在 30cm 左右，然后用插入式振捣器振捣密实。应避免混凝土面高低相差悬殊，防止产生不均匀下沉造成裂缝；（2）刃脚部位钢筋密度大，振捣困难，要适当延长振捣时间，保证振捣质量，以免出现蜂窝、麻面及裂纹等；（3）混凝土应一次连续浇筑完成，第一节混凝土强度达到 70时可浇筑第二节；（4）前一节下沉应为
11、后一节混凝土浇筑工作预留 0.51.0m 高度，以便操作。（5）沉井混凝土浇筑 10 小时后，即可遮盖洒水养生，当砼达到设计强度的 70%以上时（至少 7 天养护龄期） ，即可开始下沉。5、沉井制作质量控制措施（1）为使沉井墙体砼尽快达到下沉强度，在混凝土中加适量的减水剂、早强剂及速凝剂。（2）钢筋绑扎立模，浇注砼均要求严格按设计资料、国家规范及规程进行施工。（3）钢模板拼装整齐、顺直、漏缝嵌压密实。（4）模板内清除干净，无杂物。严格控制浇注的砼坍落度，检查其离析度等，满足要求后才能进行浇筑。（五）沉井下沉1、下沉前准备工作及验算下沉前应进行结构外观检查：检查混凝土强度，抗渗等级并根据勘测报告
12、计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数，作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉，以及确定下沉方法及采取措施的依据。下沉安全系数验算公式：K=(Q-B)/(T+R)式中：K表示下沉安全系数；Q表示沉井自重和附加荷重；B表示被井壁排出的水重；R表示刃脚反力。沉井采取分节制作和分节下沉时，其下沉系数亦应分段计算。下沉系数通常用 1.151.25 以上，以保证沉井下沉。2、抽除垫座（1）清理施工现场及材料准备。抽除垫座之前将沉井内外碎木块、碎混凝土块等清除干净，同时准备好回填时用的砂石材料。（2）下沉量观测。在拆除砖垫座之前，测量刃脚高程和沉井中线，在沉井四脚井壁上做出标尺，绘出沉
13、井中心线标记。（3）拆除垫座。拆除刃脚下的垫座应分区、分组、依次、对称、同步地进行。先拆除隔墙下垫座，再分组对称地拆除两短边下的垫座，然后抽除长边下一般垫座，最后拆除定位垫座。每抽完一组及时回填，回填材料采用砂、卵石或砾石，同时在刃脚内外侧填筑成小土堤，并分层夯实使下沉重量传给垫层，回填料不得从井内挖取，以防造成沉井歪斜。抽除时应加强观测，注意下沉是否均匀。隔墙下的空穴部位可用草袋装砂回填。（4）若沉井向一侧倾斜，其倾斜度1%，且继续向该向倾斜时，停止抽除垫座，并在对向加大回填高度。3、下沉方案的选择沉井下沉有排水下沉和不排水下沉两种方案，前者适用于渗水量不大，稳定的粘性土或砂砾层中渗水量虽很
14、大，但排水并不困难时使用；后者适用于严重的流砂地层中和渗水量的砂砾层中使用，以及地下水无法排除或大量排水会影响附近建筑物的安全和生产的情况下使用。一般宜尽可能使用排水法施工，因为它在沉井内易于施工，遇障物易于处理；并可投入较多的劳力，效率高，进度快，下沉易于控制平衡，机具设备比较简单。4、下沉挖土方法（1）排水法下沉挖土方法下沉过程中，应先清除中央范围内土，并再中央设置一个集水坑，以便抽水，在沉井旁边设置一个泥浆池，将集水坑抽出的水经过过滤沉淀后在排到旁边市政排水系统，以免污染环境。清除中隔墙范围内的土地，待中隔墙底面高出土地表面 0.5 米后，最后清除刃脚范围内的土体。下沉前所有预留洞必须先
15、行封堵，采用砌砖外批水泥沙浆。沉井内土方由人工开挖。为保证沉井能够均匀竖直下沉而不出现过大的倾斜，挖土必须分层、均匀、对称地进行。在沉井中间逐渐挖向四周，每层挖深为 30cm。接近边缘时采取对称挖土、跳槽破土，使沉井均匀下沉。排水开挖必须注意土层的变化情况，严格控制刃脚附近除土深度，注意分析发出的声音，防止翻砂涌水。保证井顶卸土或换装时不向井下掉土，而且弃土不得靠近井壁，避免对沉井发生一侧超载压力引起沉井偏斜。（2）不排水法下沉挖土方法一般采用抓斗、水力吸泥机或水力冲射空气吸泥在水下挖土。5、土方运输方法沉井内土方运出通常采用以下方法：（1）在沉井内设置塔式或履带式起重机，将土装入斗容量为 1
16、.52m3 的吊斗内，用吊车吊至井外装入自卸汽车运出。（2）在井上搭设悬臂或人子桅杆，用卷扬机垂直提升到井上部平台装车运出。（3）在井壁旁安装轻轨提升土斗，将土方用卷扬机运至井外装车运出。（4）在沉井两侧设悬素或起重机，吊活底吊桶运出。（5）深度而面积较大的沉井，用皮带运输机，随挖土随运出井外装车运走。（6）用履带式活轮胎式起重机吊多瓣抓斗自动抓土装车运至弃土堆放场。1、6 两种方法适用于大型沉井提运土方，其余方法使用于中、小型沉井使用。（六）沉井辅助下沉方法1、射水下沉法是用预先安设在沉井外壁的水枪，借助高压水冲刷土层，使沉井下沉。射水所需水压，在砂土中，冲刷深度在 8m 以下时，需要 0.
17、40.6Mpa；在砂砾石层中，冲刷深度在 1012m 以下时，需要 0.61.2Mpa；在砂卵石层中，冲刷深度在 1012m 时，则需要 820Mpa。冲刷管的出水口径为 1012mm，每一管的喷水量不得小于 0.2m3/s。本法不适用于粘土中下沉。2、触变泥浆下沉沉井外壁制成宽度为 1020cm 的台阶作为泥浆槽。泥浆是用泥浆泵、砂浆泵或气压罐通过预埋在井壁体内或设在井内的垂直压浆管压入，使外井壁泥槽内充满触变泥浆，其液面接近自然地面。为了防止漏浆，在刃脚台阶上宜钉一层 2mm 厚的橡胶皮，同时在挖土时注意不使刃脚底部脱空。在泥浆泵房内要储备一定数量的泥浆，以便下沉时不断补浆。在沉井下沉到设
18、计标高后，泥浆套应按设计要求进行处理，一般采用水泥浆，水泥砂浆或其他材料来置换触变泥浆，即将水泥浆、水泥砂浆或其他材料从泥浆套底部压入，使泥浆被压入的材料挤出，水泥浆、水泥砂浆凝固后，沉井即可稳定。采用此法可大大减少井壁的下沉摩阻力，同时还可起止水作用，方便取土，并可维护沉井外围地基稳定，保证其邻近建筑物的安全。3、千斤顶顶升平衡法本方法是通过在混凝土箱体短向一侧打 500 预应力管桩共 8支，通过设置由桩承台、钢桁架、油压千斤顶、锚杆、置换件等组成卸荷装置，约束、限制混凝土箱体低端在挖土时发生沉降，并通过开挖混凝土箱体高端下层土（混凝土箱体下的土开挖由高端向低端开始呈三角形程式） ，造成混凝
19、土箱体下基础新的反向不均匀下沉，从而逐步达到混凝土箱体纠偏的目的。沉井的下沉辅助措施还有压重助沉，抽水助沉、适当的炮振助沉等，各种方法可视工程情况，单独或联合采用。（七）测量控制与观测沉井位置标高的控制，是在沉井外部地面及井壁顶部四周设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。沉井垂直度的控制，是在井筒内按4 或 8 等分标出垂直轴线，各吊线坠一个对准下部标板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达 50，或四面标高不一致时，即应纠正。沉井下沉的控制，是在井壁周围弹水平线，或在井外壁上两侧用白铅笔油画出标尺，用水平尺或水准仪来观测沉降。沉井下沉
20、中应加强位置、垂直度和标高的观测，每班至少测量两次，接近设计标高时加强观测，每 2h 一次，预防超沉。由专人负责并做好记录，如有倾斜、位移或扭转，应及时纠正。 沉 井 ;2-中 心 线 控 制 点 3沉 井 中 心 线 ;4-钢 标 板5下 沉 控 制 点 6铁 件 7线 坠 8沉 降 观 测 点 9下 沉 标 尺沉 井 下 沉 观 测 点 布 置 图（八）沉井封底井下沉至设计标高0.1米时，应停止井内挖土和抽水并，使其靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经23天下沉稳定，或经观测在8小时内沉井自沉量累计不大于10mm 时，可进行封底。1、排水封底。方法是将新老混凝土接触面冲洗干净或打毛，对井底
21、进行修整使之形成锅底形，由刃脚向中心挖放射性排水沟，填以卵石做成滤水暗沟，在中部设23个集水井，井间用盲沟相互连通，井内设置排水滤鼓。等封底混凝土达到设计强度50%后，在垫层上按设计图纸要求和有关规范绑扎钢筋，两端伸入刃脚内，浇筑上层底板混凝土。混凝土接触面应冲刷干净；浇筑应在整个沉井面积上分层、同时、不间断地进行，由四周向中央推进，每层厚30cm，并用振捣器捣实。混凝土采用自然养护，养护期间继续抽水。待混凝土底板强度达到70后，对集水井逐个封堵。封堵方法是将滤水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭，上部用混凝土垫实捣平。2、不排水
22、封底（即水下封底）当井底涌水量很大或出现流砂现象时，沉井应在水下进行封底。待沉井基本稳定后，将井底浮泥消除干净，新老混凝土接触面用水珍冲刷净，并抛毛石，铺碎石垫层。封底水下混凝土采用提升导管法浇筑。待水下混凝土达到所需强度后（一般养护714天） ，方可从沉井内抽水，检查封底情况，进行检漏补修，按排水封底方法施工上部钢筋混凝土底板。（九）沉井下沉常见问题及处理方法常遇问题 原因分析 预防措施和处理方法沉井裂缝 1、沉井支设在软硬不均的土层上，未进行加固处理，井筒浇筑混凝土后，地基出现不均匀沉降造成井筒裂缝c2、沉井支设垫木(垫架)位置不当，或间距过大，使沉井早期出现过大弯曲应力而造成裂缝。,(r
23、:D3、拆模时垫木(垫架)末按对称均匀拆除，或拆除过早，强度不够，使沉井局部产生过大拉应力，而导致出现纵向裂缝。Sb|74、沉井筒壁与内隔墙荷载相差悬殊，沉陷不均，产生了较大的附加弯矩和剪应力造成裂缝；而洞口处截面削弱，强度较低，应力集中，常导致在洞口两侧产生裂缝。Qs,M“5、矩形沉井外壁较厚，刚1、遇软硬不均的地基应作砂垫层或垫褥处理，使其受力均匀，荷载应在地基允许承载力范围以内。 2、沉井刃脚处支设垫木(垫架 )位置应适当，并使地基受力均匀。垫木(垫架 )间距应通过计算确定，应使支点和跨中发生的拉应力彼此相等，并应验算沉井壁在垂直均布荷载作用下的弯矩、剪力、扭矩(对圆形沉井 )，使其不超过沉井壁的垂直抗拉强度。拆除垫架，大型沉井应达到设计强度的 100，小型沉井达到 70。/,3、拆除刃脚垫木(垫架)应分区、分组、依次、对称、同步地进行，先抽除一般垫木(垫架) ，后拆除定位垫架。DOVQ94、沉井筒壁与内隔墙支模应使作用于地基的荷载基本均匀；对沉井孔洞薄弱部位，应在四角增设斜向附加钢筋加强。.pSVn5、矩形沉井在外壁与内隔墙交接处应适当配置温度构造钢筋。+!a6、对表面裂缝，可采用涂两遍环氧胶泥或再加贴环氧玻璃布，以及抹、喷水泥砂浆等方法进行处理。b
