大四課件-基礎工程5沉井

第五章沉井基礎5.1沉井的基本概念、作用及適用條件

沉井的概念:是井筒狀的結(jié)構(gòu)物(圖1)。它是以井內(nèi)挖土，依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到設計標高，然后經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，使其成為橋梁墩臺或其它結(jié)構(gòu)物的基礎(圖2)。

圖1沉井下沉示意圖

圖2沉井基礎

沉井的優(yōu)點：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；沉井既是基礎，又是施工時的擋土和擋土圍堰結(jié)構(gòu)物，施工工藝并不復雜，因此在橋梁工程中得到較廣泛的應用。同時，沉井施工時對鄰近建筑物尤其是軟土中地下建筑物的基礎，也常用作為礦用豎井、地下油庫等。沉井的缺點：施工期較長；對粉細砂類土在井內(nèi)抽水易發(fā)生流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜；沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹干或井底巖層表面傾斜過大，均會給施工帶來一定困難。沉井

根據(jù)經(jīng)濟合理、施工上可能的原則，一般在下列情況，可以采用沉井基礎：

1.上部荷載較大，而表層地基土的容許承載力不足，做擴大基礎開挖工作量大，以及支撐困難，但在一定深度下有好的持力層，采用沉井基礎與其他深基礎相比較，經(jīng)濟上較為合理的；

2.在山區(qū)河流中，雖然土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基礎施工時；

3.巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深；采用擴大基礎施工圍堰有困難時。5.2沉井的類型和構(gòu)造

一、沉井的分類

(一)按沉井的施工方法分類

1.一般沉井：指就地制造下沉的沉井，這種沉井是在基礎設計的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基礎位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。

2.

浮式沉井：在深水地區(qū)筑島有困難或不經(jīng)濟，或有礙通航當河流流速不大時，可采用岸邊澆筑浮運就位下沉的方法，這類沉井稱為浮運沉井或浮式沉井。

(二)按沉井形狀分類

常用的有圓形、圓端形和矩形等。根據(jù)井孔的布置方式，又有單孔、雙孔及多孔的分別。

沉井平面形式a)單孔沉井；b)雙孔沉井；c)多孔沉井1.按沉井的平面形狀：

圓形沉井：沉井在下沉過程中易控制方向；使用抓泥斗挖土，要比其他類型的沉井，更能保證其刃腳均勻地支承在土層上；在側(cè)壓力作用下，井壁只受軸向力(側(cè)壓力均布時)，或稍受撓曲(側(cè)壓力非均布時)；對水泥方向正交或斜交均有利，也即承受水平土壓力和水壓力性能良好。

圓端形沉井：控制下沉、受力條件、阻水沖刷均較矩形者有利，但沉井制造較復雜。對平面尺寸較大的沉井，可在沉井中設置隔墻，使沉井由單孔變成雙孔或多孔。

矩形沉井：具有制造簡單，基礎受力有利的優(yōu)點，常能配合墩臺(或其他結(jié)構(gòu)物)底部平面形狀。四角一般做成圓角，可有效改善轉(zhuǎn)角處的受力條件，減緩應力集中現(xiàn)象，以降低井壁摩阻力和避免取土清孔的困難。矩形沉井在側(cè)壓力作用下，井壁受較大的撓曲力矩；在流水中阻水系數(shù)較大，沖刷較嚴重。2.按沉井的立面形狀

主要有柱形、錐形及階梯形等。采用形式應視沉井需要通過的土層性質(zhì)和下沉深度而定。土軟，淺土密，深土軟，深上述各類沉井的適用條件：

柱形沉井，它在下沉過程中不易傾斜，井壁接長較簡單，模板可重復使用。故當土質(zhì)較松軟，沉井下沉深度不大，可以采用這種形式。

錐形沉井，井壁可以減少土與井壁的摩阻力，其缺點是施工較復雜，消耗模板多，同時沉井下沉過程中容易發(fā)生傾斜。故在土質(zhì)較密實，沉井下沉深度大，要求在不太增加沉井本身重量的情況下沉至設計標高，可采用這類沉井。錐形式的沉井井壁坡度一般為1/20～1/40，外壁傾斜式沉井同樣可以減少下沉時井壁外側(cè)土的阻力，但這類沉井具有下沉不穩(wěn)定，制造困難等缺點，故較少使用。

階梯式沉井的臺階寬度約為100～200mm。鑒于沉井所承受的土壓力與水壓力，均隨深度而增大。為了合理利用材料，可將沉井的井壁隨深度分為幾段，做成階梯形。下部井壁厚度大，上部井壁厚度小，因此，這種沉井外壁所受的摩擦阻力可以減小，有利于下沉。(三)按沉井所用材料分類

1.素混凝土沉井：素混凝土沉井的特點是抗壓強度高，抗拉能力低，因此這種沉井宜做成圓形，并適用于下沉深度不大(4～7m)的軟土層中。2.鋼筋混凝土沉井：這種沉井的抗拉及抗壓能力較好，下沉深度可以很大(達數(shù)十米以上)，當下沉深度不很大時，井壁上部用混凝土，下部(刃腳)用鋼筋混凝土，在橋梁工程中得到較廣泛的應用。當沉井平面尺寸較大時，可做成薄壁結(jié)構(gòu)，沉井外壁采用泥漿潤滑套，壁后壓氣等施工輔助措施就地下沉或浮運下沉。此外，鋼筋混凝土沉井井壁隔離墻可分段(塊)預制，工地拼接，做成裝配式。

4.竹筋混凝土沉井：沉井在下沉過程中受力較大因而需配置鋼筋，一旦完工后，它就不再承受多大的拉力，因此，在南方產(chǎn)竹地區(qū)，可以采用耐久性差但抗拉力好的竹替部分鋼筋來承受下沉階段過程中拉力。我國南昌贛江大橋等曾用這種沉井。在沉井分節(jié)接頭處及刃腳仍用鋼筋。

5.鋼沉井：鋼沉井由鋼材制作，強度高、質(zhì)量輕、易于拼裝、適于制造空心浮運沉井，但用鋼量大，國內(nèi)應用較少。

3.磚石沉井：這種沉井適用于深度淺的小型沉井，或臨時性沉井。例如，房屋糾傾工作井，即用磚砌沉井，深度約4～5m。二、沉井基礎的構(gòu)造

(一)沉井的輪廓尺寸

沉井的平面形狀：決定于墩(臺)底部的形狀。對矩形或圓端形墩，可采用相應形狀的沉井，采用矩形沉井時，為保證下沉的穩(wěn)定性，沉井的長邊與短邊之比不宜大于3。當墩的長寬比較為接近時，可采用方形或圓形沉井。沉井頂面尺寸為墩(臺)身底部尺寸加襟邊寬度。襟邊寬度不宜小于0.2m，也不宜小于沉井全高的1/50，浮運沉井不小于0.4m。如沉井頂面需設置圍堰，其襟邊寬度根據(jù)圍堰構(gòu)造還需加大。墩(臺)身邊緣應盡可能支承于井壁上或蓋板支承面上，對井孔內(nèi)不以混凝土填實的空心沉井不允許墩(臺)身邊的緣全部置于井孔位置上。

沉井的底面標高：須根據(jù)上部結(jié)構(gòu)荷載，水文地質(zhì)條件及各土層的承載力等確定。

沉井基礎的頂面(墩底)要求埋在地面下0.2m或在地下水位以上0.5m。當沉井頂面標高和底面標高確定之后，由墩底面和沉井底面兩個標高之差即可定出沉井高度。

高的沉井應分節(jié)制造和下沉，每節(jié)高度不宜大于5m，對底節(jié)沉井若是在松軟土層中下沉時，還不應大于沉井寬度的0.8倍。若底節(jié)沉井高度過高，沉井過重，會給制模、筑島時島面處理、抽除墊木下沉等帶來困難。(二)沉井的一般構(gòu)造

一般沉井構(gòu)造上主要由井壁、刃腳、隔墻、井孔、凹槽、射水管、封底和蓋板等組成。1.井壁

井壁是沉井的主要部分。它在沉井下沉過程中起擋土、擋水及利用本身重量克服土與井壁之間的摩阻力的作用。當沉井施工完畢后，它就成為基礎或基礎的一部分而將上部荷載傳遞給地基。因此，井壁必須具有足夠的強度和一定的厚度。根據(jù)井壁在施工中的受力情況，可以在井壁內(nèi)配置豎向及水平向鋼筋，以增加井壁強度。井壁厚度按下沉需要的自重，本身強度以及便于取土和清基等因素而定，一般為0.80～1.50m，為便于綁扎鋼筋及澆筑混凝土，其厚度不宜小于0.4m。鋼筋混凝土薄壁沉井可不受此限制。井壁的混凝土強度等級不低于C15。2.刃腳

井壁下端形如楔狀的部分稱為刃腳。其作用是在沉井自重作用下易于切土下沉。刃腳底面(踏面)寬度一般為0.1～0.2m，對軟土可適當放寬。下沉深度大，且土質(zhì)較硬，刃腳底面應以型鋼(角鋼或槽鋼)加強(右圖)，以防刃腳損壞。刃腳內(nèi)側(cè)斜面與水平面的夾角一般為大于等于45°。刃腳高度視井壁厚度、便于抽除墊木而定，一般當沉井濕封底時，取1.5m左右；干封底時，取0.6m左右。由于刃腳在沉井下沉過程中受力較集中，故刃腳宜采用C20以上的鋼筋混凝土制成。刃腳構(gòu)造

3.隔墻

沉井平面尺寸較大，也即井壁跨徑較大時，應在沉井內(nèi)設置隔墻，以加強沉井的剛度，使井壁的撓曲應力減小，其厚度一般小于井壁。隔墻底面應高出刃腳底面0.5m以上，避免隔墻下的土頂住沉井而妨礙下沉。也可在刃腳與隔墻聯(lián)結(jié)處設置埂肋加強刃腳與隔墻的連結(jié)。如為人工挖土，在隔墻下端應設置過人孔，便于工作人員井孔間往來。

4.井孔

井孔是挖土排土的工作場所和通道。井孔尺寸應滿足施工要求，寬度(直徑)不宜小于3m。井孔布置應對稱于沉井中心軸，便于對稱挖土使沉井均勻下沉。

5.凹槽

凹槽設在井孔下端近刃腳處，其作用是使封底混凝土與井壁有交好的接合，封底混凝土底面的反力更好的傳給井壁(如井孔全部填實的實心沉井也可不設凹槽)。凹槽深度約0.15～0.25m，高約1.0m。

6.射水管

當沉井下沉深度大，穿過的土質(zhì)又較好，估計下沉會產(chǎn)生困難時，可在井壁中預埋射水管組。射水管應均勻布置，以利于控制水壓和水量來調(diào)整下沉方向。一般水壓不小于600kPa。如使用泥漿潤滑套施工方法時，應有預埋的壓射泥漿管路。

7.封底和蓋板

沉井沉至設計標高進行清基后，便澆筑封底混凝土。混凝土達到設計強度后，可從井孔中抽干水井填滿混凝土。如井孔中不填料或僅填以砂礫則須在沉井頂面筑鋼筋混凝土蓋板。封底混凝土是傳遞墩（臺）全部荷載于地基的承重結(jié)構(gòu)，這就要求封底混凝土有一定的厚度(可由應力驗算決定)，其厚度根據(jù)經(jīng)驗也可取不小于井孔最小邊長的1.5倍。封底混凝土頂面應高出刃腳根部不小于0.5m，并澆灌到凹槽上端。封底混凝土標號對巖石地基用C15；一般地基用C20。蓋板厚度一般為1.5～2.0m。井孔中充填的混凝土，其強度等級不應低于C10。(三)浮運沉井的構(gòu)造

1.不帶氣筒的浮運沉井

不帶氣筒的浮式沉井適應于水深較淺、流速不大、河床較平、沖刷較小的自然條件。一般在岸邊制造，通過滑道拖拉下水，浮運到墩位，再接高下沉到河床。這種沉井可用鋼、木、鋼筋混凝土、鋼絲網(wǎng)及水泥等材料組合。

鋼絲網(wǎng)水泥薄壁沉井是由內(nèi)、外壁組成的空心井壁沉井，這是制造浮運沉井較好的方法，具有施工方便、節(jié)省鋼材等優(yōu)點。沉井的內(nèi)壁、外壁及橫隔板都是鋼筋鋼絲網(wǎng)水泥制成。做法是將若干層鋼絲網(wǎng)均勻地鋪設在鋼筋網(wǎng)的兩側(cè)，外面涂抹不低于40號的水泥砂漿，使它充滿鋼筋網(wǎng)和鋼絲網(wǎng)之間的間隙并形成厚1～3mm的保護層。

2.帶鋼氣筒的浮運沉井

帶鋼氣筒的浮運沉井適用于水深流急的巨型沉井。它主要由雙壁的沉井底節(jié)、單壁鋼殼、鋼氣筒等組成。雙壁鋼沉井底節(jié)是一個可以自浮于水中的殼體結(jié)構(gòu)；底節(jié)能上能下的井壁采用單壁鋼殼，它一般由6mm厚的鋼板及若干豎向肋骨角鋼構(gòu)成，并以水平圓環(huán)作承受壁外水壓時的支撐，鋼殼沿高度可分為幾節(jié)，在接高時拼焊，單壁鋼殼既是防水結(jié)構(gòu)，又是接高時灌注沉井外圈混凝土的模板一部分；鋼氣筒是沉井內(nèi)部的防水結(jié)構(gòu)，它依據(jù)壓縮空氣排開氣筒內(nèi)水提供浮式沉井在接高過程中所需的浮力。同時在懸浮下沉中可以通過在氣筒充氣或放氣及不同氣筒內(nèi)的氣壓調(diào)節(jié)使沉井可以上浮、下沉及調(diào)正偏斜，落入河床后如偏移過大，還可將氣筒全部充氣，使沉井重新浮起，重新定位下沉。(四)組合式沉井

當采用低樁承臺而圍水挖基澆筑承臺有困難時；當沉井刃腳遇到傾斜較大的巖層或在沉井范圍內(nèi)地基土軟硬不均而水深較大時可采用上面是沉井下面是樁基的混合式基礎，或稱組合式沉井。施工時按設計尺寸做成沉井，下沉到預定標高后，進行澆筑封底混凝土和承臺，在井內(nèi)其上預留孔位鉆孔灌注成樁。這種混合式沉井既有圍水擋土作用，又作為鉆孔樁的護筒，還作為樁基的承臺。

5.3沉井的施工

沉井的施工方法與墩臺基礎所在地點的地質(zhì)和水文情況以及具備的技術力量、施工機具與設備有關。在水中修筑沉井時，應對河流汛期、通航、河床沖刷調(diào)查研究，并制定施工計劃。盡量利用枯水季節(jié)進行施工。如施工須經(jīng)過汛期，應有相應的措施。沉井基礎施工一般可分為旱地施工、水中筑島施工及浮運沉井施工三種，現(xiàn)分別簡介如下：一、旱地上沉井的施工

橋梁墩臺位于旱地時，沉井可就地制造、挖土下沉、封底、充填井孔以及澆筑頂板，參見下圖。在這種情況下，一般較容易施工。沉井施工順序圖a)制造第一節(jié)沉井；b)抽墊木、挖土下沉；c)沉井接高下沉；d)封底1-井壁；2-凹槽；3-刃腳；4-承墊木；5-素混凝土封底1.整平場地

如天然地面土質(zhì)較好，只需將地面雜物清掉整平地面，就可在其上制造沉井，如為了減小沉井的下沉深度也可在基礎位置處挖一淺坑，在坑底制造沉井下沉，坑底應高出地下水位0.5～1.0m

。如土質(zhì)松軟，應整平夯實或換土夯實。在一般情況下，應在整平場地上鋪上不小于0.5m厚的砂或砂礫層。

2.制造第一節(jié)沉井

由于沉井自重較大，刃腳踏面尺寸較小，應力集中，場地土往往承受不了這樣大的壓力。所以在整平的場地上應在刃腳踏面位置處對稱地鋪滿一層墊木(可用200×200mm的方木)以加大支承面積，使沉井重量在墊木下產(chǎn)生的壓應力不大于100kPa。墊木的布置應考慮抽除墊木方便(有時可用素混凝土墊層代替墊木)。然后在刃腳位置處放上刃腳角鋼，豎立內(nèi)模，綁扎鋼筋，立外模，最后澆灌第一節(jié)沉井混凝土。

沉井刃腳立模

1-內(nèi)模；2-外模；3-立柱；4-角鋼；

5-墊木；6-砂墊層3.拆模及抽墊

沉井混凝土達到設計強度的70%時可拆除模板，強度達設計強度后才能抽撤墊木。抽撤墊木應按一定的順序進行，以免引起沉井開裂、移動或傾斜。其順序是：撤除內(nèi)隔墻下的墊木，再撤沉井短邊下的墊木，最后撤長邊下的墊木。拆長邊下的墊木時，以定位墊木(最后抽撤的墊木)為中心，對稱地由遠到近拆除，最后的拆除定位墊木。注意在抽墊木過程中，抽除一根墊木應立即用砂回填進去進行搗實。原則：分區(qū)、依次、對稱、同步。4.挖土下沉

沉井下沉施工可分為排水下沉和不排水下沉。排水下沉：當沉井穿過的土層較穩(wěn)定，不會因排水而產(chǎn)生大量流砂時，可采用排水下沉。土的挖除可采用人工挖土或機械除土，排水下沉常用人工挖土，它適用于土層滲水量不大且排水時不會產(chǎn)生涌土或流砂的情況；人工挖土可使沉井均勻下沉和清除井下障礙物，但應采取措施，確實保證施工安全。排水下沉時，有時也用機械除土。

不排水下沉：一般都采用機械除土，挖土工具可以是抓土斗或水力吸泥機，如土質(zhì)較硬，水力吸泥機需配以水槍射水將土沖松。由于吸泥機是將水和土一起吸出井外，故需經(jīng)常向井內(nèi)加水維持井內(nèi)水位高出井外水位1～2m，以免發(fā)生涌土或流砂現(xiàn)象。

5.接高沉井

第一節(jié)沉井頂面下沉至距地面還剩1m～2m時，應停止挖土，接筑第二節(jié)沉井。接筑前應使第一節(jié)沉井位置正直，鑿毛頂面，然后立模澆筑混凝土。待混凝土強度達設計要求后，再拆模繼續(xù)挖土下沉。6.筑井頂圍墻

如沉井頂面低于地面或水面，應在沉井上接筑圍堰，圍堰的平面尺寸略小于沉井，其下端與井頂上預埋錨桿相連。圍堰是臨時性的，待墩臺身出水后可拆除。鋼板圍堰7.地基檢驗和處理

沉井沉至設計標高后，應進行基底檢驗。檢驗內(nèi)容是地基土質(zhì)是否和設計相符，是否平整，并對地基進行必要的處理。如果是排水下沉的沉井，可以直接進行檢查，不排水下沉的沉井由潛水工進行檢查或鉆取土樣鑒定。地基為砂土或粘性土，可在其上鋪一層礫石或碎石至刃腳底面以上200mm。地基為風化巖石，應將風化巖層鑿掉，巖層傾斜時，應鑿成階梯形。若巖層與刃腳間局部有不大的孔洞，由潛水工清除軟層并用水泥砂漿封堵，待砂將有一定強度后再抽水清基。不排水情況下，可由潛水工清基或用水槍及吸泥機清基。總之要保證井底地基盡量平整，浮土及軟土清除干凈，以保證封底混凝土、沉井及地基緊密連接。

8.封底、充填井孔及澆筑頂蓋

地基經(jīng)檢驗及處理合乎要求后，應立即進行封底。如封底是在不排水情況下進行，則可用導管法灌注水下混凝土(見鉆孔灌注樁施工)，若灌注面積大，可用多根導管，以先周圍后中間，先低后高的次序進行灌注。待混凝土達設計強度后，再抽干井孔中的水，填筑井內(nèi)圬土。如井孔中不填料或僅填以礫石，則井頂面應澆筑鋼筋混凝土頂蓋，以支承墩臺，然后砌筑墩身，墩身出土(或水面)后可拆除臨時性的井頂圍堰。首節(jié)沉井制作首節(jié)沉井制作第二節(jié)沉井的制作沉井下沉中沉井隔墻鋼筋的綁扎二、水中沉井的施工

1.筑島法

水流速不大，水深在3m或4m以內(nèi)，可用水中筑島的方法。筑島材料為砂或礫石，周圍用草袋圍護，如水深較大可作圍堰防護(右圖)。島面應比沉井周圍寬出2m以上，作為護道，并應高出施工最高水位0.5m以上。砂島地基強度應符合要求，然后在島上澆筑沉井。如筑島壓縮水面較大，可采用鋼板樁圍堰筑島，但要考慮沉井重力對它產(chǎn)生的側(cè)向壓力，為避免沉井對它的影響。水上筑島下沉沉井

2.浮運沉井施工

水深較大，如超過10m時，筑島法很不經(jīng)濟，且施工也困難，可改用浮運法施工。沉井在岸邊做成，利用在岸邊鋪成的滑道滑入水中，然后用繩索引到設計墩位。沉井井壁可做成空體形式或采用其它措施(如帶木底或裝上鋼氣筒)使沉井浮于水上，也可以在船塢內(nèi)制成用浮船定位和吊放下沉或利用潮汐，水位上漲浮起，再浮運至設計位置。沉井就位后，用水或混凝土灌入空體、徐徐下沉直至河底。或依靠在懸浮狀態(tài)下接長沉井及填充混凝土使它逐步下沉，這時每個步驟均需保證沉井本身足夠的穩(wěn)定性。沉井刃腳切入河床一定深度后，可按前述下沉方法施工。三、沉井下沉過程中遇到的問題及處理

1.沉井突沉。在軟土地基上進行沉井施工時，常發(fā)生沉井突然大幅度下沉的現(xiàn)象。引起突沉的主要原因是沉井井筒外壁土的摩擦阻力較小，在井內(nèi)排水過多或刃腳附近挖土太深甚至挖除，沉井支承削弱而導致劇烈下沉。這種突沉容易使沉井發(fā)生傾斜或超沉，可采用以下措施進行防止：在設計沉井時增大刃腳踏面寬度，并使刃腳斜面的水平傾角不大于60°，必要時通過增設底梁的措施提高刃腳阻力。在軟土地基上進行沉井施工時，控制井內(nèi)排水、均勻挖土，控制刃腳附近挖土深度，刃腳下土不挖除，讓刃腳切土下滑。2.沉井傾斜。在沉井下沉過程中，特別時沉井下沉不深時，常發(fā)生沉井傾斜現(xiàn)象。沉井傾斜的主要原因及預防措施見表7-1。

在刃腳遇到障礙物時的處理方法：可以是人工排除，如遇樹根或鋼材可鋸斷或燒斷，遇大孤石宜用少量炸藥炸碎，以免損壞刃腳。在不能排水的情況下，由潛水工進行水下切割或水下爆破。

發(fā)生傾斜的糾正方法：在沉井高的一側(cè)集中挖土；在低的一側(cè)回填砂石；在沉井高的一側(cè)加重物或用高壓射水沖松土層；必要時可在沉井頂面施加水平力扶正。糾正沉井中心位置發(fā)生偏移的方法是先使沉井傾斜，然后均勻除土，使沉井底中心線下沉至設計中心線后，再進行糾偏。沉井偏斜3.難沉。有時在沉井井內(nèi)挖土后下沉過慢或停沉，甚至將刃腳底掏空也如此。其主要原因有：①井壁側(cè)阻大于沉井自重；②井壁無減阻措施或泥漿套、空氣幕等遭到破壞；③開挖面深度不夠，正面阻力大；④傾斜，或刃腳下遇障礙物或堅硬巖層和土層。

近年來，對下沉較深的沉井；為了減少井壁摩阻力常采用泥漿潤滑套或壁后壓氣沉井的方法。

減小井壁側(cè)阻的方法有：將沉井設計成階梯形或使外壁光滑；井壁內(nèi)埋設高壓射水管組，射水輔助下沉；利用泥漿套或空氣幕輔助下沉。

解決難沉的措施主要是增加壓重、減少井壁側(cè)阻、增大開挖面深度和清除刃腳下遇到的障礙物。

增加壓重的方法有：提前接筑下節(jié)沉井，增加沉井自重；在井頂加壓沙袋、鋼軌等重物；若為不排水下沉時，在保證土體不產(chǎn)生流砂現(xiàn)象的前提下，從井內(nèi)抽水，減少浮力，增大自重。四、泥漿潤滑套與壁后壓氣沉井施工法

1.泥漿潤滑套

泥漿潤滑套是把配置的泥漿灌注在沉井井壁周圍形成井壁與泥漿接觸。選用的泥漿配合比應使泥漿性能具有良好的固壁性、觸變性和膠體穩(wěn)定性。泥漿對沉井壁起潤滑作用，它與井壁間摩阻力僅3～5kPa，大大降低了井壁摩阻力，因而有效提高沉井下沉的施工效率，減少井壁的圬土數(shù)量，加大了沉井的下沉深度，施工中沉井穩(wěn)定性較好。泥漿潤滑套射口擋板與內(nèi)管法壓漿管

2.壁后壓氣沉井法

壁后壓氣沉井法也是減少下沉時井壁摩阻力的有效方法。它是通過對沿井壁內(nèi)周圍預埋的氣管中噴射高壓氣流，氣流沿噴氣孔射出，再沿沉井外壁上升，形成一圈壓氣層(又稱空氣幕)，使井壁周圍土松動，減少井壁摩阻力，促使沉井順利下沉。

與泥漿潤滑套相比的優(yōu)點：壁后壓氣沉井法在停氣后即可恢復土對井壁的摩阻力，下沉量易于控制，且所需施工設備簡單，可以水下施工，經(jīng)濟效果好。現(xiàn)認為在一般條件下較泥漿潤滑套更為方便，它適用于細、粉砂類土和粘性土中。但設計方法和施工措施尚待積累更多的資料。

5.4沉井的設計與計算

沉井是深基礎的一種類型，沉井在施工完畢后，由于它本身就是結(jié)構(gòu)物的基礎，就應按基礎的要求進行各項驗算；但在施工過程中，沉井是擋土、擋水的結(jié)構(gòu)物，因而還要對沉井本身進行結(jié)構(gòu)設計和計算。即沉井的設計與計算包括沉井基礎與沉井結(jié)構(gòu)兩方面的設計與計算。沉井尺寸的確定沉井基礎的計算施工過程中的結(jié)構(gòu)計算一、沉井作為整體深基礎的設計與計算

設計程序：沉井作為整體深基礎設計主要是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點、荷載大小以及水文、地質(zhì)情況，結(jié)合沉井的構(gòu)造要求及施工方法，擬定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后進行沉井基礎的計算。

計算方法：

1）當沉井埋置深度在最大沖刷線以下較淺僅數(shù)米時，這時可以不考慮基礎側(cè)面土的橫向抗力影響，而按淺基礎設計計算規(guī)定，分別驗算地基強度、沉井基礎的穩(wěn)定性和沉降，使它符合容許值的要求；

2）當沉井基礎埋置深度較大時，由于埋置在土體內(nèi)較深，不可忽略沉井周圍土體對沉井的約束作用，因此在驗算地基應力、變形及沉井的穩(wěn)定性時，需要考慮基礎側(cè)面土體彈性抗力的影響。

本章主要就沉井作為深基礎的計算進行研究。這種計算方法的基本假定條件是：1.地基土作為彈性變形介質(zhì)，水平向地基系數(shù)隨深度成正比例增加；2.不考慮基礎與土之間的粘著力和摩阻力；3.沉井基礎的剛度與土的剛度之比可認為是無限大。沉井尺寸的確定沉井高度平面尺寸壁厚1)沉井的高度

沉井底面標高，可根據(jù)沉井的用途、上部或下部結(jié)構(gòu)尺寸要求，基礎設計荷載大小，結(jié)合水文地質(zhì)資料(如設計水位、施工水位、沖刷線或地下水位標高，地基土層分布，土的物理力學性質(zhì)，地基承載力)及施工方法來確定。沉井頂面，一般要求埋入地面以下0.2m，或在地下水位以上0.5m。沉井的頂面與底面高差為沉井的高度。2)沉井的平面形狀與頂面尺寸(1)沉井的平面形狀與尺寸

沉井的平面形狀應根據(jù)上部結(jié)構(gòu)物的平面形狀和荷載大小來確定。如沉井作為煙囪的基礎，應采用圓形；沉井作為橋墩基礎，則為橢圓形。當上部建筑物的平面面積不大時，用一個單孔沉井；否則應用多排孔大型沉井，或用多個沉井組合。沉井頂面尺寸每邊至少應大于上部結(jié)構(gòu)20cm，以適應沉井下沉過程中可能發(fā)生的少量偏差。(2)沉井的井壁厚度

通常沉井井壁的厚度，由強度和沉井自重下沉要求計算確定。一般大中型沉井井壁厚度為0.5～1.0m，內(nèi)隔墻的厚度為0.5m左右。小型沉井井壁厚度為0.3～0.4m。沉井基礎的計算1.沉井的地基承載力驗算2.沉井的基底應力和橫向抗力驗算3.沉井自重驗算1.沉井的地基承載力驗算

沉井作為地下結(jié)構(gòu)物時，荷載較小，而基底支承于堅實土層或巖層上，故地基的強度和變形通常不會存在問題。但沉井作為建筑物的深基礎時，荷載較大，必須驗算地基承載力，一般要求地基強度滿足以下條件：

沉井底面地基承載力總和Rj等于該處土的承載力設計值f與沉井底部面積A的乘積，即

考慮沉井四周地表土被松動，則此部分土的摩擦力不計。簡化計算：可假定5m范圍的摩擦力可按三角形分布，5m以下為矩形分布，如下圖所示。故沉井側(cè)面的滑動摩阻力總和為：up——沉井的周長(m)；hi——沉井高度范圍內(nèi)，各土層的厚度(m)；qsi——第i層土對井壁的摩擦阻力，按實際資料或下表選用。井側(cè)摩擦阻力分布假定土對井壁