沉井施工全解析：图文并茂详解全过程

沉井施工全解析：图文并茂详解全过程

沉井施工是桥梁水下施工常用的一种方法，广泛应用于大型桥墩、污水泵站、地下设备基础等工程。本文将详细介绍沉井施工的全过程，包括沉井的定义、特点、构造、施工方法以及可能遇到的问题和处理方法。

一、什么是沉井

沉井是一种依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底并填塞孔，最后成为结构物基础的井筒状结构。其主要特点包括：

• 埋置深度大，整体性强、稳定性好，承载面积大，承载力高（垂直与水平）；
• 既可作基础，又可作施工时的挡土和挡水围堰结构物；
• 施工时对邻近建筑物影响较小；
• 内部空间可进一步利用。

沉井的主要缺点包括：

• 施工工期较长；
• 施工技术要求高；
• 施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。

大型钢壳沉井

二、沉井的构造

沉井的截面形式多样，平面形状有圆形、矩形、圆端形等，井孔的布置方式有单孔、双孔、多孔。具体构造包括：

• 井壁：厚度0.4～1.2m，承受水土压力。
• 刃脚：宽度10～20cm，高度约1.5m（湿封底）或0.6m（干封底），内侧倾角45°～60°，用于冲切硬土，减小端部阻力。
• 内隔墙：厚度约0.5m，底面高出井壁刃脚踏面0.5～1m，增加沉井刚度、改善井壁受力条件、挖土均衡，便于纠偏。
• 井孔：宽度（直径）不宜小于3m，作为挖土、排土场所和通道。
• 井壁凹槽：槽高约1.0m，深度0.15~0.25m，增加封底混凝土、底版与井壁连接。
• 预埋射水管：下沉困难时减阻。
• 封底（底板）：沉井下沉到设计标高，经检验和坑底清理后浇注的混凝土底版。分为干封和湿封（水下浇灌混凝土）两种。

当不能设置内隔墙而沉井又较大时，常常在沉井底部增设底梁或因沉井过高，常常在沉井不同高度处设置纵横梁构成框架结构。

三、沉井的施工

沉井施工分为旱地施工沉井与水上施工沉井两种情况：

• 旱地沉井工序：就地制造→挖土下沉→孔底清查→封底→ 充填井孔以及浇注顶板。
• 水上沉井工序：
• 水深3m~ 4m以内且流速不大时：水上筑岛→岛上制造→挖土下沉→孔底清查→封底→ 充填井孔以及浇注顶板。
• 水较深或流速较大时：岸边制造→牵引滑移或起吊就位→挖土下沉→孔底清查→封底→ 充填井孔以及浇注顶板。

四、沉井基础

沉井基础是一种竖直的筒形结构，常用混凝土、钢筋混凝土或砖石等制成。通过在井内挖土，使筒体在自重作用下克服井壁摩阻力下沉至设计高程，经混凝土封底填塞井孔后，使整个筒体成为一个支墩。

其主要特点包括：

• 埋深大；
• 整体性好；
• 承载力高；
• 对邻近建筑物影响小；
• 充分利用地下空间等特点；
• 施工时具有挡水或挡土等作用；
  但施工工期较长，沉井下沉遇障或遇流砂等都会给施工带来困难。

工程中，遇到下列情况时考虑采用沉井基础：

• 荷载较大，表层地基土的承载力小，在一定深度有较好持力层；
• 在河流中，虽土质较好，但冲刷大或有较大卵石，不便桩基施工；
• 岩层表面较平坦且覆盖层较薄但河水深，采用扩大基础施工围堰有困难。
• 在已有的浅基础邻近修建深埋的设备基础时，为避免基坑开挖对已有的基础产生影响等情况。

五、沉井的分类

1. 按沉井的形状：

• 按沉井的平面形状，常用的沉井形状有：圆形、圆端形、矩形及单孔、多孔沉井；
• 按沉井的剖面形状可分为：外壁垂直无阶式、有阶式和外壁倾斜式。

2. 按沉井的建筑材料：

• 混凝土沉井；
• 钢筋混凝土沉井；
• 钢沉井；
• 砖沉井等。

3. 按沉井的施工方法：

• 一般沉井是指就地制造并下沉的沉井;
• 浮运沉井是在深水地区筑岛有困难或有碍通航时，可在岸边制作沉井,再浮运就位后下沉的沉井。

六、沉井的基本构造

沉井的轮廓尺寸其上部的墩（台）底部的形状尺寸决定，其长、短边之比应不大于 3。沉井顶面的尺寸通常为墩（台）底部再加0.2m～0.4m的襟边宽度；沉井高度则由上部结构、水文地质和土层承载力等决定，高的沉井要分节制作下沉，底节沉井的高度不宜过高。

倒虹管沉井

七、沉井下沉过程中可能遇到的问题及处理方法

沉井在下沉过程中可能出现的问题主要有两类：

• 下沉不均匀发生倾斜和位置偏移；
• 下沉困难。

发生偏斜的原因大致有这几种：

• 土质软硬不均匀；
• 挖土不对称；
• 刃脚处有障碍物未予清除；
• 一侧出现流砂而未得到控制等。

纠偏的方法包括：

• 在沉井下沉多的一侧回填砂石，以阻止继续下沉，在高的一侧集中 挖土；
• 在高的一侧配加重物，以加速该侧下沉；如有必要，还可在沉井顶部施加水平力来帮助纠偏。
• 如遇中心位置偏移，则应先人为造成沉井倾斜，再均匀取土，使之倾斜下沉，直到沉井中心线到达设计位置后，再行纠偏扶正 。

克服下沉困难主要可以从两方面着手：

• 增加沉井重量：提前浇筑上一节沉井；在沉井顶部加压；在保证不发生流砂的前提下，抽取井内的水，以减小浮力。
• 减小井壁的摩阻力：尽力将井壁外侧制作光滑平整；将井壁设计成台阶式；设置管道，利用高压空气或水的喷射能量来减小摩擦；从管道中喷出触变泥浆，形成泥浆套。