沉井的应用工艺

　　形象地说，沉井是一种半活动地基，它不象其它桩柱是直接打入地下或挖槽砼注而成的，它先是做成一个由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组和探测管、封底混凝土、顶盖等部分组成的大井筒，然后进行挖土使其移位下沉，最终到达预定位置，即设计标高后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成基础。
　　它有诸多特点，比如施工时能挡土和挡水，施工工艺比较简便，技术上稳妥可靠，成本也相对较低。沉井制作上一般都采用就地制造的方式。由于井壁多为实体，自重大，刃脚面积小，重心偏高，为了在制造过程中不引起地面下沉或沉井破裂及倾倒，过去大多将地面整平后，先铺垫木，以增加承压面积，再立模板制造沉井，而且下沉前需边抽垫木，边用砂将刃脚处填实,然后再继续挖土下沉。现今则改用砂土夯实作成刃脚土模，表面抹层水泥，在土模内制造刃脚部分，既节约木料，又简化施工工艺，渐成为主流方法。

　　在桥梁和其他水利工程中，常制作浮运沉井，就是在陆地先做底节，以减轻重量，在浮运到位后再接做上部。为增加沉井的浮力，方便移动，常采取如下方法：
　　在钢沉井内加装气筒，待浮运到位后，在沉井内填充混凝土以沉井，为控制吃水深度，可在气筒内充压缩空气，待沉入河底预定位置后，再放出空气，挖（或吸）泥下沉。应用实例：南京长江大桥建造时曾使用 18.26×22.42米、底节高11.65米的钢沉井，内有20个直径3.2米的气筒，浮运就位后,以钢筋混凝土将沉井接高至55米，中间隔墙全部用预制件。将沉井做成双壁式使能自浮，到位后在壁内灌水或灌筑混凝土下沉。这种沉井可用钢、木或钢筋混凝土制造。
　　沉井的施工要求按照不同的地质条件、周围环境及水文气象运用不同的工程方案。这是确保工程质量安全及工作效率的前提。沉井适用于淤泥质地基和砂性类地基。尤其是钢筋混凝土沉井由于具有占地面积小，开挖土方量少，对临近构造物及附近地质条件影响小，且施工方便、工期短、工程造价低等特点，广泛应用于桥梁、水闸、港口等基础工程中，另外近年来在市政工程的给、排水泵房，地下电厂，矿用竖井等软土地建筑领域也展现出了良好的发展前景。
　　钢筋混凝土沉井分为方沉井或圆沉井两种。相比之下，圆沉井具有较好结构受力特性，刚度大，能承受较大的外荷载，配筋量小，因而应用较多。沉井开挖的首要问题有两点：1、严格控制下沉偏移；2、要获取可靠的地下水资料，以选择合理的排水手段并配备相应的抽水能力。这两点是保证沉井顺利施工的前提。 　　在大量的工程实践中，施工人员总结了许多宝贵的应用经验，现分享如下：
　　一、大型沉井施工
　　当基础位于软基上，为了保证沉井整体下沉过程中的稳定、防止超沉，可在沉井刃脚底部增设数根钻孔灌注桩，实践证明有很好的效果。在淤泥质软基上采用排水下沉也是一种切实可行的方法，而且较为经济。要解决工程中可能遇到的问题，就必须要充分了解并掌握沉井井底下卧层和井周围的土层情况,以便采取相应措施；施工过程中则要注意沉井施工终沉到位标高的控制以及后期沉降的控制。要做到边施工边控制，行内有句话叫“勤测勤纠,随偏随纠”，可以当做警句常记。
　　二、轻型沉井施工
　　轻型沉井是指外径不大于3m、高径比大于1.0，壁厚在0.2~0.25m(重量在50t以内)，施工时不必动用大型起吊设备的沉井。此类沉井预制和下沉难度小，对工艺要求和施工能力要求都不是很高。这种井结构牢固，经济性好，适用于中小型陆上和水利工程。
　　三、路桥沉井应用
　　根据实测数据，特大型沉井分区封底对沉井沉降特征具有重要影响，这是在长江下游软土地基上大跨径悬索桥锚碇沉井基础的施工中总结的变位规律。不同施工阶段，锚碇沉井基础变位呈现出不同的特征，沉降及不均匀沉降是最根本的变位，并得出下列结论: (1)大型沉井在封底过程中，结构处于一个时变体系状态，分区封底效应对基础变位特性影响明显，在土工数值分析中应予考虑。(2)大型沉井在施工及营运过程中的变位，主要以下沉、不均匀下沉和转动为主，平动位移较小。(3)根据主桥上部结构施工进度，合理选择压重块的形式及施工时机,既能有效地限制沉井及锚体的转动，保证结构安全，又能大大节省工程投资。
　　四、沉井施工中常遇到的问题及处理
　　沉井施工时周边土体会受到扰动，对邻近建筑物造成影响，这可以通过施打水泥搅拌桩来解决。其次, 沉井施工前, 必须对土体破坏范围、抗隆起安全系数、地基承载力、下沉系数、下沉稳定系数进行验算, 确保工程顺利进行。
　　1、针对施工过程中发生的底涌现象，可以在每次沉井下沉前, 先在井内打石灰桩, 通过增加土体强度加以解决。
　　2、针对软土地基施工中发生的超沉现象, 可以根据具体情况，采用刃角下打水泥搅拌桩、沉井顶部增加翼缘板或增加刃角长度的方法来解决。
　　3、制作桩支承式沉井。桩支承式沉井可有效地预防在软土地基中产生的超沉、偏倾等问题，在工程实践中证明有很好的效果。另外研制分离的四柱式沉井+桩基的组合基础形式，将其中沉井基础作为桩基础的施工平台的方法，可解决海上施工平台不易建造的难题。
　　4、针对沉井倾斜的解决方法。在沉井的制作过程中不掌握地质情况以及未采用相应的技术措施，就常会发生沉井大幅度自沉、突沉和严重倾斜等问题。所以首先要对分节制作下沉的大型沉井采取必要的技术措施，例如在井内灌水增加浮力、回填砂石等，以防止沉井出现大幅度突沉或倾斜。施工经验证明，采用沉井冲水掏土法纠倾要比钻孔取土法纠倾来得快、工后沉降的发生速率也低。此方法同时也特别适用于软土地基上基础底板薄、上部结构整体刚度差的倾斜建筑物。
　　5、实际应用中的一些方法。桐子林水电站闸坝工程是建于深厚而抗力及抗渗能力较低的粉砂质粘土覆盖层软基上的，当时采用了大型钢筋混凝土沉井和承重墙加固措施，对软基进行围固。当时工程分析计算了刃脚周边土体含水量过大时发生超沉现象的临界情况，提出了一项加筑十字梁控制超沉的方法。实践证明，这种方法没计简单，施工方便，投资少，收效大，有较高的工程实用价值。
　　另外在沉井施工前采用高压注浆对加固不良地基进行加固处理，也能有效防止沉井施工中出现的隆起、突涌、管涌等问题。
　　在处理软土地质桥梁基坑开挖后出现的管涌时，可采用薄壁沉井支护的方式，即能确保施工质量和进度、也能降低成本。在嘉兴污水处理工程中采用高位井施工，其井体分 5节制作, 采用水力机械挖土分 3 次排水下沉法施工。由于大口径井点降水, 实现了排水下沉深度达三十米，创造了上海地区软土层中沉井排水下沉深度的记录。
　　沉井的应用前景。沉井施工法作为软土地基中的一种深基础施工方法，随着科技和施工机械的进步近年来得到了不断发展，被业内人士普遍看好，前景乐观。沉井基础结构可靠、安全性好，成本较低，具有很大的发展潜力，相信会在今后的深基础工程中会得到更广泛的应用。