【正文】 /2023 74 ? 沉井法是適用于不穩(wěn)定含水地層中建造豎井的一種特殊施工方法。其實(shí)質(zhì)是：在設(shè)計(jì)的井筒位置上，地面預(yù)制好底部帶有刃腳的一段井筒，并在其掩護(hù)下，然后在井內(nèi)不斷挖土，借助筒體自重而逐步下沉，隨著井筒的下沉，在地面相應(yīng)接長(zhǎng)井壁，下沉到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行封底。 ? 沉井法具有工藝簡(jiǎn)單，需用設(shè)備少，易于操作，成本較低和勞動(dòng)條件好等優(yōu)點(diǎn)，因而在地下工業(yè)廠(chǎng)房、大型設(shè)備基礎(chǔ)、地下倉(cāng)(油 )庫(kù)、人防掩蔽所、盾構(gòu)拼裝井、船塢塢首、橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)、取水構(gòu)筑物、污水泵站、礦用豎井、地下車(chē)道與車(chē)站、地下建(構(gòu) )筑物的圍壁、大型深埋基礎(chǔ)等等廣泛應(yīng)用。 10 沉井法 2/8/2023 75 沉井分類(lèi) 分類(lèi)依據(jù) 類(lèi)型名稱(chēng) 說(shuō) 明 制作材料 混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、 石 應(yīng)用最多的則為鋼筋混凝土沉井 橫斷面形狀 圓形、方形、矩形、橢圓形、 多邊形及多孔井字形 圓形、矩形應(yīng)用最多，如圖 347所示 豎向剖面形狀 圓柱形、階梯形及錐形 一般為圓柱形，如圖 348所示 減阻方法 泥漿沉井、氣囊沉井、卵石沉 井、振動(dòng)沉井、多級(jí)沉井 最常用的是泥漿沉井，經(jīng)濟(jì)適用、簡(jiǎn)單 方便 與地下水土壓力平衡的方法 普通沉井、淹水沉井、沉箱沉井、凍結(jié)沉井 普通沉井、淹水沉井較為常用 井內(nèi)是否有水 不淹水沉井、淹水沉井 2/8/2023 76 （ a）圓形單孔 （ b）方形單孔 （ c）矩形單孔 （ d）矩形雙孔 （ e）橢圓形雙孔 （ f）矩形多孔 圖 347 沉井平面圖 2/8/2023 77 圖 348 沉井剖面圖 （ a）圓柱形 （ b）外壁單階形 （ c）內(nèi)壁多階形 （ d）外壁多階形 2/8/2023 78 不淹水沉井 不淹水沉井，是指在沉井施工時(shí)，井筒內(nèi)不充水，與普通法一樣的挖土和出土，只是井壁結(jié)構(gòu)和減阻方法的不同，如普通沉井、多級(jí)沉井、震動(dòng)沉井、壁后河卵石沉井、壁后觸變泥漿沉井、凍結(jié)沉井等。大多采用人工挖掘，吊桶提升，自重（或加載）下沉。 除普通沉井與多級(jí)沉井外，其它形式的沉井壁后均置放減阻介質(zhì)。不淹水沉井工藝較簡(jiǎn)單，易于操作，需用設(shè)備少，工期較短，成本低。通常井筒涌水量在 30m3/h左右、無(wú)承壓水，流砂層厚度小于 ，而且下沉較淺的沉井，可以因地制宜地采用不淹水沉井法施工。 2/8/2023 79 （ a）多級(jí)沉井 （ b）震動(dòng)沉井 （ c）卵石沉井 圖 349 不淹水沉井的部分類(lèi)型 2/8/2023 80 淹水沉井 淹水沉井比較通用的是壁后泥漿和壁后壓氣沉井。壁后壓氣沉井也叫氣囊沉井，效果良好，但工藝技術(shù)復(fù)雜，壓氣消耗量很大，成本較高，故基本不用。壁后充填泥漿法簡(jiǎn)單、方便，最為常用。 壁后充填泥漿法基本原理：在沉井井筒內(nèi)灌滿(mǎn)水，保持井內(nèi)外的水壓平衡，防止從刃腳處涌砂冒泥及地表塌陷；以預(yù)先做好的套井為支撐圈來(lái)防止和糾正沉井過(guò)程中的偏斜；在井筒外壁的環(huán)形空間內(nèi)灌注觸變泥漿，以隔離井壁與土層，減少沉井側(cè)面阻力；靠井壁自重，使刃腳插入土中，經(jīng)水下破土、排矸克服正面阻力使井壁下沉；邊下沉 ,邊糾偏，邊在井口接長(zhǎng)井壁，直至井筒全部穿過(guò)沖積層，使沉井刃腳坐落于基巖上；在封底、固井之后，轉(zhuǎn)入基巖段普通方法施工。 2/8/2023 81 ?抓斗掘進(jìn) 。靠抓斗自重向下的沖擊力來(lái)破壞土層結(jié)構(gòu)，靠抓斗的提升閉合抓取泥土并將土提出井外。抓斗既是掘進(jìn)設(shè)備又是出土設(shè)備。抓斗掘進(jìn)工藝簡(jiǎn)單，耗電小，在 30m左右的淺井中可作為主要的掘提設(shè)備。 ?鉆機(jī)掘進(jìn) 。常用的鉆機(jī)有沖擊鉆和旋轉(zhuǎn)鉆。沖擊鉆是靠鉆頭自重往復(fù)沖擊破壞巖土而完成掘進(jìn)工作。鉆頭的大小可為局部沖擊或全斷面沖擊，沖擊后用水槍沖刷工作面，與壓氣結(jié)合排矸。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)是靠鉆頭上的刀齒作圓周運(yùn)動(dòng)將土層擠切成泥沙或碎塊，用壓氣排液器將其排出井外。旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)連續(xù)破土，效率高，適用于各種地層，是淹水沉井中使用較好、較廣的破土機(jī)具。 ?水槍破土 。水槍掘進(jìn)是目前我國(guó)沉井掘進(jìn)的主要方式。它是利用高壓水射流沖刷切割工作面的土層，將其攪動(dòng)成泥漿后，由壓氣排液器排出地面而完成掘進(jìn)工作。這種掘進(jìn)方式設(shè)備少，工藝簡(jiǎn)單、易于制作、操作和維護(hù)方便。水槍掘進(jìn)系統(tǒng)包括高壓水泵、供水管路、和水槍三部分。水槍噴嘴、直管、彎管和穩(wěn)流器組成。 淹水沉井掘進(jìn)出矸方法 2/8/2023 82 泥漿淹水沉井示意圖 旋轉(zhuǎn)式鉆機(jī)掘進(jìn) 2/8/2023 83 沉井結(jié)構(gòu) ?在沉井施工之前，為了定位、組裝沉井的刃腳與一段井壁，預(yù)先要在沉井位置的四周，做好一個(gè)有一定深度、直徑略大于沉井的井筒，通常稱(chēng)之為 套井 。套井的作用在于防止沉井在下沉過(guò)程中井壁外圍土層的坍塌，為井架與井口建筑物保持一個(gè)完整的地基基礎(chǔ)，利用套井作為安設(shè)沉井導(dǎo)向設(shè)施、糾正偏斜或者加壓下沉沒(méi)施的基礎(chǔ)。套井與沉井間的環(huán)形空間，可以作為觸變泥漿的儲(chǔ)漿槽，或者壁后壓氣的出氣口。為此，要求套井要有一定的深度和強(qiáng)度以及較大的穩(wěn)定性。 ?套井較淺，其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度一般較沉井井壁小，因此，在安裝導(dǎo)向裝置與糾偏機(jī)具的套井部位，應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)，一般均布置雙層鋼筋或適當(dāng)加大壁厚，以便為井壁下沉創(chuàng)造一個(gè)可靠的防偏與糾偏基礎(chǔ)。 沉井的結(jié)構(gòu)包括套井、刃角、井壁結(jié)構(gòu)。 套井： 2/8/2023 84 ?刃角位于沉井井筒的最下端，可為沉井井筒定向，刃角用鋒利的刀尖切入土層，破壞原狀土的結(jié)構(gòu)，有利于克服沉井的正面阻力。一般情況下，刃角外壁的直徑略大于井筒直徑，下沉后在井筒外形成一個(gè)環(huán)形空間，便于放置減少側(cè)面摩阻力的介質(zhì)，以達(dá)到加大沉井下沉深度的目的。沉井刃腳的結(jié)構(gòu)具有足夠的強(qiáng)度，準(zhǔn)確的尺寸和光滑的表面，以保證沉井在整個(gè)下沉過(guò)程中不致遭到破壞或者阻力增加。 刃角： 2/8/2023 85 刃角的形狀： （ a）刃腳基本形狀 （ b） 銳角式 （ c）踏面式 （ d）鈍角式 圖 353 刃角形狀圖 （ a）刃腳基本形狀 （ b）銳角式 （ c）踏面式 （ d）鈍角式 圖中 δ為臺(tái)階的寬度，一般為 200～ 300mm， β為刃腳的角度，一般為 25～ 35176。，H為刃腳的高度，一般為 0m左右，過(guò)高則阻力增大，過(guò)低則易流失泥漿，而且也不夠穩(wěn)定。刃腳尖形式常用的有 銳尖、踏面和鈍尖 三種。銳尖其夾角一般小于 25176。，刃尖鋒利易切入土層，下沉阻力較小，但其強(qiáng)度有限，不適用于礫卵石等地層，通常采用的較少；踏面刀腳穩(wěn)定性好，但是下沉?xí)r阻力較大，適用于松散且無(wú)堅(jiān)硬障礙物的沖積層；鈍尖刀腳結(jié)構(gòu)較合理，強(qiáng)度較大，適用于各種沖積地層，其夾角通常為 30176。 2/8/2023 86 刃角的構(gòu)造： （ a）刃腳基本形狀 （ b） 銳角式 （ c）踏面式 （ d）鈍角式 圖 353 刃角形狀圖 國(guó)內(nèi)沉井常用的刃腳主要有鋼結(jié)構(gòu)刃腳和鋼靴刃腳。 ?鋼靴刃腳 是在刃腳鋼筋骨架下部，焊接上由鋼板與鋼軌組裝而成的鋼靴刃尖，然后澆灌混凝土而成。這種刃腳有一定強(qiáng)度，可節(jié)省鋼材。缺點(diǎn)是澆灌混凝土?xí)r立模較困難，且容易變位，影響刃腳的規(guī)格質(zhì)量。 ?鋼結(jié)構(gòu)刃腳 的骨架用兩排角鋼或者輕型鋼軌焊接組成，骨架內(nèi)外均用10～ 12mm厚的鋼板圍包焊牢，澆灌混凝土后即成。鋼結(jié)構(gòu)刃腳強(qiáng)度大，整體性能好，組裝安放不易變形，便于澆灌混凝土不需要安設(shè)模板，施工規(guī)格與質(zhì)量能夠得到保證，缺點(diǎn)是耗費(fèi)鋼材較多。 鋼結(jié)構(gòu)刃腳 圓鋼尖鋼靴刃腳 鋼軌尖 鋼靴刃腳 2/8/2023 87 ? 沉井井壁是設(shè)計(jì)井筒的永久井壁，其結(jié)構(gòu)型式應(yīng)該根據(jù)具體工程的需要來(lái)確定。 ? 沉井井壁按材料一般有現(xiàn)澆鋼筋混凝土井壁、預(yù)制鋼筋混凝土井壁、大型砌塊、鋼和鑄鐵井壁等結(jié)構(gòu)。后兩種井壁規(guī)格質(zhì)量好，強(qiáng)度大，便于施工，但消耗鋼材多，價(jià)格昂貴。 ? 我國(guó)目前多使用整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土井壁，井壁內(nèi)布置雙層鋼筋。 ? 沉井井壁與一般井壁不同，其受力狀況較復(fù)雜。沉井井壁厚度應(yīng)該根據(jù)下沉能力和強(qiáng)度核算綜合來(lái)定 。 井壁： 2/8/2023 88 鋼筋混凝土沉井井壁圖 1鋼靴； 2刃腳； 3豎向鋼筋； 4環(huán)向鋼筋；5徑向聯(lián)系筋； 6觸變泥槳豎向輸漿管； 9第 1層出漿管； 10第 1層環(huán)向配液管；11刃腳臺(tái)階； 12預(yù)埋吊掛鋼筋 2/8/2023 89 （ 1）防偏措施： ? 設(shè)置導(dǎo)向裝置 ：在套井與沉井之間的環(huán)形空間內(nèi)要安設(shè)沉井的導(dǎo)向裝置。 ? 均勻掘進(jìn) ：根據(jù)不同的表土性質(zhì)和工作面的高低狀況，采用不同的掘進(jìn)深度與順序。 ? 防止突沉 ： （ 2）糾偏措施：是借助于作用在沉井井筒偏低一側(cè)的外力來(lái)扶正井筒的工作?！皠?dòng)中糾偏” ? 頂柱法 ：用木材或鋼管柱子以一定角度頂住沉井偏低一側(cè)，在下沉過(guò)程中給井筒施加一水平推力 。 ? 液壓千斤頂法： 利用液壓千斤頂推動(dòng)活塞頂住沉井偏低一側(cè)進(jìn)行糾偏 。 ? 偏挖掘法： 利用改裝后的特殊掘進(jìn)設(shè)備挖除保留在沉井底部高側(cè)的偏土臺(tái)，有利于糾正沉井的偏斜。 ? 不同方位噴氣： 利用預(yù)留在井壁內(nèi)的環(huán)形管，在下沉慢的一側(cè)噴氣，另一側(cè)不噴氣，造成沉井井筒高低兩側(cè)阻力不對(duì)稱(chēng)，有助于沉井偏斜糾正。 井壁防偏與糾偏 2/8/2023 90 木導(dǎo)向裝置 滾輪導(dǎo)向裝置 2/8/2023 91 木頂柱 鋼管頂柱 2/8/2023 92 沉井井筒下沉至設(shè)計(jì)深度后，雖停止了掘進(jìn)和下沉的工作，但就整個(gè)沉井施工來(lái)說(shuō)并未結(jié)束，還需要進(jìn)行封底與固井工作。 （ 1）水下澆注封底止水墊：目的是為了防止在排除井內(nèi)淹水時(shí)發(fā)生涌砂冒泥事故，同時(shí)也為工作面預(yù)注漿、繼續(xù)下掘井筒創(chuàng)造有利的條件。 ? 拋石注漿法 ： ? 垂直導(dǎo)管法 ： （ 2）聯(lián)結(jié)套井與沉井上部井壁： （ 3）井筒壁后注漿：為了加強(qiáng)土層和井壁的固結(jié)，隔離含水層的水力聯(lián)系，需要充填井壁與井幫之間的間隙。 （ 4）砌筑沉井刃角基座：就是按照井筒直徑補(bǔ)平、加固刃角，使沉井與下部井壁聯(lián)結(jié)成為整體井筒結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)井筒穩(wěn)固性。刃腳基座有單錐和雙錐兩種形式 。 封底與固井 2/8/2023 93 拋石注漿法 垂直導(dǎo)管法 2/8/2023 94 演講完畢，謝謝觀看！