【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。其實質是：在設計的井筒位置上，地面預制好底部帶有刃腳的一段井筒，并在其掩護下，然后在井內不斷挖土，借助筒體自重而逐步下沉，隨著井筒的下沉，在地面相應接長井壁，下沉到預定設計標高后，進行封底。 ? 沉井法具有工藝簡單，需用設備少，易于操作，成本較低和勞動條件好等優(yōu)點，因而在地下工業(yè)廠房、大型設備基礎、地下倉(油 )庫、人防掩蔽所、盾構拼裝井、船塢塢首、橋梁墩臺基礎、取水構筑物、污水泵站、礦用豎井、地下車道與車站、地下建(構 )筑物的圍壁、大型深埋基礎等等廣泛應用。 10 沉井法 2/8/2023 75 沉井分類 分類依據(jù) 類型名稱 說 明 制作材料 混凝土、鋼筋混凝土、鋼、磚、 石 應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、振動沉井、多級沉井 最常用的是泥漿沉井，經濟適用、簡單 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、凍結沉井 普通沉井、淹水沉井較為常用 井內是否有水 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，井筒內不充水，與普通法一樣的挖土和出土，只是井壁結構和減阻方法的不同，如普通沉井、多級沉井、震動沉井、壁后河卵石沉井、壁后觸變泥漿沉井、凍結沉井等。大多采用人工挖掘，吊桶提升，自重（或加載）下沉。 除普通沉井與多級沉井外，其它形式的沉井壁后均置放減阻介質。不淹水沉井工藝較簡單，易于操作，需用設備少，工期較短，成本低。通常井筒涌水量在 30m3/h左右、無承壓水，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）多級沉井 （ b）震動沉井 （ c）卵石沉井 圖 349 不淹水沉井的部分類型 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，但工藝技術復雜，壓氣消耗量很大，成本較高，故基本不用。壁后充填泥漿法簡單、方便，最為常用。 壁后充填泥漿法基本原理：在沉井井筒內灌滿水，保持井內外的水壓平衡，防止從刃腳處涌砂冒泥及地表塌陷；以預先做好的套井為支撐圈來防止和糾正沉井過程中的偏斜；在井筒外壁的環(huán)形空間內灌注觸變泥漿，以隔離井壁與土層，減少沉井側面阻力；靠井壁自重，使刃腳插入土中，經水下破土、排矸克服正面阻力使井壁下沉；邊下沉 ,邊糾偏，邊在井口接長井壁，直至井筒全部穿過沖積層，使沉井刃腳坐落于基巖上；在封底、固井之后，轉入基巖段普通方法施工。 2/8/2023 81 ?抓斗掘進 ?？孔ザ纷灾叵蛳碌臎_擊力來破壞土層結構，靠抓斗的提升閉合抓取泥土并將土提出井外。抓斗既是掘進設備又是出土設備。抓斗掘進工藝簡單，耗電小，在 30m左右的淺井中可作為主要的掘提設備。 ?鉆機掘進 。常用的鉆機有沖擊鉆和旋轉鉆。沖擊鉆是靠鉆頭自重往復沖擊破壞巖土而完成掘進工作。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，與壓氣結合排矸。旋轉鉆機是靠鉆頭上的刀齒作圓周運動將土層擠切成泥沙或碎塊，用壓氣排液器將其排出井外。旋轉鉆機連續(xù)破土，效率高，適用于各種地層，是淹水沉井中使用較好、較廣的破土機具。 ?水槍破土 。水槍掘進是目前我國沉井掘進的主要方式。它是利用高壓水射流沖刷切割工作面的土層，將其攪動成泥漿后，由壓氣排液器排出地面而完成掘進工作。這種掘進方式設備少，工藝簡單、易于制作、操作和維護方便。水槍掘進系統(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。 淹水沉井掘進出矸方法 2/8/2023 82 泥漿淹水沉井示意圖 旋轉式鉆機掘進 2/8/2023 83 沉井結構 ?在沉井施工之前，為了定位、組裝沉井的刃腳與一段井壁，預先要在沉井位置的四周，做好一個有一定深度、直徑略大于沉井的井筒，通常稱之為 套井 。套井的作用在于防止沉井在下沉過程中井壁外圍土層的坍塌，為井架與井口建筑物保持一個完整的地基基礎，利用套井作為安設沉井導向設施、糾正偏斜或者加壓下沉沒施的基礎。套井與沉井間的環(huán)形空間，可以作為觸變泥漿的儲漿槽，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度以及較大的穩(wěn)定性。 ?套井較淺，其結構強度一般較沉井井壁小，因此，在安裝導向裝置與糾偏機具的套井部位，應適當加強，一般均布置雙層鋼筋或適當加大壁厚，以便為井壁下沉創(chuàng)造一個可靠的防偏與糾偏基礎。 沉井的結構包括套井、刃角、井壁結構。 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，破壞原狀土的結構，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環(huán)形空間，便于放置減少側面摩阻力的介質，以達到加大沉井下沉深度的目的。沉井刃腳的結構具有足夠的強度，準確的尺寸和光滑的表面，以保證沉井在整個下沉過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，過高則阻力增大，過低則易流失泥漿，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，但是下沉時阻力較大，適用于松散且無堅硬障礙物的沖積層；鈍尖刀腳結構較合理，強度較大，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 國內沉井常用的刃腳主要有鋼結構刃腳和鋼靴刃腳。 ?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。這種刃腳有一定強度，可節(jié)省鋼材。缺點是澆灌混凝土時立模較困難，且容易變位，影響刃腳的規(guī)格質量。 ?鋼結構刃腳 的骨架用兩排角鋼或者輕型鋼軌焊接組成，骨架內外均用10～ 12mm厚的鋼板圍包焊牢，澆灌混凝土后即成。鋼結構刃腳強度大，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模板，施工規(guī)格與質量能夠得到保證，缺點是耗費鋼材較多。 鋼結構刃腳 圓鋼尖鋼靴刃腳 鋼軌尖 鋼靴刃腳 2/8/2023 87 ? 沉井井壁是設計井筒的永久井壁，其結構型式應該根據(jù)具體工程的需要來確定。 ? 沉井井壁按材料一般有現(xiàn)澆鋼筋混凝土井壁、預制鋼筋混凝土井壁、大型砌塊、鋼和鑄鐵井壁等結構。后兩種井壁規(guī)格質量好，強度大，便于施工，但消耗鋼材多，價格昂貴。 ? 我國目前多使用整體現(xiàn)澆鋼筋混凝土井壁，井壁內布置雙層鋼筋。 ? 沉井井壁與一般井壁不同，其受力狀況較復雜。沉井井壁厚度應該根據(jù)下沉能力和強度核算綜合來定 。 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刃腳臺階； 12預埋吊掛鋼筋 2/8/2023 89 （ 1）防偏措施： ? 設置導向裝置 ：在套井與沉井之間的環(huán)形空間內要安設沉井的導向裝置。 ? 均勻掘進 ：根據(jù)不同的表土性質和工作面的高低狀況，采用不同的掘進深度與順序。 ? 防止突沉 ： （ 2）糾偏措施：是借助于作用在沉井井筒偏低一側的外力來扶正井筒的工作?！皠又屑m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，在下沉過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活塞頂住沉井偏低一側進行糾偏 。 ? 偏挖掘法： 利用改裝后的特殊掘進設備挖除保留在沉井底部高側的偏土臺，有利于糾正沉井的偏斜。 ? 不同方位噴氣： 利用預留在井壁內的環(huán)形管，在下沉慢的一側噴氣，另一側不噴氣，造成沉井井筒高低兩側阻力不對稱，有助于沉井偏斜糾正。 井壁防偏與糾偏 2/8/2023 90 木導向裝置 滾輪導向裝置 2/8/2023 91 木頂柱 鋼管頂柱 2/8/2023 92 沉井井筒下沉至設計深度后，雖停止了掘進和下沉的工作，但就整個沉井施工來說并未結束，還需要進行封底與固井工作。 （ 1）水下澆注封底止水墊：目的是為了防止在排除井內淹水時發(fā)生涌砂冒泥事故，同時也為工作面預注漿、繼續(xù)下掘井筒創(chuàng)造有利的條件。 ? 拋石注漿法 ： ? 垂直導管法 ： （ 2）聯(lián)結套井與沉井上部井壁： （ 3）井筒壁后注漿：為了加強土層和井壁的固結，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平、加固刃角，使沉井與下部井壁聯(lián)結成為整體井筒結構，以增強井筒穩(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 垂直導管法 2/8/2023 94 演講完畢，謝謝觀看！