沉井基础施工技术在桥梁施工中的应用

赵文月

（身份证号：1308211980****1832）

一、沉井基础分类与优缺点

沉井是一个筒状的结构，是以井内挖土，克服井壁摩擦阻力后下沉到设计高度以自身的重力，然后通过混凝土底部密封再填充好井孔，使它成为桥墩或其他结构的基础。

（一）沉井基础分类

1.按沉井形状分

根据其截面剖面，可分为单孔或多孔圆沉井、矩形和圆端形三种类型：形状对称的圆形沉井、最小周长、摩擦阻力小、易下沉且不容易下沉倾斜，但是适应性差；矩形沉井，其转动惯量和核心半径都较大，这有利于基底的受力，对墩台截面形状适应性好，模板制作简单，但角土不易开挖，沉降容易倾斜；圆端沉箱适用于圆端形墩体，控制沉陷和受力状态优于矩形，但施工较为复杂。

2.按沉井外壁立面形状分

有圆柱形、阶梯形和倒锥形：圆柱形结构简单，开挖均匀，井壁延伸简单，模板可重复使用；阶梯形、倒锥形、井壁与土体摩擦力小，但施工较为复杂，消耗模板量比较大。

（二）沉井的优缺点

沉井的优点：埋的深度可能是巨大的、完整的、稳定的，有一个大的承载面积，可以承受更大的垂直和水平负荷；沉井既是大坝的基础，也是大坝的结构，是在建设过程中挡土和挡土围堰结构物，建筑技术并不复杂，因此在桥梁建设中广泛使用。

沉井的缺点：长时间的建设导致沉积井倾斜度，因为井底可以排出可能受到沙子流影响的细粉砂；在水下发现的巨石，或树干或井底的表面倾斜太大，可能会导致建筑困难。

二、沉井基础施工技术在桥梁施工中的应用技术

（一）下沉技术

1.排水开挖下沉

沉井挖土下沉是沉井施工建筑的一个重要环节。一旦混凝土井壁浇筑完成，结构强度达到100%，就可以进一步挖土下沉。沉井挖土必须事先设计挖土的计划，并合理配备施工人员和机械设备。沉井下沉初期，沉井下沉深度不大，沉箱下沉时土方阻力小。此时，由于沉井大部分仍在地面之上，侧方土的约束作用较小，稳定性较差，沉井最容易发生偏移和倾斜。在这一阶段，应严格控制开挖的程序和深度，注意均匀开挖。对于结构较大的井，应根据需要布置多个工作面，同时进行对称均匀开挖。事实上，垂直和均匀下沉是不可能的。每次下沉，都不可避免地会有倾斜。当继续挖掘时，可以在井体倾斜的相反方向增加挖掘量。

2.不排水开挖下沉

井的开挖深度一般根据土壤质量来确定，最深深度不应小于2m。尽可能增加大刃脚对土壤的压力。在穿越粉砂、细砂等软质地层时，不宜通过降低井内水位来降低浮力，使沉井下沉。井内水位应保持比井外高1-2米，防止砂粒涌进井内，引起沉井倾斜。除纠偏外，每井孔均应均匀清除井内土壤，每孔高差不得超过50cm

抓土锅底一般比刃脚低1-1.5m，当刃脚边缘不易塌陷时，应使用高压水冲洗刃脚，以辅助下沉。使用多孔井时，每个井孔应配备一套抓土设备。

3.吸泥下沉

吸泥机有液压吸泥机、液压吸石缸和空气吸泥机。吊架或吊车通常用于维持其悬挂，具有垂直管道力和在井中移动位置的能力。吸泥时，吸泥管口泥面高度一般为0.15-0.5 m。抽泥时应经常更换位置，提高抽泥效果，使井底泥面均匀下降。如果边缘脚下的土层和隔墙本身不能坍塌到罐底中部，则可以利用高压水进行射水的冲击。吸泥作业水深不得小于5m。因此，当筑岛建设的第一段开始下沉时，可以采用排水开挖或抓斗下沉的方法，或者向井中注水，增加吸泥深度。

（二）沉井接高技术

如果沉井段下沉时沉井底段靠近地面，则可在这种情况下建造沉井第二段。沉井接高过程中，井口以上水面不小于150cm，地面以上部分不小于50cm。连接高度时应注意均匀加载，可在刃脚下完成回填和垫层支护过程，避免连接高度加载不当导致沉井下沉。混凝土部分应及时清洗，并加水浇筑。沉井轴线应与井身轴线一致。

（三）沉井封底技术

沉井下沉到一定设计标高时，可以停止沉降观测。如果下沉量在8米以内不超过10毫米，则可以进行底部密封。有两种密封方法：干密封法和水下密封法

1.干封法技术

沉井底部全部土面挖至设计标高，中部挖深形成集水井。水泵应该不断的抽水，以便水位低于沉井底部的水平，然后用掺有早强剂的混凝土把所有底板底部全部浇筑（除了集水井），等达到设计强度之后，密封集水井用加了速凝剂的混凝土。

2.水下封底法技术

要除去地基上的土渣，如果是软土应铺砾石层。安装用于水下浇筑混凝土的钢管。管道段接头应密封良好。水下混凝土的强度等级应在设计强度的基础上高10% -15%。水灰比不应大于0.6，且应具有良好的工作性，初期坍落度为14 -16cm，后期坍落度为16 -22cm。每立方米混凝土的水泥用量一般为300至400kq。浇注混凝土时，管道深度不得小于1米。沉井底板混凝土应连续浇筑一次完成。由于成本低、施工速度快、易于保证质量，应首选水下封底法技术。

三、沉井基础施工技术在桥梁施工中的应用难点

（一）下沉困难

在沉井下沉期间，由于井壁墙的摩擦大，超过了水井的重量，下沉可能会有困难。所以我们可以使用压载物或排水管、在井外的饱和水来减少摩擦、和炮震法助沉。

（二）下沉遇到障碍物

当土拢挖至刃脚，沉井相对于平面保持不下沉或不均匀，应该按平面布置分段的次序逐段、对称地从刃脚下挖出土壤，从挖出刃脚外10厘米。在每一段之后，用小石块夯实，所有的都回填好之后，再分层刷掉回填的小石头，使其均匀稳定和平衡下沉。

（三）沉井产生倾斜

在下沉过程中，有时会出现倾斜度、偏移和扭转等情况，必须加强观察，以便及时发现并采取措施加以纠正。对沉井过程加强观察和分析，倾斜度及时修正。