市政道路工程——沉井施工及構造圖,通俗易懂

一、沉井的概念:是井筒狀的結構物(圖1)。它是以井內挖土,依靠自身重力克服井壁摩阻力後下沉到設計標高,然後經過混凝土封底並填塞井孔,使其成為橋樑墩臺或其它結構物的基礎(圖2)。

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圖1 沉井下沉示意圖

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圖2 沉井基礎

1.沉井的優點:埋置深度可以很大,整體性強、穩定性好,有較大的承載面積,能承受較大的垂直荷載和水平荷載;沉井既是基礎,又是施工時的擋土和擋土圍堰結構物,施工工藝並不複雜,因此在橋樑工程中得到較廣泛的應用。同時,也常用作工業建築物尤其是軟土中地下建築物的基礎,也常用作為礦用豎井、地下油庫等。

2.沉井的缺點:施工期較長;對粉細砂類土在井內抽水易發生流砂現象,造成沉井傾斜;沉井下沉過程中遇到的大孤石、樹幹或井底岩層表面傾斜過大,均會給施工帶來一定困難。

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沉井

3.根據經濟合理、施工上可能的原則,一般在下列情況,可以採用沉井基礎:1.上部荷載較大,而表層地基土的容許承載力不足,做擴大基礎開挖工作量大,以及支撐困難,但在一定深度下有好的持力層,採用沉井基礎與其他深基礎相比較,經濟上較為合理的;2.在山區河流中,雖然土質較好,但沖刷大,或河中有較大卵石不便樁基礎施工時;3.岩層表面較平坦且覆蓋層薄,但河水較深;採用擴大基礎施工圍堰有困難時。

二、沉井的分類

(一) 按沉井的施工方法分類

1.一般沉井:指就地製造下沉的沉井,這種沉井是在基礎設計的位置上製造,然後挖土靠沉井自重下沉。如基礎位置在水中,需先在水中築島,再在島上築井下沉。

2. 浮式沉井:在深水地區築島有困難或不經濟,或有礙通航當河流流速不大時,可採用岸邊澆築浮運就位下沉的方法,這類沉井稱為浮運沉井或浮式沉井。

(二) 按沉井形狀分類

1.按沉井的平面形狀:常用的有圓形、圓端形和矩形等。根據井孔的佈置方式,又有單孔、雙孔及多孔的分別。

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沉井平面形式 a)單孔沉井;b)雙孔沉井;c)多孔沉井

2.按沉井的立面形狀

主要有柱形、錐形及階梯形等。採用形式應視沉井需要通過的土層性質和下沉深度而定。

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土軟,深、土軟,深、土密,深

(三) 按沉井所用材料分類

1.素混凝土沉井:素混凝土沉井的特點是抗壓強度高,抗拉能力低,因此這種沉井宜做成圓形,並適用於下沉深度不大(4~7m)的軟土層中。

2.鋼筋混凝土沉井: 這種沉井的抗拉及抗壓能力較好,下沉深度可以很大(達數十米以上),當下沉深度不很大時,井壁上部用混凝土,下部(刃腳)用鋼筋混凝土,在橋樑工程中得到較廣泛的應用。當沉井平面尺寸較大時,可做成薄壁結構,沉井外壁採用泥漿潤滑套,壁後壓氣等施工輔助措施就地下沉或浮運下沉。此外,鋼筋混凝土沉井井壁隔離牆可分段(塊)預製,工地拼接,做成裝配式。

3. 磚石沉井:這種沉井適用於深度淺的小型沉井,或臨時性沉井。例如,房屋糾傾工作井,即用磚砌沉井,深度約4~5m。

4.竹筋混凝土沉井:沉井在下沉過程中受力較大因而需配置鋼筋,一旦完工後,它就不再承受多大的拉力,因此,在南方產竹地區,可以採用耐久性差但抗拉力好的竹替部分鋼筋來承受下沉階段過程中拉力。我國南昌贛江大橋等曾用這種沉井。在沉井分節接頭處及刃腳仍用鋼筋。

5. 鋼沉井:鋼沉井由鋼材製作,強度高、質量輕、易於拼裝、適於製造空心浮運沉井,但用鋼量大,國內應用較少。

三、沉井基礎的構造

(一)沉井的輪廓尺寸

1.沉井的平面形狀:決定於墩(臺)底部的形狀。對矩形或圓端形墩,可採用相應形狀的沉井,採用矩形沉井時,為保證下沉的穩定性,沉井的長邊與短邊之比不宜大於3。當墩的長寬比較為接近時,可採用方形或圓形沉井。

2.沉井的底面標高:須根據上部結構荷載,水文地質條件及各土層的承載力等確定。

3.沉井基礎的頂面(墩底)要求埋在地面下0.2m或在地下水位以上0.5m。當沉井頂面標高和底面標高確定之後,由墩底面和沉井底面兩個標高之差即可定出沉井高度。

(二) 沉井的一般構造

一般沉井構造上主要由井壁、刃腳、隔牆、井孔、凹槽、射水管、封底和蓋板等組成。

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