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桥梁水下施工常用方法:沉井施工要点学习下

沉井施工,作为大型桥墩、污水泵站、大型设备基础、人防掩蔽所、盾构拼装井、地下车道与车站水工基础施工围护装置的常用方法,拥有独特优势。其通过自身重力克服井壁摩阻力下沉至预定深度,并经过混凝土封底和填塞孔隙,最终成为坚固的基础结构。沉井基础具有埋置深度大、整体性强、稳定性好、承载面积大、承载力高、施工时对邻近建筑物影响小以及内部空间可利用的特点,广泛应用于桥墩、锚碇、矿用竖井、地下泵房、水池、油库、地下设备基础、盾构隧道、顶管的工作井和接收井等。

然而,沉井施工并非没有挑战。其主要缺点包括施工周期长、技术要求高以及在施工过程中可能遇到的流砂现象,这可能导致沉井倾斜或下沉困难。为克服这些缺点,沉井设计了多种构造,包括井壁、刃脚、内隔墙、井孔、井壁凹槽以及预埋射水管。井壁为厚度0.4~1.2m的结构,承受水土压力;刃脚宽度10~20cm,高度约1.5m(湿封底)或0.6m(干封底),内侧倾角45°~60°,用于冲切硬土、减少端部阻力;内隔墙厚度约0.5m,底面高出井壁刃脚踏面0.5~1m,增加沉井刚度、改善井壁受力条件、确保挖土均衡以及便于纠偏;井孔宽度不宜小于3m,用于提供挖土、排土场所和通道;井壁凹槽槽高约1.0m,深度0.15~0.25m,增加封底混凝土、底版与井壁的连接;预埋射水管用于下沉困难时减少摩擦力。

沉井的施工分为旱地施工和水上施工。旱地施工中,沉井通过就地制造、挖土下沉、孔底清查、封底、充填井孔以及浇注顶板等步骤完成。水上施工则根据水深和流速的不同,采用水上筑岛、岛上制造、挖土下沉、孔底清查、封底、充填井孔以及浇注顶板等步骤。沉井基础作为竖直的筒形结构,通过在井内挖土,克服井壁摩阻力下沉至设计高程,经混凝土封底填塞井孔后形成支墩。沉井基础具有埋深大、整体性好、承载力高、对邻近建筑物影响小、充分利用地下空间以及施工时具有挡水或挡土等作用,但施工周期长,遇到障碍物或流砂等问题,可能会给施工带来挑战。

在选择沉井基础时,需要考虑荷载大小、表层地基土承载力、土质状况、河流冲刷情况、岩层表面与覆盖层厚度、已有浅基础的邻近情况等因素。沉井的分类依据包括形状(圆形、圆端形、矩形、单孔、多孔)、建筑材料(混凝土、钢筋混凝土、钢、砖)、施工方法(一般沉井、浮运沉井)以及基本构造(轮廓尺寸、顶部尺寸、高度)。沉井下沉过程中可能遇到的问题包括不均匀下沉导致倾斜和位置偏移、下沉困难。解决这些问题的方法包括在沉井下沉多的一侧回填砂石、在高的一侧集中挖土、在高的一侧配加重物加速下沉、人为造成沉井倾斜、均匀取土等。克服下沉困难的策略包括增加沉井重量(提前浇筑、在顶部加压、减少水的抽取)和减小井壁摩阻力(制作光滑平整、设计台阶式井壁、利用高压空气或水的喷射能量、喷出触变泥浆形成泥浆套)。

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