沉井基础施工方案及施工工艺、流程全面讲解

 一、沉井基础

1、定义：沉井基础上下敞口带刃脚的空心井筒状结构下沉水中到设计标高处,以井筒作为结构外壳而建筑成的基础。以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。沉井是一个无底无盖的井筒，一般由刃脚、井壁、隔墙等部分组成。在沉井内挖土使其下沉，达到设计标高后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成沉井基础。

2、特点：埋深较大，整体性好，稳定性好，具有较大的承载面积，能承受较大的垂直和水平荷载。此外，沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，其施工工艺简便，技术稳妥可靠，无需特殊专业设备，并可做成补偿性基础，避免过大沉降，在深基础或地下结构中应用较为广泛，如桥梁墩台基础、地下泵房、水池、油库、矿用竖井以及大型设备基础、高层和超高层建筑物基础等。但沉静基础施工工期较长，对粉砂、细砂类土在井内抽水时易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，也将给施工带来一定的困难。

3、类型：沉井按其截面轮廓分，有圆形、矩形和圆端形等三类。

①圆形沉井水流阻力小，在同等面积下，同其他类型相比，周长最小、摩阻力相应减小，便于下沉；井壁只受轴向压力，且无绕轴线偏移问题。

②矩形沉井和等面积的圆形沉井相比，其惯性矩及核心半径均较大，对基底受力有利；在侧压力作用下，沉井外壁受较大的挠曲应力。

③圆端形沉井对支撑建筑物的适应性较好，也可充分利用基础的圬工，井壁受力也较矩形有所改善，但施工较复杂。

（二）沉井施工

1、施工工艺

2、施工方法

制作工艺流程：场地整平——放线——土方开挖——夯实基底——抄平放线、验线——铺砂垫层——砌刃角砖模——安设刃角铁件、绑钢筋——支刃脚、井身模板——浇筑混凝土——养护、拆模——拆砖模

下沉工艺流程：下沉准备工作——设垂直运输机械、排水泵，挖排水沟、集水井——挖土下沉——观测——纠偏——沉至设计标高、核对标高——设集水井、铺设封底垫层——绑底板钢筋、隐检——底板浇筑混凝土——施工内隔墙、顶板——回填土。

（1）沉井制作

①、施工准备

在沉井施工前，对沉井入土地层及基底岩面地质资料进行重点详细分析研究，制订切实可行的下沉方案并对筑岛顶面进行夯实加固。 沉井井壁模板采用定型组合钢模板组装而成。采取竖向分节立内外模板，每节高3.0m，用ф16mm对拉螺栓拉槽钢圈固定。 模板的安装顺序：刃脚斜面及隔墙底面模板→井孔模板→安

扎钢筋→立外模→立内模→调整各部位尺寸→全面拉紧固定拉杆、拉箍、支撑等。

③、刃脚及第一节沉井 刃脚土内模采用填土式内模，

土内模施工：测量放样定出沉井轮廓线；用粘土、亚粘土按照刃脚及隔墙的形式和尺寸分层填筑夯实，最后修整土模表面，使与设计尺寸相符；在土模表面及刃脚底面的地面上铺筑一层3cm厚的水泥砂浆，砂浆表面涂隔离剂。

安放钢刃脚、立井孔模板、安放钢筋、立外模； 灌筑混凝土：应对称均匀地进行灌筑；

开挖土模：当混凝土达到设计要求拆模强度时，方可开挖土模；开挖时自中心向四周分区、分层、同步、对称开挖，防止沉井发生倾斜；沉井外围的土不开挖，把刃脚斜面及隔墙底面粘附于土模的残留物清除干净，防止影响封底混凝土的质量。

④、沉井混凝土灌筑、养护、拆模

沉井混凝土要沿井壁四周对称进行灌筑。避免混凝土面高低相差悬殊、压力不均而产生基底不均匀沉陷，致使混凝土开裂。每节沉井的混凝土分层灌筑，一次连续灌完，分层厚度不超过震动器作用部分的1.25倍。

养护：混凝土灌筑完后，立即覆盖塑料薄膜浇水养护。浇水养护时，要作到细水匀浇，防止筑岛土体流失蹋陷，致使沉井混凝土开裂。

拆模：当混凝土强度达到设计强度的80％后，方可拆除模板。

⑤、沉井接高

当井顶下沉至距岛面1.0m左右时，停止下沉进行沉井接高。立接高模板时，利用沉井上的预埋钢筋固定下节模板，并利用沉井上的预埋牛腿来支承模板支架，模板支架不能直接支撑于地面上，以免沉井因自重增加而下沉，造成新灌混凝土产生拉力而产生裂纹。 为防止沉井在接高加重时突然下沉或发生倾斜，在刃脚下回填支垫，接高时均匀加重。 做好纠偏与防偏工作，沉井在接高之前要尽可能调平，在倾斜的沉井上接高，要顺沉井的轴线上延，不能垂直接高，保证接高时各节的竖向轴线与第一节重合，外壁竖直光滑。

（2）沉井下沉

①、沉井下沉采用排水的方法施工。 ②、沉井下沉注意事项

沉井必须连续下沉，尽量减少中途停顿的时间，使其易于克服摩擦力。在下沉过程中，掌握土层的情况，并做好井面标高、下沉量、沉井的倾斜和位移量等下沉记录，随时分析判断土层摩擦力与沉井重量的关系，选用最有利的下沉方法。 井内除土先从中间开始，均匀、对称地逐步向刃脚处挖土，使沉井平稳下沉。下沉时注意正位，保持沉井竖直下沉，且至少每下沉1m检查一次。 弃土场远离沉井，避免对沉井引起偏压。 下沉至设计标高以上2m左右时，适当放慢下沉速度并控制井内除土量和除土位，确保沉井平稳下沉，正确就位

（3）沉井下沉中的纠偏

①、纠偏前，首先摸清情况，分析产生倾斜或位移的原因，根据偏移情况、下沉深度等有关条件具体分折制定纠偏方案，在下沉中纠偏，边沉边纠。

②、纠正倾斜 ，井内偏除土、偏压重、加垫法：在刃脚较高的一侧井内挖土，在较底的一侧加支垫，随着沉井的下沉，高侧刃脚逐渐降低下来。 井外偏挖、井顶偏压或套拉法：对入土较深时的纠偏，可利用偏挖土与偏压重或偏挖土与侧施加水平力相结合的纠偏方法。在井顶水平推力和拉力及控制低侧刃脚下沉的综合作用下，随着沉井下沉，使沉井的偏斜逐渐纠正到容许偏差范围内。

③、纠正位移 ，先偏除土，使沉井底面中心向墩位设计中心倾斜，然后在对侧偏除土，使沉井恢复竖直，如此反复进行，使沉井逐步移近设计中心。

④、纠正扭转 ，沉井中心位基本符合要求，仅水平角扭转时，则在一对角线线两角偏除土，在另外二角偏填土，借助于刃脚上不相等的土压所形成的扭矩，使沉井在下沉过程中逐步纠正其扭转角度。

（4）沉井基底处理与检验

沉井沉至设计标高后，检验沉井偏移量是否符合规范要求，不符则必须及时纠偏；基底的地质情况是否符合设计要求，不符合要及时上报设计、监理单位。

（5）沉井封底

刚性导管法水下混凝土封底：

①、混凝土的坍落度采用18-22cm，细骨料采用中粗砂，粗骨料的粒径采用1-4cm。

②、根据导管的作用半径及封底面积确定导管的间隔及根数，导管的作用半径随导管下口超压力大小而异。

③、灌注混凝土时，采用先低处后高处和先周围后中部的原则，使混凝土保持大致相同的标高。

④、在灌注过程中，随时注意混凝土的堆高和扩展情况，相应调整混凝土坍落度及导管埋深，使每盘混凝土灌注后形成适宜的堆高和不陡于1:5的流动坡度。