6.1 天然地基上深基础的修筑方法
概 述 基础d↑→施工难度（特别当d>30m时）↑→施工安全系数↓ 水中施工→采用特殊处理方式（如围堰）→需更多更强的支撑结构来挡土、挡水→施工困难、造价上升→新施工方式→沉井基础、沉箱基础 施工步骤 制作井筒→挖土下沉→达到设计标高→封底填充井孔→修建桥墩
4.2沉井的类型和构造
概 念：沉井基础是一种井筒状的结构物，它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后采用混凝土封底并填塞井孔，使其成为桥梁墩台或其他结构物的基础。
沉井的工作原理
江阴长江公路大桥
北锚碇采用大型深沉井基础，平面尺寸为69米×51米，下沉58米，为
世界第一大沉井(面积近９个半篮球场，高度相当于２２层楼)
南岸重力嵌岩锚
北岸锚锭沉井
特 点 （1）施工过程：沉井挡土、挡水、起临时围堰作用，按维护结构进行受力分析
（2）运营阶段：深埋的实体基础，计入周围土体对它的弹性固着作用，受力不同，应分别进行验算。
可见，沉井既是深基础的一种施工方法，又是基础的组成部分。 优 点 （1）刚度大、横向抗力较大、抗震性能可靠 （2）机具简单、施工方便，可全面开工 按下沉方法分 （1）一般沉井（就地灌注下沉）
（2）浮运沉井 水深流急（10~15m）筑岛对通航有障碍时，浮运
到位 按材料分 混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、钢沉井及其他 沉井构造
沉井的结构
通常由刃脚、井壁、隔墙、井孔、凹槽、射水管组、探测管组、封底混凝土、顶盖等部分组成。 1. 平面形状
圆 形 ① 受力性能好 充分发挥砼抗压强度
② 挖土方便、下沉均匀、易于控制方向 ③ 基底max>同面积矩形 矩 形 ① 制造方便，下沉方向不易控制
② 能充分利用地基承载力
② 长宽比较大时，容易受到较大的弯曲应力（可设置隔墙调节）
园端形 优缺点介于上述两者之间，井壁产生弯曲应力 2. 平面尺寸
顶面尺寸：>墩底尺寸
底面尺寸：由地基容许承载力确定 3. 沉井高度
顶面标高：H顶低于最低水位或低于地面
底面标高：H底由最小埋深（冲刷深度）及确定 沉井高度：H=H顶-H底
高沉井可分节制造 每节高不超过5~6m，底节一般为4~6m 4. 井孔设置及大小
设置目的：排土
平面尺寸：挖土机具能顺利通过 位置：对称布置 设置方式：隔墙 单孔沉井、双孔沉井、多孔沉井 5. 井壁 应具有足够的强度、重量
外形：① 竖直形：优点：与土接触紧密，易于控制方向；缺点：摩擦力大，不易下沉
② 台阶形 台阶宽10~20cm，多设在沉井分节处 ③ 斜坡形 井壁做成100：1~50：1，有利下沉，易偏移 6. 内壁（隔墙）
作用：①使得井壁受弯宽度↓、沉井刚度↑、应力↓
②均匀挖土，控制下沉方向，不致倾斜
特点：①厚：0.8~1.2m，底面高出刃脚踏面一般不小于0.5m；防止土搁住隔墙，影响下沉；
② h较大时，设梗肋于隔墙底部与刃脚连接处 ③ 排水下沉：隔墙底留1.0×1.2m2的过人通道
④ 透气孔：隔墙上部、离顶面2~3m处宜设0.2m的连通管或20×20cm的透水孔若干
7. 射水管组
作 用：① 利于高压水流冲松井壁周围的土，降低侧阻力、端阻力
② 调整水量、水压大小，调整下沉方向
布置特点： ① 管口设在刃脚下端及井壁外侧
② 均匀分布于横向四周
8. 探测管组
作 用 ① 探测刃脚及隔墙底面泥面标高
② 清基、射水或帮助破坏沉井正面土层，以利于下沉 ③ 沉井水下封底后，作为刃脚和隔墙下封底砼的质量检测孔
适用条件：平面尺寸大、不排水下沉，较深
预留方法：用200~500mm的钢管在井壁上预制管道 9. 凹槽
作 用 ① 使封底砼更好地与井壁联接（嵌入井壁，形成整体）
② 如将沉井改为沉箱，凹槽处可预制箱顶（浇注钢筋砼顶盖） 井孔如用砼或圬工填实时，可不设凹槽 10. 井壁围堰
作 用 防止井顶以上的土（水）落入井内 形 式 土、砖、木板桩、钢板桩 11. 封底砼
作 用：井中水无法抽干→封底→抽水 厚度计算：抗浮起 12. 顶盖
受力和稳定条件决定是否充填？
低于冻结线以下0.25m部分，必须充填。
空心沉井或填砂、石时，钢筋砼顶盖（厚1.5~2.0m）
6.3 一般沉井的制造与下沉
场地准备工作 陆地：平整场地
水中：土岛 岛面标高≥施工期最高水位+0.5m 岛面积=沉井平面尺寸+护道宽2m
（1）制作第一节沉井 铺垫层→木立模、绑扎钢筋→灌注砼 （2）拆除模板和垫木
模板拆除时间：侧面直立模板：≥设计强度25%
刃脚斜面、隔墙底模：≥设计强度70%
（3）拆除垫木顺序
先内壁→后外壁，先短边→长边 （4）挖土下沉
排水下沉 抓土斗、人工挖土 注意：基坑涌水翻沙 不排水下沉 空气吸泥机、水力吸泥机、水力吸石筒、抓土斗 （5）接筑沉井和井顶围堰
前一节沉井顶面距离地面只有0.5~1.0m时，接筑下一节沉井； 当沉井沉至接近基底标高时，若井顶低于土面或水面，则需要接筑一临时性的井顶围堰。 下沉中遇到的问题及措施 倾 斜 刃脚高的一侧偏挖土或偏压重：施加水平力（排水下沉时还可在刃脚低的一侧回填砂石）
偏 移 先偏挖土使之倾斜，再均匀挖土至井底中心接近设计中心时，再纠倾斜
遇障碍物 人工排除、爆破排除
土与井壁间F过大 顶部压重，减小f：辅助射水、空气幕、泥浆套 地基鉴定与处理 与设计是否相符：直接取样（潜水员）、钻孔取样
封底、填充井孔和砌筑顶盖 水下浇注砼 砼养护达到设计要求→抽水→根据需要充填→若不充填或仅充填以砂石→砌筑钢筋砼顶盖→砌筑墩台身
6.4 用泥浆套盒空气幕下沉沉井
一般沉井
挖土，靠自重Q作用下沉 阻力包括摩阻力和端阻力
要下沉，就要克服摩阻力力F，当下沉较深时，如果较F大，为方便下沉，采用下述方法： 用泥浆润滑套下沉沉井 用触变性较大的泥浆在沉井外侧形成一个具有润滑作用的泥浆套，沉井下沉中受机械扰动成为流动的溶胶，从而达到减小井壁摩擦力、确保沉井顺利下滑的目的。 压浆管：预埋在井壁内 泥浆射口挡板
泥浆地表围堰 埋设在地表附近沉井外围保护泥浆套的围堰
作用：① 确保沉井下沉时泥浆套的正确宽度
② 防止表层土的塌落 ③ 储存泥浆
用空气幕下沉沉井 气流→竖直管→环形管→气龛
井壁内预埋若干管道，沿水平方向，钻出若干小孔，孔口朝井壁外侧，管道内通入高压空气，高压空气从小孔口喷出，沿沉井外壁上升，在沉井四周便形成一层空气帷幕。空气帷幕是一个不断向上流动的气流层，使土颗粒不断向上翻动液化，降低F，促使沉井顺利下沉。
6.5 浮运沉井
使用条件 水深较大，如超过10m时，则筑岛不经济、施工困难，可改用此法。
施工方法 ① 岸边制作，沿铺设滑道下水
② 船坞内制作利用潮汐下水
③ 借助钢浮筒等浮运，绳索牵引就位或导向船吊放就位 ④ 井孔内灌水、接筑井壁，使沉井下沉
6.6 沉箱基础
概 念：沉箱是将沉井底节作为一个有顶盖的施工作业工作室，然后再顶盖上装设特制的井管和气阀，工人在工作室内挖土，使沉箱在自重作用下沉入土中的基础类型。 主要优点 （1）下沉过程中可以处理障碍物
（2）可以直接鉴定和处理地基，不用水下浇注砼，质量可靠 主要缺点 （1）高压工作环境，效率低 （2）一般水下≤35m
6.7 地下连续墙
概 念：是利用专用的挖槽设备，沿深基础或地下结构的周边，采用泥浆护壁的方法，在土中开挖一条具有一定宽度、长度和深度的深槽，然后安放钢筋笼，浇注混凝土，形成一个单元的墙段。各单元墙之间以各种特制的接头互相联接，逐步形成一道就地灌注的连续的地下钢筋混凝土墙。 主要优点 （1）能适应各种地质条件（除岩溶区和高水头砂砾层）； （2）噪音低，振动小，对环境影响小；
（3）在建筑物、构筑物密集地区可以施工，对邻近的结构和地下设施没有什么影响。国外在距离已有建筑物基础几cm处就可进行地下连续墙施工。这是由于地下连续墙的刚度比一般的支护结构刚度大得多，能承受较大的侧向压力，在基坑开挖时，由于其变形小，因而周围地面的沉降少，不会或较少危害邻近的建筑物或构筑物。
（4）可在各种复杂条件下进行施工。如已经塌落的美国110层的世界贸易中心大厦的地基，为哈得逊河河岸，地下埋有码头、垃圾等，且地下水位较高，采用地下连续墙对此工程来说是一种适宜的支护结构。
（5）既可作为基坑的临时支护结构，又可地下主体结构的一部分，节省造价；
（6）全机械化，工效高；
（7）适用范围广，支护，主体结构，承重墙，防渗结构，防震结构。 （8）可用于“逆筑法”施工。将地下连续墙方法与“逆筑法”结合，就形成一种深基础和多层地下室施工的有效方法，地下部分可以自上而下施工，这方面我国已有较成熟的经验。 主要缺点 （1）弃土和废泥浆难处理，特别在城市中；
（2）土层特殊时，容易出现不规则超挖或槽壁坍塌；
（3）造价较高，故一般作围护结构的同时，也作为永久性的承重结构；
（4）施工设备昂贵，技术复杂，质量要求高。 与桩基、沉井结构等相比所具有的特点 （1）荷载承受特性：内外均收摩阻作用，和地基接触面积较小，故为一种以摩阻力为主的摩擦型基础。
（2）刚度比沉井、桩基都大，在水平力作用下的位移和转角都较小。 施工过程 修筑导墙→泥浆护壁→挖掘深槽→钢筋笼加工、吊放及水下混凝土浇注→混凝土初凝后拔出接头管→逐段施工
以上海环球金融中心地下连续墙施工为例说明
环球金融中心工程效果图
导墙开挖、模板、钢筋施工
导墙对撑加固
成槽机
成槽机取土
泥浆制备工厂
刷壁器
钢筋笼及设置的定位器
履带吊移动钢筋笼
钢筋笼双机抬吊
钢筋笼下放
地下墙接头箱
接头箱拔升千斤顶及拔接头箱
注浆管安装
混凝土浇筑
开挖后
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