什么是地下工程沉井法施工?

什么是地下工程沉井法施工?

[拼音]：dixia gongcheng chenjingfa shigong

[外文]：open caisson method in underground construction

在土层中修筑地下建筑物的方法之一。沉井在施工期间是一个上无盖、下无底的筒状结构，通常用钢筋混凝土制成，在其井壁的挡土和防水的围护作用下，从井内取土，借其自重使之下沉至设计标高。沉井多用作桥梁墩台或重型工业建筑物的深基础，后来逐渐发展成为利用其内部空间供生产使用或其他用途的地下建筑物。如各种泵房、地下沉淀池、水池、储存槽、各种地下厂房或车间和仓库（包括地下热电站、地下油库）、地下人防工程以及地下铁道或水底隧道的通风井、盾构拼装和拆卸井等。沉井的类型是指它的平面和立面形式，而其形式又决定于使用要求。

沉井组成

一般由井壁、刃脚、隔墙、凹槽、封底（包括底板）和顶盖等部分组成（图1）。

井壁

沉井的外壁，是沉井的主要部分。它应有足够的强度，以便承受沉井下沉过程中及使用时作用的荷载；同时还要求有足够的重量，使沉井在自重作用下能顺利下沉。

刃脚

位于井壁的最下端，多做成有利于切入土中的形状。此外，还要求有一定的强度，以免挠曲或损坏。刃脚下部的水平面称为踏面，其宽度视土质的软硬和井壁重量、厚度而定。

隔墙

为了加强沉井的刚度，或由于使用需要设置隔墙。

凹槽

位于刃脚的上方，使混凝土底板能和井壁更好地连接。

封底

下沉到设计标高后，在沉井底面用素混凝土封底，作地下建筑物的基础，再在凹槽处灌筑钢筋混凝土底板。

顶盖

作为地下建筑物，在修筑好满足内部使用要求的各种结构后，还要修筑顶盖。

沉井法的施工施工顺序

先在建筑地点平整地面或筑岛，分段（或一次）制作井筒；然后从井内不断取土，随着土体的挖深，沉井因自重作用克服井壁和土体之间的摩擦力和刃脚下土的阻力而逐渐下沉；达到设计标高后，用混凝土封底;并按使用要求修筑内部结构；最后修筑顶盖和出入口(图2)。

施工方法

一般可分为制作和下沉两个过程。根据不同情况和条件（如沉井高度、地基承载力、施工机械设备等），沉井可采取一次制作（灌筑），一次下沉;分段制作、接高，一次下沉；或制作与下沉交替进行。也有在陆上制作，浮运至水中沉放地点后下沉和接高的浮式沉井施工。

为了将沉井重量扩散到更大的面积上，避免沉井倾斜或不均匀沉降而产生裂缝，对于大型沉井，当表土地基承载力很低时，于制作第一段沉井前，应在地基表面铺设砂垫层，并沿井壁周边刃脚下铺设承垫木。在沉井下沉之前，应分区、依次、对称、同步地将承垫木抽除。

沉井的下沉方法视沉井所穿过的土层和水文地质条件而定。一般分为排水下沉和不排水下沉两种。当土质透水性很小或涌水量不大时，可采用排水（或不灌水）下沉；在沉井穿过涌水量较大的亚砂土或砂层时，为了防止砂子涌入井中影响施工，则采用不排水（或灌水）下沉。下沉时常采用抓斗或水力机械等方法取土。

沉井施工中的问题和防止措施

常遇到的问题有：突然下沉、涌砂、倾斜和偏移、沉不下去。

（1）防止突然下沉的方法有：适当加大下沉系数；控制挖土深度，即锅底不要挖得太深；结构上合理分隔，设置一定数量的底梁；采用泥浆套法或壁后压气法(见沉井基础)，以减小摩擦力等措施。

（2）涌砂的处理方法是向井内灌水，使井内水位恒大于井外地下水位。

（3）下沉时应均匀对称挖土，以防止沉井偏斜。若发生偏斜，可调整挖土先后次序和方法；采取偏心压重，部分壁外冲水等措施。

（4）沉井设计和施工时通常用下沉系数（沉井施工阶段自重与阻止下沉的井壁四周土的摩擦力、刃脚踏面阻力等的比值）估算沉井能否顺利下沉，一般要求下沉系数为1.10～1.25。当下沉系数不满足时，要采取上述减小摩擦力的方法，以及增加重量等措施。如在下沉中发生重量不够时，也可采用壁外冲水和井内抽水、加压重、接高井壁等措施。

沉井在施工和使用阶段，将受到土压力、水压力、浮力、摩擦力、底面反力、自重以及施工荷载等作用，沉井结构的设计计算应满足各阶段的受力要求，保证沉井结构有足够的强度和刚度以及防水能力。

沉井法施工的特点

沉井下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，与明挖法相比，简化了施工；可就地制作，所需机械设备简单；作为地下建筑使用，其单体造价较低；主体部分的混凝土在地面上灌筑，质量较易保证，整体刚度亦较大；防水可靠；且对邻近建筑物的影响较明挖法少。因此在一定场合下，沉井法是一种较好的方案。