人工挖孔桩及沉井施工.ppt

1、 第11讲 挖孔灌注桩及沉井基础施工11.1 11.1 挖孔桩基础施工挖孔桩基础施工 11.2 11.2 沉井与沉箱基础施工沉井与沉箱基础施工11.1 挖孔桩基础施工成孔工艺施工要点同一墩身各桩应对角开挖，先中后边；孔深大于10m或CO2浓度超过0.3时，应有通风设备；支护随地质条件而定，应高出地面。挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.1 挖孔灌注桩基础施工挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.1 挖孔灌注桩基础施工挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.1 挖孔灌注桩基础施工混凝土孔壁支护 砖砌孔壁支护 挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.1 挖孔灌注桩基础施工现场砼灌注 挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与

2、沉箱基础施工是桥梁工程中广泛采用的一种无底无盖，形如井筒的基础结构物。沉井在施工时作为基础开挖的围堰，依靠自身重量，克服井壁摩阻力逐渐下沉，直至到达设计位置。同时，沉井经过混凝土封底，并填充井孔后成为墩台的基础 沉井沉井江阴长江公江阴长江公路大桥北锚路大桥北锚沉井沉井 平面尺寸：平面尺寸：51m69m，下沉，下沉深度达深度达58m，居世界前列。，居世界前列。11.2 沉井基础施工沉井基础：沉井基础：是一个无底无盖的井筒，一是一个无底无盖的井筒，一般由井壁（即外墙，其下端为了般由井壁（即外墙，其下端为了在土中下沉容易，制成刃脚）及在土中下沉容易，制成刃脚）及隔墙（即内墙）组成。从沉井内隔墙（即内

3、墙）组成。从沉井内出土，井筒即可凭其自重下沉；出土，井筒即可凭其自重下沉；这时，井筒这时，井筒(井壁及隔墙井壁及隔墙)可以向可以向上接高。如若井筒上段在成桥之上接高。如若井筒上段在成桥之中并非必需，则可在井筒上端的中并非必需，则可在井筒上端的周边设置围堰，以便在堰内排水周边设置围堰，以便在堰内排水并修建墩台身部，随后再将围堰并修建墩台身部，随后再将围堰拆除。在沉井刃脚下沉到设计高拆除。在沉井刃脚下沉到设计高程之后，就用混凝土封底、再以程之后，就用混凝土封底、再以填充料填充料(碎石，水等碎石，水等)填心、并在填心、并在沉井上端修建顶盖。沉井上端修建顶盖。沉井示意图沉井示意图沉井基础的适用范围、优

4、点及缺点沉井基础的适用范围、优点及缺点 沉井是凭借自重下沉，随后发展到凭借向井壁外侧射水以减少土的摩沉井是凭借自重下沉，随后发展到凭借向井壁外侧射水以减少土的摩阻力，又发展为泥浆套法，空气幕法以及压沉法，这就可以使井壁减薄，阻力，又发展为泥浆套法，空气幕法以及压沉法，这就可以使井壁减薄，减少工程数量及自重。为适应岩层面的高低不平，可以在增加探测点的基减少工程数量及自重。为适应岩层面的高低不平，可以在增加探测点的基础上，制成高低刃脚沉井。为提高沉井承载力，可以在井孔之中进行钻岩，础上，制成高低刃脚沉井。为提高沉井承载力，可以在井孔之中进行钻岩，用管柱法来加强它。为防止沉井在下沉中歪斜或偏离设计位

5、置，可以增加用管柱法来加强它。为防止沉井在下沉中歪斜或偏离设计位置，可以增加探测管，并在发现偏斜时立即采取纠偏措施探测管，并在发现偏斜时立即采取纠偏措施(偏吸泥、偏除土、偏压重、外偏吸泥、偏除土、偏压重、外除土、外射水、增加支承反力、施加水平拉力除土、外射水、增加支承反力、施加水平拉力)。1.适用情况：适用情况：当表层地基土的承载力不足，地下深处有较好的持力层，或山区河流中当表层地基土的承载力不足，地下深处有较好的持力层，或山区河流中冲刷大，或河中有较大卵石不便于桩基施工；或岩层表面较平坦，覆盖层冲刷大，或河中有较大卵石不便于桩基施工；或岩层表面较平坦，覆盖层不厚，但河水较深等条件下。不厚，但

6、河水较深等条件下。2.特点：特点：（1）埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好、刚度大、能承受较大的）埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好、刚度大、能承受较大的荷载作用；荷载作用；（2）本身既是基础，又是施工时的挡土、防水围堰结构物，且施工设备）本身既是基础，又是施工时的挡土、防水围堰结构物，且施工设备简单，工艺不复杂。可以几个同时施工。简单，工艺不复杂。可以几个同时施工。（3）缺点缺点:施工工期较长；对粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成施工工期较长；对粉砂类土在井内抽水易发生流砂现象，造成沉井倾斜；下沉时如遇有大孤石、沉船、落梁、大树根或井底岩层表面倾沉井倾斜；下沉时如遇有大孤石、沉船、落

7、梁、大树根或井底岩层表面倾斜过大，均会给施工带来很大困难。斜过大，均会给施工带来很大困难。工程数量较大工程数量较大 灌注水下混凝灌注水下混凝土时，清基工作较难保证土时，清基工作较难保证施工中纠偏难度较大，费工、费时。施工中纠偏难度较大，费工、费时。概概 述述沉井构造示意沉井构造示意下沉方法下沉方法纯自沉沉井工法纯自沉沉井工法压入式工法压入式工法SS沉井工法沉井工法SOCS沉井工法沉井工法挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工沉井沉井 特点特点优势：埋置深度大、整体性强、稳定性好、刚度大、承载力大、工艺简单、施工简单 劣势：下沉时

8、如果遇到障碍物，会影响施工。不适用于岩层面倾泻过大的地方。沉井沉井 类型类型（钢筋）混凝土沉井、钢沉井、竹筋混凝土沉井挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工 施工准备 场地平整或筑岛 安装支撑排架及底模 绑扎钢筋 灌注底节砼及养生 立 内 模 拼装钢刃脚 铺 垫 抽 垫 基底清理 接 高 下 沉 封 底 井内填充及灌注顶盖板 立 外 模 施工工序 场地准备要求场地平整，地面与岛面有一定承载力，否则换填打砂桩无水场地浅水场地：深水场地：无围堰土岛草袋、石笼围堰筑岛、钢板桩围堰筑岛挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工筑岛沉井筑岛沉井根据土质、水流和风浪情况，筑岛分为无

9、围堰的土岛根据土质、水流和风浪情况，筑岛分为无围堰的土岛和有围堰的筑岛。和有围堰的筑岛。底节沉井的制造工序：场地整平夯实、铺设垫木、立沉井模板及撑、绑扎钢筋、浇注混凝土、拆模等。铺垫木与刃脚周边垂直挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工 立模板绑钢筋 浇注混凝 土、养生 拆模及抽垫 有较好的刚度。四边均匀浇注；底节强度100，其余70可下 沉。混凝土强度达2.5MPa以上拆模混凝土强度达设计要求抽垫。拆模顺序：井孔模板、外侧模板、隔墙支撑及模板、刃脚面支撑及模板 抽垫顺序：先拆内模；拆外模；拆隔墙下支撑和底模；拆隔墙下垫木；拆井壁下垫木。内壁下、短边下、长边下对称同步。长边下是隔

10、1根撤1根，最后以定位桩为中心由远而近对称撤除。挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工抽垫木是关键性工序抽垫木是关键性工序土内模制造沉井刃脚挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工 沉井下沉下下沉沉施施工工挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工a）排水施工）排水施工b）不排水施工）不排水施工主要是通过从井孔除土，消除刃脚正面阻力及沉主要是通过从井孔除土，消除刃脚正面阻力及沉井内壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。井内壁摩阻力后，依靠沉井自重下沉。接筑沉井接筑沉井和井顶围和井顶围堰堰挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工沉井接高注意：沉井接高注意：

11、（1）各节沉井的竖向中轴线应各节沉井的竖向中轴线应与第一节的重合，外壁应竖直平与第一节的重合，外壁应竖直平滑；滑；（2）要保证各节砼间紧密接合；）要保证各节砼间紧密接合；（3）立接高沉井模板时，不宜）立接高沉井模板时，不宜直接支撑于地面，以免沉井因自直接支撑于地面，以免沉井因自重增加产生不均匀下沉，致使新重增加产生不均匀下沉，致使新浇筑的砼发生裂缝。浇筑的砼发生裂缝。挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工大型沉井下沉施工中挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉井与沉箱基础施工大型钢壳沉井制作现场挖孔灌注桩及沉井基础施工 11.2沉

12、井与沉箱基础施工南南京京长长江江大大桥桥1号号墩墩筑筑岛岛下下沉沉重重型型沉沉井井气压沉箱基础气压沉箱基础 沉箱是一有工作室的箱形构造，下面没有底，室沉箱是一有工作室的箱形构造，下面没有底，室的上面有顶盖，可以让压缩空气进入室内，将水排到的上面有顶盖，可以让压缩空气进入室内，将水排到室外，在室内挖土；箱壁下端是刃脚，可以让箱脚进室外，在室内挖土；箱壁下端是刃脚，可以让箱脚进入土内。为了安装气筒和管路，顶盖上需要设孔。气入土内。为了安装气筒和管路，顶盖上需要设孔。气筒可以向上接高，其上端需设中央气闸、人用变气闸筒可以向上接高，其上端需设中央气闸、人用变气闸及料用变气闸。及料用变气闸。人用变气闸的

13、作用：人用变气闸的作用：一是逐步改变闸内气压，使一是逐步改变闸内气压，使工人能够适应；二是防止在工人进出气闸时，压缩空工人能够适应；二是防止在工人进出气闸时，压缩空气外泄。另外，在顶盖以上，在沉箱周边应设围堰，气外泄。另外，在顶盖以上，在沉箱周边应设围堰，以资防水，借能在堰内灌注墩台身部。右图是沉箱示以资防水，借能在堰内灌注墩台身部。右图是沉箱示意图意图(由于沉箱的特点是让工人在压缩空气中工作，沉由于沉箱的特点是让工人在压缩空气中工作，沉箱又叫气压沉箱箱又叫气压沉箱)。沉箱的优点：沉箱的优点：在于可以让人直接看到基底，能排在于可以让人直接看到基底，能排除各种故障除各种故障(例如，沉船，钢铁沉积

14、件、大孤石等例如，沉船，钢铁沉积件、大孤石等)，能对基底承载能力作简单试验，不用水下混凝土封底，能对基底承载能力作简单试验，不用水下混凝土封底，基础质量较为可靠基础质量较为可靠。缺点则是：缺点则是：工人要在高压空气中工作，不但工作效工人要在高压空气中工作，不但工作效率较低，而且若不遵守有关操作规则，易引起沉箱病。率较低，而且若不遵守有关操作规则，易引起沉箱病。人体至多只能承受四个大气压，为安全计，沉箱的最人体至多只能承受四个大气压，为安全计，沉箱的最大下沉深度是在水下大下沉深度是在水下35m，使用范围受到限制。再者，使用范围受到限制。再者，沉箱作业需要许多复杂的施工设备，如气闸、压缩空沉箱作业

15、需要许多复杂的施工设备，如气闸、压缩空气机站等，其施工组织比较复杂，进度较慢，故造价气机站等，其施工组织比较复杂，进度较慢，故造价较高。较高。气压沉箱基础示意图气压沉箱基础示意图相关知识回顾：相关知识回顾：1892年修建滦河桥年修建滦河桥(老桥，在北京山海关铁路线上老桥，在北京山海关铁路线上)；1909年修建京沪铁路泺口黄河桥；年修建京沪铁路泺口黄河桥；1935年修建浙赣铁路钱塘江桥时，都曾使用了沉箱年修建浙赣铁路钱塘江桥时，都曾使用了沉箱基础。基础。但从但从19541956年开始，武汉长江大桥开发了管柱年开始，武汉长江大桥开发了管柱基础，给深水基础开辟了一条新路。于是，基础，给深水基础开辟了一条新路。于是，1959年以年以来，沉箱在我国就很少提到了。来，沉箱在我国就很少提到了。不过，在国外，沉箱仍然在使用；而且还研究遥控不过，在国外，沉箱仍然在使用；而且还研究遥控挖掘沉箱工法以适应特殊需要。挖掘沉箱工法以适应特殊需要。