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1、大型沉井基础施工技术规程范围12规范性引用文件13术语和定义13.1 术语13.2 符号34基本规定45施工计算55.1 一般规定55.2 垫块数量55.3 地基处理55.4 下沉分析及接高稳定性计算75.5 沉井结构受力验算85.6 水上沉井施工计算105.7 设备选型计算136陆上沉井施工136.1 一般规定136.2 地基处理156.3 垫块设置166.4 钢壳制造、拼装166.5 沉井接高176.6 沉井支撑转换196.7 下沉施工206.8 终沉清基236.9 封底混凝土施工256.10 常见问题及处理措施267水上沉井施工297.1 一般规定297.2 钢沉井制造及组装307.3
2、钢沉井下水327.4 钢沉井运输337.5 钢沉井定位及着床347.6 钢沉井接高387.7 钢壳夹壁混凝土浇筑387.8 钢筋混凝土沉井接高397.9 下沉施工397.10 终沉清基407.11 封底混凝土施工408施工监控408.1 一般规定408.2 监测与报警418.3 监测报告42大型沉井基础施工技术规程1范围本文件规定了大型沉井工程施工计算、陆上沉井施工、水上沉井施工、施工监控等各个方面的施工要求。本文件适用于大型陆上及水上沉井基础工程施工，其他大型沉井基础工程可参考借鉴本规程。大型沉井基础施工除应符合本规程的规定外，尚应符合有关法律、法规及国家、行业现行有关标准的规定。2规范性引
3、用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件：不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB6722爆破安全指南GB/T11345钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级GB50007建筑地基基础设计规范GB50204混凝土结构工程施工质量验收规范GB50205钢结构工程施工质量验收规范JTGC30公路工程水文勘测设计规范JTGTF50公路桥涵施工技术规范JTGD63公路桥涵地基与基础设计规范JTGF80/1公路工程质量检验评定标准JGJ120建筑基坑支护技术规范JTS144港口工程荷载规范JT
4、S145港口与航道水文规范3术语和符号3.1术语3.1.1沉井opencaisson上下敞口带刃脚的井筒状结构，依靠自重或配以助沉措施下沉至设计标高处，以井筒作为结构的基础。3.1.2井壁waII井壁又称外墙，是沉井的主要构成部分。井壁必须具备一定的厚度与强度以承受作用在其上的水、土压力，通常为钢筋混凝土结构或钢结构。3.1.3隔墙partition隔墙也称内墙，当箱体内部空间较大或者设计要求，将其内部空间分割成多个小空间时，井内设置内隔墙。3.1.4井孔compartment井壁与隔墙或者隔墙与隔墙之间的空间即为井孔。3.1.5刃脚CUttingedge井壁最下端的尖角部分，刃脚是沉井下沉过
5、程中切土受力最集中的部位，必须具有足够的强度，以免下沉过程产生变形，影响沉井下沉。3.1.6剪力键shearkey剪力键位于刃脚内侧上方，用于沉井封底时使井壁与底板混凝土更好地传递剪力，以便封底底面反力能更好地传递给井壁。3.1.7下沉系数subsidencefactor沉井下沉时，向下作用力与阻力的比值。3.1.8排水下沉法sinkingbydrainage沉井下沉过程中，井内无水状态下进行取土的下沉方法。3.1.9不排水下沉法sinkingunderwater沉井下沉过程中，控制井内水位，进行水下取土的下沉方法。3.1.10空气幕减阻法aircurtaindragreduction井壁管路
6、注入空气，使井壁与土体之间形成空气帷幕，降低摩阻力的方法。3.1.11泥浆套减阻法thixotropicslurrydragreduction通过井壁管路向外壁注入泥浆，在井壁四周形成泥浆套，降低井壁摩阻力的方法。3.1.12沉井支撑转换caissonsupportconversion陆上沉井首节由垫块、砂袋等支撑形式转化为土体支撑的过程。3.1.13多节点支撑开挖方法multi-nodeexcavationmethod同步去除各井孔井壁或隔墙中心一定宽度的支撑，保留沉井全部节点、部分隔墙及井壁支撑，使沉井处于多节点支撑下沉的开挖方法。3.1.14块状支撑开挖方法blocksupportexc
7、avationmethod先开挖周边井孔土体，然后再开挖中心井孔土体，使沉井下沉的开挖方法。3.1.15沉井浮运opencaissonfloating将沉井底节或全部井壁做成箱型结构，使其自然漂浮或通过助浮措施漂浮在水中，并将其拖运到设计位置。3.1.16沉井定位opencaissonpositioning采用定位系统将漂浮在水中的沉井限定在设计位置。3.1.17沉井着床opencaissonimbedding向漂浮在水中的沉井隔舱内注水，使沉井通过自重下沉，刃脚嵌入河床泥面中。3.1.18取土盲区diggingblindarea在沉井井壁、隔墙及剪力键竖向投影范围内，垂直取土设备无法直接取土
8、的区域。3.2符号BL砂垫层的底面宽度（m）；片.第i层土极限侧摩阻力；J-砂桩复合地基承载力特征值；地基极限承载力；人一下沉过程中地下水浮力；下拉缆拉力；一作用在沉井（露出水面部分）上的风荷载；尸L作用在沉井上的波浪力；Ft-上拉缆拉力水平分力；凡一作用在沉井（水中部分）上的水流阻力；GL沉井自重；GL接高后的沉井重量；心一桥墩基础局部冲刷深度；九一砂垫层厚度;一空气吸泥管在水中的深度；I沉井在水面处的断面对纵向（或横向）中心轴的惯性矩；下沉系数；V稳定系数；m定倾高度（m）；刃脚根部的竖向弯矩计算值；一垫块数量；R/一刃脚端部阻力；RL隔墙端部阻力；Tb-沉井侧壁与土的总极限侧摩阻力；U沉
9、井侧壁外围周长；V一般冲刷后基础前行近流速；匕一混凝土初灌量；P一定倾半径；沉井的稳定倾斜角。4基本规定4.1 沉井施工之前，必须进行岩土工程勘察，勘察和钻孔应符合下列规定：a）钻孔数量、孔位及深度应确保能够全面探明地层情况；b）软土地层宜采用静力触探的方式进行钻孔，勘探孔应穿透软弱土层或达到沉井设计深度。4.2 水上沉井除满足以上要求外，尚应进行水下地形扫描。4.3 沉井施工方案编制前，应具备下列资料，同时要完成施工组织设计和现场的准备工作：a）设计施工图；b）施工区域内建筑场地的工程地质勘察报告、气象和水文资料；C）相邻建（构）筑物的图纸，原有地下管线和其他障碍物等相关资料：d）测量基线和
10、水准点资料；e）防洪、防汛、防台和环境保护的有关规定。4.4 水上沉井方案编制前尚应符合下列规定：a）查明河流规划宽度、通航情况以及断面尺寸等条件；b）搜集工程河段水文资料、洪水特性、各频率流量及洪水流量、水位流量关系、冬季冰凌情况以及上下游水利工程对本工程的影响情况。4.5 沉井施工时所需的机具、设备、材料及混凝土等的运输，宜符合下列规定：a）根据工程的大小、设备情况及现有的运输条件选择运输道路；b）水中沉井可修筑栈桥、搭浮桥或用船只水上运输。4.6 场地布置时，沉井高压空气、供水管路及电线的铺设宜符合下列规定:a）当采用空气吸泥机取土时，根据施工组织设计配置数量、型号，设立空压机及供气管路
11、;b）当采用泥浆泵及高压射水取土时，需设立高压水泵站及供水管路。4.7 原材料进场时，应具有产品合格证、出厂试验报告；进场后，应按国家有关规定进行材料验收和抽检，质量检验合格后方可使用。4.8 沉井施工宜采用机械化、信息化、智能化作业的施工工艺。4.9 沉井施工期间，应根据施工方案，对沉井施工期间沉井结构、周边环境及构筑物等因素进行计算分析，并制定合理的监控方案。5施工计算5.1 一般规定5.1.1 陆上沉井施工前应对所在区域地基处理、混凝土垫块数量、下沉系数、接高稳定性系数、结构受力、设备选型等内容进行计算。5.1.2 水上沉井除对以上内容进行计算外，还应对沉井冲刷、浮运稳定性、定位锚碇系统
12、进行计算。5.2 垫块数量5.2.1为避免在浇筑混凝土过程中，发生不均匀沉陷，在沉井刃脚和地基间需设置混凝土垫块。5.2.2垫块的数量宜按公式（1）计算：B=公式（1）式中：一垫块数量；G-沉井首节重量（kN）；LtJ垫块的长和宽（m）；同一基底土层容许承载力（kPa）,5.3地基处理5.3.1沉井首节制作及接高时，地基承载力应符合以下规定：a）沉井首节制作时，沉井基底压力不应大于地基及软弱下卧层的承载力特征值，地基承载力及软弱下卧层验算应符合GB50007中有关条款的规定；b）沉井接高时，沉井基底压力不应大于地基极限承载力；c）当承载力不能满足要求时，应采取换填、砂桩加固地基处理措施；采用砂
13、桩加固方法宜考虑沉井接高过程的土体固结效应，优化砂桩处理的置换率，避免沉井下沉阻力过大；d）当接高稳定性不符合要求时，应根据计算结果采取井内留土、灌水等措施，确保接高制作稳定。5.3.2砂垫层厚度应根据沉井的重量和地基土承载力按公式（2）计算确定，且不宜小于1000mm,计算结果小于IoOOmm时，取1000mm,砂垫层厚度计算示意图见图1。Go+yf2hstan+Blssa式中：入一砂垫层厚度（m）；Go沉井第一节沿井壁单位长度重量（kN/m）；,-砂的天然重度（kN/m3）；瓦一素混凝土垫层的宽度（m）,fiL=+2b,计算时取从二c;a砂垫层的压力扩散角，可取30。40。；修正后的地基承
14、载力特征值（kPa）；j刃脚踏面宽度（m）；8刃脚宽度（m）。图1砂垫层厚度计算示意图5.3.3砂桩复合地基的承载力宜通过现场复合地基载荷试验确定，初步设计时也可用单桩和处理后桩间土承载力特征值按公式（3）和公式（4）估算：fspk=mpfpk+（1-mp）fsk（3）mp=d2d2公式（4）Pe式中：启k砂桩复合地基承载力特征值（kPa）；AL桩体承载力特征值（kPa）,宜通过单桩载荷试验确定；入一处理后班间土承载力特征值（kPa）,宜按当地经验取值，如无经验时，可取天然地基承载力特征值;若土体易发生固结，应取固结后的地基承载力特征值；一桩土面积置换率；4桩身平均直径（m）；&根据分担的处理
15、地基面积的等效圆直径；等边三角形布桩，de=1.5s；正方形布桩，de=1.13s；矩形布桩，de=1.13S1S2：s、SrSL分别为桩间距、纵向间距和横向间距。公式(6)，法(7)公式(8)(9)公式(10)对黏性土地基如无现场载荷试验资料，初步设计时复合地基承载力特征值也可按公式(5)估算:fspk=1+mpnp-1fsk(5)式中：斯桩土应力比，在无实测资料时，可取24,原土层强度低取大值，原土层强度高取小值。5.4下沉分析及接高稳定性计算5. 4.1沉井取土下沉应采用地基极限承载力进行计算分析，地基极限承载力宜通过载荷板试验获得；当无极限地基承载力现场勘测值时，地基极限承载力一般取2
16、3倍的地基承载力特征值，地基承载力特征值参考JTGD63的规定。6. 4.2沉井侧壁摩阻力，宜按下列公式计算：a)井壁外侧与土层间的极限侧摩阻力应根据工程地质条件，通过试验或对比工程的经验资料确定。当无试验或无可靠资料时，可按公式(6)公式(10)进行计算：1)黏土中极限侧摩阻力宜按式公式(6)公式(8)计算：Js=OtCuCu=atan+c1-(cu-25)/90,25kPacuL0m,凡可按LOm计算；此一刃脚底端的竖向地基反力之和（kNm）；山一刃脚底面地基反力的合力作用点至刃脚根部截面中心的距离（m）；Nl一刃脚根部的竖向轴力计算值（kNm）；gi刃脚每延米承担重力（kNm）；a刃脚的
17、底面宽度（m）；。一刃脚斜面的水平夹角；o-刃脚斜面与土的外摩擦角，可取等于土的内摩擦角，硬土可取30,软土可取20：b刃脚斜面入土深度的水平投影宽度（m）。图2刃脚向外弯曲受力分析5.5.3刃脚竖向的向内弯曲受力，可按沉井已沉至设计标高，刃脚下的土已被全部掏空的工况，按公式（20）计算，刃脚向内弯曲受力分析见图3。M=2FF九2公式（20）1eplepl1式中：Fepl沉井下沉到设计标高时，沉井刃脚底端处的土侧压力计算值（kNm2）;F沉井下沉到设计标高时，沉井刃脚根部处的土侧压力计算值（kNm2）O图3刃脚向内弯曲受力分析5.6水上沉井施工计算5.6.1沉井基础的冲刷可按JTGC30的规定
18、进行计算:a)对于非黏性土河床冲刷可按公式(21)公式(26)进行计算：公式(21)公式(23)公式(24)公式(25)公式(26)KeK52BOis(V-V)V,VVhb=KeK52BO6,i5(v-V1)V,VV1P0002.20.24K52=0.0023/d+0.375dVo=0.28(d+O.7)o5V1=0.12(d+0.7)0550.1R0.34.V=L(2)0.1(cm23Tr14Qc(l-)Bcgvhcjn2=(V0V)023+019Igd式中：瓦一桥墩基础局部冲刷深度(m)；K一形状系数，对于圆形沉井取1.0,对于圆端形沉井取0.92-1.12；Bi-桥墩计算宽度(m)；垢一
19、一般冲刷后的最大水深(m)；dT可床泥沙平均粒径(mm)；K52一河床颗粒影响系数；V一般冲刷后基础前行近流速(ms)；VL河槽平均流速(ms)；I可槽平均水深(m)；Ad-单宽流量集中系数，按Ad=(BZ/Hz)。15,其中BZ为造床流量下的河槽宽度，HZ为造床流量下的河槽平均水深，且Ad不大于L8；Q2桥下河槽部分通过的设计流量(m3s)；QL天然状态下河槽部分设计流量(m%)；Bc-河槽总宽度（m）；Beg桥长范围内的河槽宽度（m）,若全桥长度大于河槽宽度时取河槽总宽度Be；入一设计水位下，在BCg宽度范围内，桥墩阻水总面积与过水面积的比值；桥墩水流侧向压缩系数，对于跨度大于20Om桥梁
20、，一般取1.0；hem河槽最大水深（m）。b）对于黏性土河床冲刷可按公式（27）进行计算：hb =0.83KeBP25V,pB2.5O55&B06九OnI0V,h/B32Uo0.14Uo0.16最大总伸长率（）Asgt6.0高应力反复拉压残余变形（mm）Uzo0.3大变形反复拉压残余变形（mm）U40.3;U80.66.5.6沉井模板应符合下列规定:a）沉井模板应确保有足够强度、刚度和稳定性，混凝土浇筑过程中作用于模板的最大侧压力标准值按公式（37）和公式（38）计算，并取小值；F=O.22ycto2VaV2公式（37）或F=ycH公式（38）式中：F新浇筑混凝土对沉井壁板的侧压力（kNm2）
21、；混凝土的重力密度（kNm3）；Va混凝土浇筑速度（mh）；to新浇混凝土初凝时间（h）；外加剂影响修正系数，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2,不掺时取1.0；2混凝土塌落度影响修正系数，当塌落度小于30mm时，取0.85；50mm90mm时取LO；Ilomm150mm时取1.15：H混凝土侧压力计算位置处至新浇混凝土顶面的总高度（m）。b）模板的设计安装及预埋件和预留孔洞设置偏差，需符合GB50204的有关规定；c）模板宜采用大块钢模，模板外侧每隔一定高度设置一层平台，便于对拉螺杆及模板螺栓的安装及拆除；d）沉井外侧模板板面宜刨光、拼接平顺、具有良好的刚度，保证井壁平滑；e）模板安装前，应在
22、模板板面均匀喷涂专业脱模剂；f）模板在混凝土强度能保证沉井表面及棱角不致因拆模而受损坏时方可拆除，侧模板拆除时，混凝土的抗压强度不得低于2.5MPa.,6. 5.7沉井接高过程中的设备包括混凝土设备和吊装设备的选型，应满足下列要求：a）宜根据单次浇注最大方量、运输距离及输送高度，选择混凝土生产运输设备；b）考虑沉井下沉过程中沉井周围地面土体不稳定，吊装设备宜选择可移动设备，如图7所示，沉井下沉停止，设备移动至沉井周边施工，下沉过程中设备移走保持安全距离。当沉井平面尺寸较大时，可采用移动式塔吊配合其他吊机施工，或直接将塔吊安装在沉井上。图7沉井吊装设备图6. 5.8沉井混凝土施工应满足下列要求：
23、a）为保证结构安全，防止接高过程中的不均匀沉降，应对称浇筑；b）混凝土分层连续浇筑，每层混凝土的浇筑厚度为30Onim500mm;c）平面接缝应进行凿毛，先凿除混凝土浮浆和松动的混凝土,直至露出混凝土粗骨料的1/3为止。凿毛前，混凝土强度需达到2.5MPa；d）夏季养护时采用土工布围在新浇混凝土周围保温、保湿，并定期进行洒水养护。冬季气温较低时，在模板外包裹土工布防风、保温，拆模后混凝土表面涂养护剂并用土工布包裹。6.5.9沉井制造允许偏差应符合设计要求，当无设计要求可参考表5。表5沉井制造允许偏差项目允许偏差沉井平面尺寸长度、宽度0.5%,当长、宽大于24m时，120mm曲线部分的半径0.5
24、%,当半径大于12m时，60mm两对角线的差异对角线长度的1%,最大为180mm沉井井壁厚度混凝土、片石混凝土+40mm,-30mm钢筋混凝土土15mm6.6沉井支撑转换6.6.1沉井抽垫应满足下列要求：a）沉井首节混凝土强度达到100%,方可进行抽垫；b）抽垫前应清除井孔内所有杂物，检检查其准备工作全部就绪后，方可发出信号开始抽垫；c）抽垫应采用小型挖机配合人工，分区、依次、对称、同步地进行；抽出支垫后，应适时回填砂并密实；d）沉井可能出现不均匀沉降，应加强监测，及时调整抽垫位置。6. 6.2沉井首次下沉，结构初始刚度弱，支撑转换过程中结构容易开裂，沉井端部砂袋支撑抽取前，需对沉井砂袋支撑去除后结构应力进行验算，若满足要求砂袋直接抽取。若不满足要求可采用边抽取砂袋边M填砂并密实
