沉井基础施工一般可分为旱地施工、水中筑岛及浮运沉井三种。施工前应详细了解场地的地质和水文条件。水中施工应做好河流汛期、河床冲刷、通航及漂流物等的调查研究,充分利用枯水季节,制订出详细的施工计划及必要的措施,确保施工安全。

旱地沉井施工
旱地沉井施工可分为就地制造、除土下沉、封底、充填井孔以及浇筑顶板等,其一般工序如下:
1. 清整场地
要求施工场地平整干净。若天然地面土质较硬,只需将地表杂物清净并整平,就可在其上制造沉井。否则应换土或在基坑处铺填一不小于0.5m厚夯实的砂或砂砾垫层,防止沉井在混凝土浇筑之初因地面沉降不均产生裂缝。为减小下沉深度,也可挖一浅坑,在坑底制做沉井,但坑底应高出地下水面0.5~1.0m。
2. 制做第一节沉井
制造沉井前,应先在刃脚处对称铺满垫木,以支承第一节沉井的重量,并按垫木定位立模板以绑扎钢筋。垫木数量可按垫木底面压力不大于100kPa计算,其布置应考虑抽垫方便。垫木一般为枕木或方木(200×200mm),其下垫一层厚约0.3m的砂,垫木间间隙用砂填实(填到半高即可)。然后在刃脚位置处放上刃脚角钢,竖立内模,绑扎钢筋,再立外模浇筑第一节沉井。模板应有较大刚度,以免挠曲变形。当场地土质较好时也可采用土模。
3. 拆模及抽垫
当沉井混凝土强度达设计强度70%时可拆除模板,达设计强度后方可抽撤垫木。抽垫应分区、依次、对称、同步地向沉井外抽出。其顺序为:先内壁下,再短边,最后长边。长边下垫木隔一根抽一根,以固定垫木为中心,由远而近对称地抽,最后抽除固定垫木,并随抽随用砂土回填捣实,以免沉井开裂、移动或偏斜。
4. 除土下沉
沉井宜采用不排水除土下沉,在稳定的土层中,也可采用排水除土下沉。除土方法可采用人工或机械除土,排水下沉常用人工除土。人工除土可使沉井均匀下沉和易于清除井内障碍物,但应有安全措施。不排水下沉时,可使用空气吸泥机、抓土斗、水力吸石筒、水力吸泥机等除土。通过粘土、胶结层除土困难时,可采用高压射水破坏土层。
沉井正常下沉时,应自中间向刃脚处均匀对称除土,排水下沉时应严格控制设计支承点土的排除,并随时注意沉井正位,保持竖直下沉,无特殊情况不宜采用爆破施工。
5. 接高沉井
当第一节沉井下沉至一定深度(井顶露出地面不小于0.5m,或露出水面不小于1.5m)时,停止挖土,接筑下节沉井。接筑前刃脚不得掏空,并应尽量纠正上节沉井的倾斜,凿毛顶面,立模,然后对称均匀浇筑混凝土,待强度达设计要求后再拆模继续下沉。
6. 设置井顶防水围堰
若沉井顶面低于地面或水面,应在井顶接筑临时性防水围堰,围堰的平面尺寸略小于沉井,其下端与井顶上预埋锚杆相连。井顶防水围堰应因地制宜,合理选用,常见的有土围堰、砖围堰和钢板桩围堰。若水深流急,围堰高度大于5.0m时,宜采用钢板桩围堰。
7. 基底检验和处理
沉井沉至设计标高后,应检验基底地质情况是否与设计相符。排水下沉时可直接检验;不排水下沉则应进行水下检验,必要时可用钻机取样进行检验。
当基底达设计要求后,应对地基进行必要的处理。砂性土或粘性土地基,一般可在井底铺一层砾石或碎石至刃脚底面以上200mm。未风化岩石地基,应凿除风化岩层,若岩层倾斜,还应凿成阶梯形。要确保井底浮土、软土清除干净,封底混凝土、沉井与地基结合紧密。
8. 沉井封底
基底检验合格后应及时封底。排水下沉时,如渗水量上升速度≤6mm/min可采用普通混凝土封底;否则宜用水下混凝土封底。若沉井面积大,可采用多导管先外后内、先低后高依次浇筑。封底一般为素混凝土,但必须与地基紧密结合,不得存在有害的夹层、夹缝。
9. 井孔填充和顶板浇筑
封底混凝土达设计强度后,再排干井孔中水,填充井内圬工。如井孔中不填料或仅填砾石,则井顶应浇筑钢筋混凝土顶板,以支承上部结构,且应保持无水施工。然后砌筑井上构筑物,并随后拆除临时性的井顶围堰。

水中沉井施工
1. 水中筑岛
当水深小于3m,流速≤1.5m/s时,可采用砂或砾石在水中筑岛,周围用草袋围护;若水深或流速加大,可采用围堤防护筑岛;当水深较大(通常<15m)或流速较大时,宜采用钢板桩围堰筑岛。岛面应高出最高施工水位0.5m以上,砂岛地基强度应符合要求,围堰筑岛时,围堰距井壁外缘距离b≥H tg (45˚-φ/2),且≥2m,(H为筑岛高度,φ为砂在水中的内摩擦角)。其余施工方法与旱地沉井施工相同。
2. 浮运沉井
若水深(如大于10m)人工筑岛困难或不经济时,可采用浮运法施工。即将沉井在岸边作成空体结构,或采用其它措施(如带钢气筒等)使沉井浮于水上,利用在岸边铺成的滑道滑入水中,然后用绳索牵引至设计位置。在悬浮状态下,逐步将水或混凝土注入空体中,使沉井徐徐下沉至河底。若沉井较高,需分段制造,在悬浮状态下逐节接长下沉至河底,但整个过程应保证沉井本身稳定。当刃脚切人河床一定深度后,即可按一般沉井下沉方法施工。

泥浆套和空气幕下沉沉井施工简介
当沉井深度很大,井侧土质较好时,井壁与土层间的摩阻力很大,若采用增加井壁厚度或压重等办法受限时,通常可设置泥浆润滑套和空气幕来减小井壁摩阻力。
1. 用泥浆套下沉沉井
泥浆套下沉法是借助泥浆泵和输送管道将特制的泥浆压入沉井外壁与土层之间,在沉井外围形成有一定厚度的泥浆层,该泥浆层把土与井壁隔开,并起润滑作用,从而大大降低沉井下沉中的摩擦阻力(可降低至3~5kPa,一般粘性土约为25~50kPa),减少井壁圬工数量,加速沉井下沉,并具有良好的稳定性。
泥浆通常由膨润土、水和碳酸钠分散剂配置而成,具有良好的固壁性、触变性和胶体稳定性。泥浆润滑套的构造主要包括射口挡板、地表围圈及压浆管。
射口挡板可用角钢或钢板弯制,置于每个泥浆射出口处固定在井壁台阶上,其作用是防止压浆管射出的泥浆直冲土壁,以免土壁局部坍落堵塞射浆口。
地表围圈用木板或钢板制成,埋设在沉井周围。其作用是防止沉井下沉时土壁坍落,为沉井下沉过程中新造成的空隙补充泥浆,及调整各压浆管出浆的不均衡。其宽度与沉井台阶相同,高约1.5~2.0m,顶面高出地面或岛面0.5m,圈顶面宜加盖。
压浆管可分为内管法(厚壁沉井)和外管法(薄壁沉井)两种,通常用Ф38~Ф50的钢管制成,沿井周边每3~4m布置一根。
下沉过程中要勤补浆,勤观测,发现倾斜、漏浆等问题要及时纠正。若基底为一般土质,易出现边清基边下沉现象,此时应压入水泥砂浆换置泥浆,以增大井壁摩阻力。此外,该法不宜用于卵石、砾石土层。
2. 用空气幕下沉沉井
用空气幕下沉是一种减少下沉时井壁摩阻力的有效方法。它是通过向沿井壁四周预埋的气管中压入高压气流,气流沿喷气孔射出再沿沉井外壁上升,在沉井周围形成一空气“帷幕”(即空气幕),使井壁周围土松动或液化,摩阻力减小,促使沉井下沉。
空气幕沉井在构造上增加了一套压气系统,该系统由气斗、井壁中的气管、压缩空气机、贮气筒以及输气管等组成。
气斗是沉井外壁上凹槽及槽中的喷气孔,凹槽的作用是保护喷气孔,使喷出的高压气流有一扩散空间,然后较均匀地沿井壁上升,形成气幕。气斗应布设简单、不易堵塞、便于喷气,目前多用棱锥形(150×150mm),其数量根据每个气斗所作用的有效面积确定。喷气孔直径1mm,可按等距离分布,上下交错排列布置。
气管有水平喷气管和竖管两种,可采用内径25mm的硬质聚氯乙烯管。水平管连接各层气斗,每1/4或1/2周设一根,以便纠偏;每根竖管连接二根水平管,并伸出井顶。
由压缩空气机输出的压缩空气应先输入贮气筒,再由地面输气管送至沉井。以防止压气时压力骤然降低而影响压气效果。
在整个下沉过程中,应先在井内除土,消除刃脚下土的抗力后再压气,但也不得过分除土而不压气,一般除土面低于刃脚0.5~1.0m时,即应压气下沉。压气时间不宜过长,一般不超过5min/次。压气顺序应先上后下,以形成沿沉井外壁上噴的气流。气压不应小于喷气孔最深处理论水压的1.4~1.6倍,并尽可能使用风压机的最大值。
停气时应先停下部气斗,依次向上,最后停上部气斗,并应缓慢减压,不得将高压空气突然停止,防止造成瞬时负压,使喷气孔内吸入泥沙而被堵塞。空气幕下沉沉井适应于砂类土、粉质土及粘质土地层,对于卵石土、砾类土及风化岩等地层不宜使用。

