桥涵基础工程施工

1. 高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材高职高专道路桥梁工程技术专业“十二五”规划教材 桥涵基础工程施工 主 编：徐 俊 主 审：陈延方

2. 情境五 沉井基础工程施工 • 1. 掌握旱地上沉井基础的施工工艺。 • 2. 掌握沉井下沉纠偏和克服沉井下沉困难的处理措施。 • 3. 掌握筑岛法沉井基础施工的基本要点与施工工艺。 • 4. 掌握浮运法沉井基础施工的基本要点与施工工艺。

3. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 • 一、 施工准备 1. 技术准备 （1） 根据设计文件提供的工程地质和水文地质资料及现场的实际情况决定是否补充地质钻探，并应对洪汛、凌汛、河床冲淤变化、通航及漂流物等进行调查，编制沉井基础施工技术方案。需要在施工中度汛、度凌的沉井，应制订防护措施，保证安全。对水中特大沉井的施工，应在施工前进行河床冲淤变化和防护的数学模型分析计算，必要时应进行物理模型的模拟试验。 （2） 完成工程测量控制点和沉降观测控制点的定位、移交、复核工作。

4. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 （3） 确定工程材料、机具、劳动力的需求量。 （4） 完成进场材料的取样复检及混凝土的试配工作。 （5）组织施工人员进行技术、质量、安全、环境等各方面的交底工作。 （6） 在堤防等水利、防洪设施及其他既有建筑物周边进行沉井下沉前，应就施工可能会导致对其不利的影响进行评估，并应采取有效的防护措施。

5. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 2. 材料准备 材料准备要求均与旱地上的沉井基础施工相同。 3. 主要机具准备 （1） 机械设备：混凝土搅拌机、皮带输送机、插入式振动器、平板式振动器、自卸翻斗汽车、机动翻斗车、混凝土搅拌运输车和输送泵车（泵送混凝土用）、钢筋调直机、钢筋切割机、钢筋制弯机、电焊机、拖船、平板渡船、抓泥斗或吸泥机、冲击锥、空压机、绞车等。 （2） 主要工具：大小平锹、串筒、溜槽、胶皮管、混凝土卸料槽、吊斗、手推胶轮车、抹子。

6. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 （3） 沉井下沉前，应对施工设备采取有效的防护措施。 4. 作业条件准备 （1） 筑岛法作业条件准备 ① 施工的栈桥或浮桥已搭设完毕并验收合格。 ② 其他作业条件准备要求均与旱地上的沉井基础施工相同。

7. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 （2） 浮运法作业条件准备 ① 浮运沉井预制场已准备就绪，各节沉井已预制完毕，且已编号，并验收合格。 ② 浮运临时码头与栈桥已修建完毕并验收合格。 ③ 沉井预制场到浮运临时码头的道路已畅通。 ④ 浮运沉井的平板渡船和拖船已到位。

8. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 • 二、 水中下沉沉井施工方法与工艺流程 1. 施工方法 当基础处于水中时，沉井施工可采取筑岛法或浮运法，一般需根据水深、水流速度、施工设备及施工技术等条件选用。 2. 筑岛法施工工艺流程 定线搭设栈桥或浮桥→水中筑岛→平整夯实岛面→沉井基础定位放样→复验→材料见证取样、试配制混凝土→复试→铺设砂垫层→以后各道工序均与旱地上的沉井基础施工工艺相同。

9. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 3. 浮运法施工工艺流程场地及下水方案的确定→浮船定位或搭设支架平台→浮船或支架平台质量安全验收→沉井基础制作放样→复验→材料见证取样、试配制混凝土→复试→分节制作各节沉井并编号（沉井制作工艺与旱地上的沉井制作施工工艺相同）→对底节沉井进行水压试验→对各节沉井进行水密性检查→检查沉井浮运所经水域和就位处的河床→检查各种浮运设备→确定沉井悬浮接高时的初步定位位置→沉井的浮运→沉井运到墩位附近后的定位→浮运沉井接高→沉井在水中下沉和着床→复验→分仓水下浇灌混凝土→养护→循环挖土下沉沉井并接高至着床→以后的其他后续施工工艺均与旱地上的沉井下沉着床后的其他后续施工工艺相同。

10. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 3. 浮运法施工工艺流程场地及下水方案的确定→浮船定位或搭设支架平台→浮船或支架平台质量安全验收→沉井基础制作放样→复验→材料见证取样、试配制混凝土→复试→分节制作各节沉井并编号（沉井制作工艺与旱地上的沉井制作施工工艺相同）→对底节沉井进行水压试验→对各节沉井进行水密性检查→检查沉井浮运所经水域和就位处的河床→检查各种浮运设备→确定沉井悬浮接高时的初步定位位置→沉井的浮运→沉井运到墩位附近后的定位→浮运沉井接高→沉井在水中下沉和着床→复验→分仓水下浇灌混凝土→养护→循环挖土下沉沉井并接高至着床→以后的其他后续施工工艺均与旱地上的沉井下沉着床后的其他后续施工工艺相同。

11. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 • 三、 筑岛法沉井基础施工要点 1. 筑岛法的概念与砂岛的施工 （1） 筑岛法的概念 沉井位于河流可能被淹没的岸滩或施工水位不深的情况下，宜用筑岛法就地制作沉井，即先修筑人工砂岛，再在岛上进行沉井的制作和挖土下沉。 （2） 砂岛的类型与构造 ① 砂岛分为无围堰砂岛和有围堰砂岛两种。

12. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ② 无围堰砂岛应保证施工期水流受压缩后砂岛本身有足够的稳定性，一般用于水深不超过1～2 m，水流速度不大于表5.2.1规定时，砂岛边坡坡度宜为1∶1.75～1∶3，必要时可用草袋、卵石和竹笼、柴排等护坡。筑岛的尺寸应满足沉井制作及抽垫等施工的要求，且应在沉井周围设置不小于1.5 m宽的护道，如图5.2.1（a）所示。

13. 单元一 旱地上沉井基础工程施工 图5.2.1筑岛法（尺寸单位：m） (a) 草袋护坡砂岛；(b) 钢板桩围堰砂岛 ③ 当河水较深或流速超过表5.2.1的规定时，宜用钢板桩围堰筑砂岛，如图5.2.1(b）所示。

14. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ④ 有围堰砂岛的护道宽度可按下式计算，但不应小于1.5 m。 b≥Htan(45°-φ2)（5.1） 式中 b——护道宽度，m； H——砂岛高度，m； φ——筑岛土在饱水时的内摩擦角。 ⑤ 如实际采用的护道宽度b小于式(5.1)计算的值时，则应考虑沉井重力等对围堰所产生的侧压力的影响。

15. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 （3） 砂岛的施工要点 ① 筑岛材料应采用透水性好、易于压实的砂性土或碎石土等，且不应含有影响岛体受力及抽垫下沉的块体。筑岛时要边填边夯实。不得用黏土、淤泥、黄土等填筑。 ② 在斜坡上筑岛时应进行设计计算，并应有抗滑措施；在淤泥等软土上筑岛时，应将软土挖除，换填或采取其他加固措施。 ③岛面及地基承载力应满足设计要求；在施工期内，应采取必要的防护措施保证岛体的稳定，坡面、坡脚不应被水流冲刷损坏。 ④ 砂岛面有围堰时，应高出施工期间最高水位（包括浪高）至少0.5 m；无围堰时应高出0.75～1.0 m。

16. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 2. 筑岛法沉井基础施工要点 （1） 沉井的制作 ① 筑岛法沉井的制作宜在砂岛基本固结以后进行，以免在沉井制作期间产生不均匀变形。 ② 筑岛法沉井的制作工艺与施工要点均与旱地上的沉井制作工艺与施工要点相同。 （2） 沉井的下沉及后续施工工艺 筑岛法沉井的下沉及后续施工工艺均与旱地上的沉井下沉及后续施工工艺相同。

17. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 • 四、 浮运法沉井基础施工要点 1. 浮运法的适用范围与浮运沉井的类型 （1） 浮运法的适用范围 在深水河道中，当用筑岛法有困难或不经济时，可采用浮运沉井的方法进行施工。 （2） 浮运沉井的类型 ① 普通浮运沉井：是在普通沉井的刃脚处安装临时性不漏水的木底板，使其能浮于水中，就位后在井内灌水下沉，沉到河底后再拆除底板，如图5.2.2（a）所示。

18. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ② 空腹薄壁沉井：井壁可用钢筋混凝土、水泥钢丝网或钢壳制成，钢筋混凝土壁厚约10 cm，钢丝网水泥壁厚仅需3 cm，空腹中设置撑架，这样沉井重量大大减小有利于浮运，就位后向空腹中灌混凝土或水，即可下沉，如图5.2.2（b）所示。

19. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 图5.2.2浮运沉井结构 （a) 安装临时木底板；（b) 空腹薄壁沉井

20. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 2. 浮运沉井的施工要点 （1） 浮运沉井的制作 ① 浮运沉井的制作应根据沉井规模、河岸地形、设备条件等，进行技术经济比较，确定制作场地及下水方案。 ② 在浮船上或支架平台上制作沉井时，浮船、支架平台的承载力均应满足沉井制作的要求。 ③ 沉井在岸上或浮船上应分节编号预制，各节之间应考虑接井的连接锚固措施。 ④ 各节沉井的制作要求与质量控制均与旱地上的沉井制作要求与质量控制相同。

21. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 （2） 浮运沉井与就位 ① 沉井在浮运前应进行下列准备工作: a. 应制订专项施工技术方案，并应对沉井的定位系统以及浮运、就位的稳定性进行验算；当沉井的实际重力与设计重力不符时，应对其重新进行验算。各类浮运沉井在下水、浮运前，均应进行水密性检查，对底节尚应根据其工作压力进行水压试验，合格后方可下水。 b. 应对所经水域和沉井就位处的河床进行探查，所经水域应无妨碍浮运的水下障碍物，沉井就位处的河床应基本平整；必要时应进行河床冲淤变化和防护的数学模型分析计算或试验，并应对河床进行防护。

22. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 c. 应根据浮运沉井的具体情况确定相应的浮运设备。浮运前应对拖运、定位、导向、锚碇、潜水、起吊及排、灌水等相关设备设施进行检查。 d. 应掌握水文、气象和航运等情况，并应与海事或航道管理部门取得联系、相互配合，必要时宜在浮运及就位施工过程中进行航道管制。 ② 浮运沉井的底节可采用滑道、涨水自浮或直接起吊等方法下水，入水后，对其悬浮接高时的初步定位位置，应根据下水方法、沉井的结构形式、环境条件等情况综合分析确定。

23. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ③ 沉井的浮运、就位应符合下列规定： a. 沉井的浮运宜在气象和水文条件有利于施工时，以拖轮拖运或绞车牵引进行。对水深和流速大的河流，可在沉井两侧设置导向船增加其稳定性。在浮运、就位的任何时间内，沉井露出水面的高度均不应小于1 m，并应考虑预留防浪高度或采取防浪措施。 b. 就位前，应对所有缆绳、锚链、锚碇和导向设备进行检查调整，使就位工作能顺利进行，并应考虑水位涨落对锚碇的影响。布置锚碇体系时，应使锚绳受力均匀，并应采取适当措施避免导向船和沉井产生过大摆动或折断锚绳。

24. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ④ 沉井的浮运工艺是将预制好的沉井用滑道等方法将沉井放入水中，浮于水面上，最后拉运到墩位处。也可用船只浮运沉井，如图5.2.3所示。 图5.2.3 船只浮运沉井

25. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ⑤ 沉井运到墩位附近后的定位方法是：用小划艇将预先准备好的锚碇运至预定的锚位放入河中，在岸上用经纬仪根据小三角网法标定的墩位位置控制整个浮体（船及沉井）的移动，指挥船上的卷扬机松紧锚绳，使沉井准确就位，如图5.2.4所示。锚碇的重量及锚绳的粗细和拖入长度，应按整个浮体所受到的水力、风力的计算确定。

26. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 图5.2.4 沉井抛锚定位

27. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 （3） 浮运沉井的下沉与分仓水下浇灌混凝土 ① 浮运沉井在水中下沉时，应充分考虑风力、浮力、水流压力、波浪力、冰压力、漂浮物等对沉井的作用。 ② 浮运准确定位并接高后，应向井壁腔格内对称、均衡地灌水，使沉井迅速落到河床着床。 ③ 沉井在水中下沉和着床时，应随时监测由于沉井下沉的阻力和压缩流水断面后引起流速增大而造成的河床局部冲刷及因冲淤引起的土面高差，必要时可在沉井位置处采用卵、碎石垫填整平，改变河床上的粒径，减小冲刷深度，增加沉井着床后的稳定；或在着床后利用沉井弃土进行调整，但对沉井外的弃土地点应合理安排，避免对沉井形成偏压。

28. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ④ 沉井着床后应按预先编号的隔仓（图5.2.5所示），均匀对称地向井壁空腹内浇筑水下混凝土，以增加沉井重量。 图5.2.5 空腹沉井井壁隔仓示意图

29. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 ⑤ 在浮运、下沉沉井过程中，沉井顶到水面的高度均不得小于1 m。 （4） 沉井的下沉及后续施工工艺 ① 沉井着床并浇筑隔仓后，在土层中的下沉应符合旱地上沉井基础施工中的沉井下沉与着床的规定。 ② 浮运沉井在水上接高时，井顶露出水面的高度不应小于1.5 m，且在接高过程中，应采取措施保持沉井的入水深度不变；带气筒的浮运沉井，对气筒应加以防护。 ③ 沉井下沉并着床以后的其他后续施工工艺均与旱地上的沉井下沉并着床以后的其他后续施工工艺相同。

30. 单元二 水中下沉沉井基础工程施工 • 五、 水中下沉沉井的质量检验与质量标准 1. 质量检验质量检验要求与旱地上沉井基础施工质量检验要求相同。 2. 质量标准质量标准详见表5.1.4。

31. 本单元结束 谢谢大家!