沉井是一柱体形井筒状的结构物.它利用人工或机械方法清除井孔内的土石,依靠自身质量或主要依靠自身质量克服井壁摩阻力后逐节下沉至设计标高,再浇筑混凝土封底并填塞井孔,成为一个整体基础(图5．1).1968年12月竣工的南京长江大桥,1999年竣工的江阴长江大桥就采用了沉井基础.
沉井的特点是埋置深度可以很大(如日本采用壁外喷射高压空气施工,井深超过200m),没有理论上的限制;整体性强,稳定性好,具有较大的承载面积,能承受较大的垂直和水平荷载.另外,沉井既可作为基础,又可作为施工时的挡土和挡水围堰构造物,施工工艺简便,技术稳妥可靠,无须特殊专业设备,并可作为补偿性基础,避免过大沉降,保证基础稳定性.因此,沉井在深基础或地下结构中应用较为广泛,如可作为桥梁墩台基础、地下泵房、水池、油库、矿用竖井、大型设备基础,高层和超高层建筑物基础等.
图5．1 沉井下沉及沉井基础示意图
(a)沉井下沉示意图;(b)沉井基础示意图
沉井基础的缺点是施工工期较长;对于粉、细砂类土,在井内抽水时易发生流沙现象,造成沉井倾斜;沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井底岩层表面时会造成倾斜过大,也会增加施工的难度,使得沉井基础的稳定性不好.上述情况应尽量避免采用沉井基础.是否选用沉井基础,要对地质条件进行详细勘察,并根据经济合理、施工可行的原则进行分析比较后确定.一般在下列情况可以采用沉井基础:
(1)上部荷载较大,稳定性要求高.而且表层地基土的容许承载力不足.一定深度下有较好的持力层,不宜采用扩展基础;沉井基础和其他深基础相比在经济上较为合理(如南京长江大桥).
(2)在深水大河或山区河流中,土层虽然好,但河流冲刷作用大或土层内卵石较大,不利于桩基施工,此时可采用沉井基础.
(3)岩层表面较平坦且覆盖层较薄,但河水较深,采用扩展基础围堰有困难时,可采用浮运沉井.
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