杨宏伟

摘要：桥梁工程中常用沉井作为墩台的深基础。沉井是一种井筒状结构物，通常用混凝土或钢筋混凝土制成。其制造程序，一般是在墩位处先浇成井筒结构用以围水，而后在井孔中挖土，使沉井依靠自重下沉至设计标高，再用混凝土封底并用低标号混凝土或用砂砾石等回填井孔，并顶加封顶盖，遂成沉井基础，墩台即筑于其上。对于特殊结构的桥梁，运用新工艺、新技术、新设备、新材料的同时，必须有针对性地制定适当的安全预防措施，通过试验和检验后，证明可行才能使用。

关键词：沉井基础；桥梁工程；应用

沉井基础的优点是可以承受较大的荷载，基礎的整体性较强，而且其井壁既是基础的一部分，又是施工时防水和挡土设备，保证挖土的顺利进行，同时这种基础不需较复杂的施工机具，可全面开工。

一、沉井的类型及构造

1.沉井的类型。按制作材料分：混凝土沉井、钢筋混凝土沉井、竹钢筋混凝土沉井、钢沉井。按施工方法分：现浇预制沉井、浮运沉井。按沉井平面形状分：圆形沉井、矩形沉井、圆端形沉井等。按沉井立面形状分：竖直式、倾斜式、台阶式等。

2.沉井的构造。一般沉井构造上主要由井壁、刃脚、隔墙、井孔、凹槽、射水管、封底混凝土和顶盖板等构成。井壁是沉井的主体部分，形成沉井基础的外形尺寸，起其作用是：1）作为施工时的围堰，起挡土隔水作用；2）提供足够的重量用以克服阻力，顺利下沉；3）填心后作为墩台基础。因此，沉井外壁可做成台阶或斜坡面，用以减小井壁与周围土的摩阻力。沉井较高时，可根据施工要求分节下沉。刃脚是沉井井壁下端斜形部分，如刀刃状，故称刃脚。其作用是在沉井自重作用下易于切土下沉，同时又支撑沉井的作用。当沉井的长宽尺寸较大时，应在沉井内设置隔墙，以加强沉井的刚度，使井壁的挠曲应力减小。井孔是挖土排土的工作场所和通道。凹槽设在井孔下端近刃脚处，用以增强封底混凝土和井壁的联结强度。沉井至设计标高后，便浇筑封底混凝土。混凝土达到设计强度后，可从井孔中抽干水并填满混凝土或其它圬工材料。

二、沉井基础在桥梁工程中的应用

1.旱地施工。平整场地并浇筑底节沉井先平整场地，铺砂垫层（厚度20 ～ 50 cm），设垫木、立模和浇筑混凝土，在此，模板立得是否垂直，模板中心与沉井中心是否重合是保证沉井位置安装正确的关键，施工中应特别注意。拆除垫木沉井浇筑完毕，应待其混凝土强度达到受力要求后方可抽除垫木，挖土下沉。拆除垫木是一道很重要的工序，应对称均衡逐步进行，以免因拆除不当造成沉井倾斜或开裂。挖土下沉当检查沉井位置无误后方可挖土下沉。挖土工作应对称均匀地进行，以防沉井倾斜。沉井接高当沉井下沉到其上缘距地面只剩有1 m 左右时，可进行下一节沉井的接高工作，此时应停止挖土，并应校正检查沉井位置是否正确。沉井封底井底地基应进行检查，然后进行沉井封底与井孔填塞及浇筑顶盖等工作。沉井下沉至设计标高以上2m 前，应控制井内出土数量，注意调平沉井，防止沉井超沉。

2.水中施工。当基础处于水下时，可根据水深、流速、施工设备等条件确定采用筑岛法或者浮运法。水流速度不大时可以用水中筑岛的方法，即先修筑人工砂岛，再在岛上进行沉井的制作和挖土下沉。筑岛前，清理河床上淤泥和软土等承载力较弱的土层，筑岛多采用砾石粗砂等易于压实、透水性好的材料，切不可用粉砂黄土。另外，筑岛应尽可能选在河流的枯水季节，这样不仅可以减小筑岛的填方量，还能降低造价，确保安全。筑岛完成后，就营造了旱地施工条件，之后施工方法与旱地施工相同。在深水中修筑沉井，当筑岛法不经济，施工也困难，可采用浮运法施工。采用浮运法时，沉井在旱地做成空体结构，利用在岸边铺成的滑道滑入水中，然后用绳索牵引或船只拖运到设计墩位。再逐步用混凝土或水灌入空体内增加自重，使其徐徐沉入河底，按不排水挖土下沉。或依靠在悬浮状态下接长沉井及填充混凝土使它逐步下沉，这时每个步骤都要保证沉井本身足够的稳定性。

3.沉井下沉的助沉和纠偏。在沉井下沉过程中，由于井壁摩擦力太大，超过了沉井的重量，会导致下沉困难。因此，可采用压重或排水、井壁外饱水降低摩擦力、炮震法助沉。压重或排水：在井顶搭设平台压重，或在井孔中强制性排水降低井孔内的水位而相对增加自重，使沉井下沉。井壁外饱水降低摩阻力：在上部尽可能贴着井壁挖深槽，在槽中沿井壁插管均匀射水，达到降低摩阻力助沉的目的。在井底放适量炸药，引爆后产生震动力，减小刃脚下土的反力和井壁上土的摩擦力，增加下沉的冲击力，迫使沉井下沉。沉井在施工过程中总会发生一些偏斜，所以要随时观测沉井下沉的位置和方向，发生较大偏差时应当及时进行详细的检查分析，针对产生偏差的原因采取合适的措施，纠正偏差。公路桥涵施工技术规范中规定，沉井沉至设计标高时，底面、顶面中心与设计中心的偏差应符合设计要求，当设计无要求时，其允许偏差纵横方向为沉井高度的1/50（包括因倾斜而产生的位移）。对于浮式沉井，允许偏差值可增加250mm，即1/50H+250mm。沉井的最大倾斜度为1/50。矩形、圆端形沉井的平面扭转角偏差，就地制作的沉井不得大于1°，浮式沉井不得大于2°。一般采用偏侧除土的方法，即除去刃脚较高一侧的土，在刃脚较低的一侧加撑支垫。先偏侧除土，使沉井底面中心向墩位设计中心倾斜，随后均匀除土，使沉井底中心线下沉至设计中线，然后再对偏侧除土扶正。沉井中心位置符合要求但是水平角度扭转时，可在对角线两角除土，在另外两角填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐步纠正扭转角度。

4.沉井施工中的注意事项。施工前应对沉井周围的构造物，施工设备、渡船联络等制订好可靠的措施，确保施工安全。沉井的偏斜在整个施工过程中是经常发生的，多数是因为井下挖土不均匀而引起的，因此必须随时进行观测，在接高沉井或在沉井下沉至最后阶段时要重点观测，发现倾斜或位移应及时纠正。纠正的方法一般采用一侧除土，偏压重物或顶部施加水平力等方法；当发生较大偏斜时，首先要摸清情况，分析原因，方能对症下药。该项工作往往不是经过一次所能奏效的，需要进行反复调整。克服下沉困难的办法。当井壁与土间摩阻力过大，沉井无法在自重作用下下沉时，可根据具体情况分别采用以下措施：继续接高沉井或在沉井上加重，增加沉井自重，迫使继续下沉。旱地施工时，可挖去沉井外围一定深度的土，减少井壁摩阻力；水中施工时，可抽去井孔内一部分水，以减少沉井浮力，增大沉井下沉重量。沉井制作时力求外壁光滑，以减少与土壤的摩阻力，有条件时可采用外部射水破坏土壤摩阻力或用泥浆润滑套减少摩阻力以助下沉。沉井基础在桥梁工程墩台深基础中有着广泛的应用，因此，对于桥梁工作者来说，了解并掌握沉井的构造、施工方法以及纠偏措施具有重要的意义。

结 语

桥梁的地基处理是一个十分复杂的体系，要根据具体的地质条件合理的选择处理方法，在处理过程中还需要综合考虑桥梁对地基要求、建筑结构类型和基础型式、周围环境条件、材料供应情况、施工条件因素。

参考文献

[1]卢成. 湿陷性黄土地区桥梁深桩基施工技术优化. 铁道建筑技术，2018（12）：5 - 8.

[2]何新民. 峭壁地段深孔桩基施工方法. 科技信息，2018（25）.

（作者单位：中铁九局集团第七工程有限公司）