沉井法
| 沉井法 |
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沉井法 是在土層開挖前,在井筒設計位置，把預先制好的一段6~7 m 長的整體井壁，靠自重局部沉人土中，然後在它的掩護下,邊掘進邊下沉,相應砌築井壁,通常稱為普通沉井法。隨着沉井深度的增加，井壁與井幫的摩擦 阻力增加，下沉深度受到限制，一般只能下沉20~30 m。
基本信息
中文名 沉井法 [1]
外文名 open-caisson method
別名 沉箱鑿井法
最深井 192.5m
學科 坑探工程
創立時間 1958年
基本信息
學科:坑探工程
詞目:沉井法
英文:open-caisson method
簡介
在地面下沉預製井筒的施工方法。在井口位置，預製好沉井刃腳和一段井壁，邊掘邊沉,再在地面澆築,接長井壁，繼續下沉。此法開始多用於水利工程，工藝簡單，通常採用磚井壁，人工挖掘，自重下沉。沉井深度一般僅20m左右。1839年法國創造了壓氣沉井法,因下沉深度有限，並有損工人健康，到20世紀50年代漸被淘汰。1894年德國創造了淹水沉井法。1944年日本向沉井壁後施放壓縮空氣，減少井壁與土層的摩擦阻力獲得成功。1952年匈牙利和瑞士創造了觸變泥漿液體減阻的新方法。中國於1958年創造了震動沉井法;1969年起採用壁後泥漿淹水沉井，建成了30多個井筒，最深井達192.5m。
沉井結構
由套井、井壁和刃腳三部分組成。套井(即鎖口)是靠近地表預先作好的一段大於沉井外徑1.5m左右的井筒，用以保護井口，安設導向裝置和貯存減阻材料。沉井井壁就是井筒的永久井壁，應有足夠的強度，並滿足下沉所需的重量。一般為鋼筋混凝土結構，壁厚1m左右，隨沉井下沉不斷在井口澆築接長。刃腳位於沉井井壁最下端，多用鋼材製造，刃尖角通常為 30°，刃腳高3m，刃腳外半徑比井壁外半徑大100~300mm，以便下沉後在井壁四周形成一個環形空間。
施工時沉井利用鋼刃腳插入土層，工作面不斷破土排渣，依靠井壁自重不斷下沉，當沉井刃腳達到基岩後，即行封底與壁後注漿固井。
沉井法分類
按井內淹水與否分為不淹水沉井和淹水沉井兩種。淹水沉井又分壁後泥漿淹水沉井和壁後施放壓氣淹水沉井。按井壁下沉動力可分為自重沉井和加載沉井。後者又分為震動沉井和壓水沉井。
不淹水沉井 在沉井內排水，工人在井底工作面掘進。除井壁在地面澆築、隨掘進隨下沉外，其他工序和普通鑿井法相同。由於排水造成井內外壓力不平衡，下沉深度受到限制，本法不宜在湧水大、流砂層厚的表土層採用。
淹水沉井
特點是:井內淹水，保持井內外壓力平衡，可防止涌砂冒泥;壁後灌注減阻介質;掘進與排渣均在水下完成;一般採用水槍或鑽機破土、壓氣排液器排渣。該法工藝較簡單，需用設備少,機械化程度高,工人不下井，作業條件好，成本較低，除礫卵石層外，一般均可採用。但由於量測和糾偏技術尚未完全解決，沉井下沉速度和偏斜程度較難掌握，往往影響工期。
壁後泥漿淹水沉井 在整個施工過程中保持井筒內淹水水位高於地下水位 1~2m。在沉井壁後環形空間灌注觸變泥漿，它是以膨潤土為主要原料，加水和化學處理劑(鹼、羧甲基纖維素)混合攪拌而成的一種液態減阻材料，其特性是靜止時為不易流動的凝膠狀態，攪動時變成易於流動的溶膠狀態。通過埋設在井壁內的管路，將觸變泥漿灌注在沉井壁後的環形空間內，把井壁和地層隔開，藉助泥漿柱壓力，維護土層穩定，防止塌陷並可在沉井下沉時減少沉井外壁的摩擦阻力。用觸變泥漿減阻，經濟效益較好;但在恢復井壁與土層的固着力和保證泥漿護壁的可靠性方面，還有待研究改進。
壁後壓氣淹水沉井 在沉井外壁上，按壓縮空氣可能克服的作用面積，預留氣龕，在氣龕底部設噴氣小孔與井壁內的壓氣管路相連，構成施放壓氣的通道。沉井需下沉時，按施工的要求壓力依次打開管路閥門，壓氣由噴氣孔噴出,沿井壁外圍擴散上升,形成一個空氣帷幕，減少周邊的摩擦阻力，促使井筒下沉(見圖)。該法可控制施放壓氣的時間，有利於控制井筒偏斜。日本用本法施工，最深沉井達200.3m，偏斜僅為0.1%。 沉井法
震動沉井
在預製的薄壁長段井筒上部裝有井帽，在其上安置震動機，帶動井筒震動，加大井筒的下沉力，並促使井壁四周土壤液化,減少沉井周邊的摩擦阻力,加快下沉速度。本法由建橋工程使用的震動管柱法移植而來，自1958年起，在中國淮北礦區用該法相繼建成了十多個井筒，優點是機械化程度高，成井速度快，成本低。由于震動機的加載有一定限度，在遇到礫卵石層時，井壁容易斷裂，且地面及井筒周圍受震動影響，適用條件受到限制。
壓水沉井 加載沉井的另一種形式，在沉井刃腳上增設傘形鋼結構底罩,把井筒和刃腳隔開，傘上灌水,增加荷載。傘下作為破土排渣的空間，破土使用五組裝在刃腳四周斜面處和傘頂部的固定水槍，泥渣水自傘頂中心的排渣管排出。本法在中國開灤建井工程處首次試用，下沉深度達30.1m。
參考來源