沉箱鑿井法

就沉井的使用材料分，有木沉井，磚、石沉井，混凝土沉井，鋼筋混凝土沉井和鋼沉井等。木沉井用木材較多，現(xiàn)很少采用。磚、石沉井過去多用于中小橋梁?，F(xiàn)在常用的是鋼筋混凝土沉井，或底節(jié)為鋼筋混凝土，上節(jié)為混凝土的沉井。鋼沉井多用于大型工程浮運(yùn)的沉井。

沉井的井壁可作成豎直形、臺(tái)階形或斜坡形。斜坡形雖可減少周圍的摩阻力，但下沉過程中容易傾斜；臺(tái)階形便于加高井壁。沉井的內(nèi)部可根據(jù)需要作隔墻，劃分成幾個(gè)取土井，但取土井必須對(duì)稱設(shè)置，以利均衡挖土或糾正偏斜；取土井尺寸，須能容納機(jī)械挖土斗自由上下。如中國九江長(zhǎng)江大橋采用圓沉井，直徑20米，內(nèi)設(shè)9個(gè)井孔，中孔直徑5.5米，8個(gè)邊孔直徑3.8米；日本本（州）四（國）聯(lián)絡(luò)橋的南北備贊瀨戶橋7A號(hào)墩沉井，橋軸方向長(zhǎng)75米，橫跨方向59米，高55米，中間設(shè)縱橫向隔墻，是當(dāng)前世界大型沉井之一。

在地面下沉預(yù)制井筒的施工方法。在井口位置，預(yù)制好沉井刃腳和一段井壁，邊掘邊沉,再在地面澆筑,接長(zhǎng)井壁，繼續(xù)下沉。此法開始多用于水利工程，工藝簡(jiǎn)單，通常采用磚井壁，人工挖掘，自重下沉。沉井深度一般僅20m左右。1839年法國創(chuàng)造了壓氣沉井法,因下沉深度有限，并有損工人健康，到20世紀(jì)50年代漸被淘汰。1894年德國創(chuàng)造了淹水沉井法。1944年日本向沉井壁后施放壓縮空氣，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(chuàng)造了觸變泥漿液體減阻的新方法。中國于1958年創(chuàng)造了震動(dòng)沉井法；1969年起采用壁后泥漿淹水沉井，建成了30多個(gè)井筒，最深井達(dá)192.5m。

由套井、井壁和刃腳三部分組成。套井(即鎖口)是靠近地表預(yù)先作好的一段大于沉井外徑1.5m左右的井筒，用以保護(hù)井口，安設(shè)導(dǎo)向裝置和貯存減阻材料。沉井井壁就是井筒的永久井壁，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，并滿足下沉所需的重量。一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚1m左右，隨沉井下沉不斷在井口澆筑接長(zhǎng)。刃腳位于沉井井壁最下端，多用鋼材制造，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，以便下沉后在井壁四周形成一個(gè)環(huán)形空間。

施工時(shí)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(dāng)沉井刃腳達(dá)到基巖后，即行封底與壁后注漿固井。

分排水和不排水下沉兩種，在軟弱土層中須采用不排水下沉，以防涌砂和外周邊土坍陷，造成沉井傾斜及位移，必要時(shí)采取井內(nèi)水位略高于井外水位的施工方法。出土機(jī)械可使用抓土斗、空氣吸泥機(jī)、水力吸泥機(jī)等。近代各國發(fā)展用錨樁及千斤頂將沉井壓下的方法。此外，還有用大直徑鉆機(jī)在井底鉆挖的方法，如日本在圓形沉井內(nèi)采用臂式旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)，在硬粘土層內(nèi)開挖，直徑可達(dá)11米，由沉井外的電視機(jī)反映操作情況及下沉速度。

沉井到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，一般用水下混凝土封底。井孔是否填充，應(yīng)根據(jù)受力或穩(wěn)定要求決定，可填砂石或混凝土，但在低于凍結(jié)線0.25米以上的部分,應(yīng)用混凝土或圬工填實(shí)。沉井基礎(chǔ)的最后一道工序是灌筑頂蓋。

沉箱法(caisson method)是一種在地下水位以下，施工時(shí)將壓縮空氣送入形似有頂蓋的沉井的沉箱內(nèi)部排開地下水，在沉箱內(nèi)干土上進(jìn)行挖土施工，并通過特殊的裝置井運(yùn)土的方法。

在沉箱自重加荷重作用下，沉箱逐步下沉，至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，用混凝土填實(shí)工作室，即為沉箱基礎(chǔ)。

1891年詹天佑在灤河鐵路大橋筑墩施工即采用了“壓氣沉箱法”，解決了英、日、德工程師打樁法無法建設(shè)橋墩的問題。

1937年茅以升發(fā)明了現(xiàn)代沉箱法（並在中國率先使用）用于錢塘江大橋橋墩建設(shè)。

中文名稱

特殊鑿井法

英文名稱

special shaft sinkingmethod

定　　義

在不穩(wěn)定或含水量很大的地層中，采用非鉆爆法的特殊技術(shù)與工藝的鑿井方法。

應(yīng)用學(xué)科

煤炭科技（一級(jí)學(xué)科），礦井建設(shè)（二級(jí)學(xué)科），井巷掘進(jìn)（三級(jí)學(xué)科）

前言

1 沉箱工法概述

1.1 沉箱定義與分類

1.2 開口沉箱工法

1.2.1 工法概述

1.2.2 開口沉箱中的挖排土

1.3 氣壓沉箱工法

1.3.1 工法概述

1.3.2 氣壓沉箱工法與開口沉箱工法的比較

2 氣壓沉箱工法的發(fā)展歷程

2.1 氣壓沉箱的雛形一一潛水鐘

2.2 工法的誕生

2.2.1 氣壓挖掘工法的起源

2.2.2 19世紀(jì)美國的大型橋梁基礎(chǔ)

2.2.3 19世紀(jì)歐洲的沉箱工程