沉井沉箱設(shè)計(jì)、施工及實(shí)例

前言

　　采用邊排土邊下沉，或直接設(shè)置于水中等手段，把井筒、箱體沉人地下和水中，分別稱為陸地沉井、沉箱和水中沉井、沉箱，相應(yīng)的施工方法分別稱為陸地沉井、沉箱工法和水中沉井、沉箱工法。沉井、沉箱的優(yōu)點(diǎn)是軀體剛度大、斷面可大可小、承載力大、抗?jié)B能力強(qiáng)、耐久性好、抗震性好、施工占地面積小、成本低、可靠性好、適用土質(zhì)范圍寬、施工深度深（可達(dá)100m），特別是沉箱工法對(duì)大深度施工有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。理論、實(shí)踐都證明，沉箱是目前所有基礎(chǔ)工法對(duì)周圍地層影響最小的一種工法?！　∮捎诔辆?、沉箱具有上述優(yōu)點(diǎn)，故沉井、沉箱在交通領(lǐng)域（如各種大中型橋梁基礎(chǔ)、立體交叉地下道、磁懸浮交通基礎(chǔ)等）；隧道領(lǐng)域（如盾構(gòu)隧道、頂管隧道的臨時(shí)工作井、永久性通風(fēng)井等）；水利設(shè)施領(lǐng)域（如港口基礎(chǔ)、護(hù)堤基礎(chǔ)、水閘基礎(chǔ)、集裝箱碼頭、防浪堤、船塢、地下河、地下壩等）；電力設(shè)施領(lǐng)域（如電站基礎(chǔ)、地下變電站、送電鐵塔基礎(chǔ)、火力發(fā)電地下貯油罐、地下LNG貯罐等）；市政工程領(lǐng)域（如地下沉淀池、污水處理深層曝氣槽、地下蓄水池、地下防空洞、地下泵站、地下垃圾處理場(chǎng)等）；大型地下深層建筑（如大型超高層建筑物基礎(chǔ)、地下停車場(chǎng)、地下商業(yè)街等）；其他領(lǐng)域（如核料、放射性物質(zhì)貯存庫(kù)，冶金高爐基礎(chǔ)，礦井及各種重型設(shè)備基礎(chǔ)等），有著極為廣泛的應(yīng)用。　　就沉井工法而言，以往的自沉工法因只適于軟地層、沉沒(méi)深度不深、易傾斜、成本高等弊病，20世紀(jì)90年代以來(lái)施工數(shù)量銳減。取而代之的是壓沉沉井工法、水中反鏟自動(dòng)化沉井工法（SOCS工法）、自由擴(kuò)縮挖掘式硬地層自動(dòng)化沉井工法、并聯(lián)射流水中自動(dòng)挖掘工法等成本低、質(zhì)量高、工期短、適于軟硬地層的合理化工法?！　∧壳暗某料涔しㄏ抵笁簹獬料涔し?。該工法的基本原理是向沉箱下部的作業(yè)室內(nèi)壓送與地下水壓相當(dāng)?shù)膲嚎s空氣，抑制地下水以實(shí)現(xiàn)干挖。目前該工法已進(jìn)入無(wú)人化時(shí)代，即地表遙控?zé)o人自動(dòng)化挖掘工法進(jìn)入推廣普及階段，完全無(wú)人化工法進(jìn)入完善階段?！　∷谐辆⒊料涔しㄊ窃陉懙厣现谱鞒辆?、沉箱的整個(gè)軀體（即井筒或箱體），然后把軀體用臺(tái)船（或拖船、吊船）運(yùn)至沉設(shè)地點(diǎn)，設(shè)置到水中的工法。該工法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的大斷面、大深度化（目前已有深70m、直徑80m的水中沉井的成功施工實(shí)例），質(zhì)量可靠、工期短。

內(nèi)容概要

本書(shū)全面系統(tǒng)地闡述近年推出的沉井、沉箱新工法(重點(diǎn)是低成本無(wú)人自動(dòng)化工法)，新技術(shù)(信息化遙控施工監(jiān)測(cè)技術(shù))及大量工程實(shí)例。全書(shū)理論聯(lián)系實(shí)際，突出一個(gè)“新”字。本書(shū)對(duì)大型橋梁基礎(chǔ)、都市立交地下道、盾構(gòu)和頂管隧道工作井、永久通風(fēng)井、超高建筑物基礎(chǔ)、港口基礎(chǔ)、護(hù)堤基礎(chǔ)、水閘基礎(chǔ)、集裝箱碼頭、船塢、地下壩、地下河、地下電站、地下油罐、地下氣罐、地下蓄水池、防空洞、地下垃圾場(chǎng)、大型地下停車場(chǎng)、地下商業(yè)街、冶金高爐及重型設(shè)備基礎(chǔ)等建設(shè)工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、管理均有較大的借鑒價(jià)值和指導(dǎo)意義?！　”緯?shū)可作為上述行業(yè)廣大科研人員、設(shè)計(jì)人員、監(jiān)理人員及高校廣大師生的業(yè)務(wù)參考書(shū)。

書(shū)籍目錄

第1章　概述　1.1　沉井與沉箱的定義、特點(diǎn)及用途　1.2　沉井與沉箱概述　　1.2.1　分類　　1.2.2　構(gòu)造　　1.2.3　設(shè)計(jì)計(jì)算原則　　1.2.4　施工簡(jiǎn)介　　1.2.5　沉井與沉箱工法的優(yōu)缺點(diǎn)比較　1.3　沉井、沉箱工法進(jìn)展概況　　1.3.1　沉井工法進(jìn)展概況　　1.3.2　沉箱工法進(jìn)展概況　　1.3.3　展望　1.4　對(duì)我國(guó)開(kāi)發(fā)沉井、沉箱工法的一點(diǎn)膚淺看法　　1.4.1　設(shè)計(jì)方法的合理化　　1.4.2　施工方法的開(kāi)發(fā)課題第2章　施工前的勘察工作　2.1　土質(zhì)勘察　　2.1.1　目的　　2.1.2　勘察程序　2.2　鉆探與取樣　　2.2.1　鉆探　　2.2.2　取樣　2.3　室內(nèi)土質(zhì)試驗(yàn)　　2.3.1　土的物理特性試驗(yàn)　　2.3.2　土的力學(xué)特性試驗(yàn)　2.4　土質(zhì)原位試驗(yàn)概述　　2.4.1　原位試驗(yàn)的分類及各國(guó)的利用狀況　　2.4.2　原位試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)　2.5　標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)　　2.5.1　概述　　2.5.2　SPT的機(jī)理　　2.5.3　影響N值精度的因素及N值修正　　2.5.4　SPT自動(dòng)化裝置　　2.5.5?、糁蹬c土質(zhì)參數(shù)的關(guān)系　2.6　靜力觸探　　2.6.1　概述　　2.6.2　靜力觸探試驗(yàn)　　2.6.3　記憶式三功能靜力觸探儀　　2.6.4　孔內(nèi)靜力觸探貫入試驗(yàn)裝置　　2.6.5　觸探結(jié)果的資料整理　　2.6.6　成果應(yīng)用　2.7　膨脹計(jì)　　2.7.1　裝置和試驗(yàn)概況　　2.7.2　原位變形特性的評(píng)述　　2.7.3　膨脹計(jì)的應(yīng)用　2.8　旋轉(zhuǎn)觸探法　　2.8.1　概述　　2.8.2　1／PT法的基本原理　　2.8.3　多刃鉆頭RPT試驗(yàn)　　2.8.4　RPT實(shí)用機(jī)介紹　　2.8.5　RPT實(shí)用機(jī)的適用性試驗(yàn)　　2.8.6　現(xiàn)場(chǎng)適用的舉例　2.9　聲波成像地層評(píng)價(jià)技術(shù)　　2.9.1　推出聲波成像評(píng)價(jià)地層特性的意義　　2.9.2　聲波成像　　2.9.3　現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用結(jié)果的討論　2.10　地下水調(diào)查　　2.10.1　地下水位的測(cè)定　　2.10.2　鉆孔滲水試驗(yàn)　　2.10.3　對(duì)流滲水試驗(yàn)　　2.10.4　抽水試驗(yàn)…　2.11　環(huán)境勘察　　2.11.1　探測(cè)地下管道及埋設(shè)物體的必要性　　2.11.2　無(wú)損探測(cè)法　　2.11.3　電磁感應(yīng)法　　2.11.4　地下雷達(dá)法　　2.11.5　電磁感應(yīng)與地下雷達(dá)的并用法第3章　抗震設(shè)計(jì)計(jì)算　3.1　地震及抗震設(shè)計(jì)的技術(shù)用語(yǔ)　　3.1.1　地震基本知識(shí)介紹　　3.1.2　技術(shù)用語(yǔ)　　3.1.3　慣性力　……第4章　沉井工法及實(shí)例第5章　沉箱工法第6章　水中沉井工法第7章　測(cè)量傳感器及特殊測(cè)量設(shè)備第8章　施工事故及應(yīng)急措施第9章　沉井、沉箱施工對(duì)周圍環(huán)境的影響 參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.3.3展望　　1.大口徑沉井、沉箱施工成本降低　　（1）預(yù)制化的深入開(kāi)發(fā)　　時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)是節(jié)能、快速施工，預(yù)制化是實(shí)現(xiàn)上述目的最確實(shí)的途徑?！　【统辆⒊料涠?，隨著自動(dòng)化、無(wú)人化挖、排土技術(shù)的進(jìn)步，可以說(shuō)沉井、沉箱的構(gòu)筑作業(yè)時(shí)間已經(jīng)趨近極限，進(jìn)一步縮短工期不太容易。所以縮短工期、降低成本的唯一途徑是井筒的預(yù)制化。盡管現(xiàn)階段預(yù)制化工程的比例有所增加，但今后還應(yīng)在確保性能質(zhì)量的前提下，積極推廣預(yù)制化技術(shù)（特別是大口徑預(yù)制化技術(shù)）的開(kāi)發(fā)?！　。?）新材料的應(yīng)用選用具有密度小、高強(qiáng)度、高耐久性等特點(diǎn)的高韌性混凝土，和超輕型混凝土與超高強(qiáng)度鋼筋的組合制作大口徑沉井、沉箱，可使沉井、沉箱的材料費(fèi)、施工費(fèi)降低?！　。?）鋼管、混凝土混合型構(gòu)造沉井、沉箱的開(kāi)發(fā)　　因?yàn)榻档痛罂趶酱笊疃瘸辆⒊料涫┕こ杀镜年P(guān)鍵因素是選擇節(jié)能化和快速化的施工方法。以往沉井、沉箱構(gòu)筑中的鋼筋組裝和混凝土澆筑作業(yè)的工期較長(zhǎng)也是成本高的一個(gè)因素。采用鋼管、混凝土混合構(gòu)造時(shí)，經(jīng)驗(yàn)證明工期可縮短，故可導(dǎo)致成本下降?！　?.沉井、沉箱用途形式的擴(kuò)大化　　（1）超長(zhǎng)大橋基礎(chǔ)目前橫斷海峽道路的工程與日俱增。為滿足這一需求研究推出的高抗震性的大水深（80-100m）成本低的新的海中基礎(chǔ)形式，即雙塔形基礎(chǔ)和在增強(qiáng)剛性的鋼板間填充密實(shí)高流動(dòng)性混凝土的夾層結(jié)構(gòu)的混合型沉箱基礎(chǔ)（見(jiàn)圖1.3.4），在不久的將來(lái)必將得以應(yīng)用?！　。?）超大型地下設(shè)施　　大型天然液化氣貯氣罐，發(fā)電站、污水處理、地下停車場(chǎng)等設(shè)施開(kāi)發(fā)需求，水平斷面面積10000m。的超大型沉井、沉箱的開(kāi)發(fā)也勢(shì)在必行?！　。?）地下河、地下壩　　目前在大都市采用建造10萬(wàn)m3以上的地下河（示意圖見(jiàn)圖1.3.5）防止發(fā)生水災(zāi)的社會(huì)需求較多。對(duì)于地域狹窄，構(gòu)造物密集的情形而言，利用隧道形式的沉箱建造地下河，從成本上講較為有利。這也是沉箱用途的新擴(kuò)展。

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