沉井沉箱設計、施工及實例

前言

　　采用邊排土邊下沉，或直接設置于水中等手段，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)點是軀體剛度大、斷面可大可小、承載力大、抗?jié)B能力強、耐久性好、抗震性好、施工占地面積小、成本低、可靠性好、適用土質范圍寬、施工深度深（可達100m），特別是沉箱工法對大深度施工有著得天獨厚的優(yōu)勢。理論、實踐都證明，沉箱是目前所有基礎工法對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，故沉井、沉箱在交通領域（如各種大中型橋梁基礎、立體交叉地下道、磁懸浮交通基礎等）；隧道領域（如盾構隧道、頂管隧道的臨時工作井、永久性通風井等）；水利設施領域（如港口基礎、護堤基礎、水閘基礎、集裝箱碼頭、防浪堤、船塢、地下河、地下壩等）；電力設施領域（如電站基礎、地下變電站、送電鐵塔基礎、火力發(fā)電地下貯油罐、地下LNG貯罐等）；市政工程領域（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、地下垃圾處理場等）；大型地下深層建筑（如大型超高層建筑物基礎、地下停車場、地下商業(yè)街等）；其他領域（如核料、放射性物質貯存庫，冶金高爐基礎，礦井及各種重型設備基礎等），有著極為廣泛的應用。　　就沉井工法而言，以往的自沉工法因只適于軟地層、沉沒深度不深、易傾斜、成本高等弊病，20世紀90年代以來施工數(shù)量銳減。取而代之的是壓沉沉井工法、水中反鏟自動化沉井工法（SOCS工法）、自由擴縮挖掘式硬地層自動化沉井工法、并聯(lián)射流水中自動挖掘工法等成本低、質量高、工期短、適于軟硬地層的合理化工法。　　目前的沉箱工法系指壓氣沉箱工法。該工法的基本原理是向沉箱下部的作業(yè)室內壓送與地下水壓相當?shù)膲嚎s空氣，抑制地下水以實現(xiàn)干挖。目前該工法已進入無人化時代，即地表遙控無人自動化挖掘工法進入推廣普及階段，完全無人化工法進入完善階段?！　∷谐辆?、沉箱工法是在陸地上制作沉井、沉箱的整個軀體（即井筒或箱體），然后把軀體用臺船（或拖船、吊船）運至沉設地點，設置到水中的工法。該工法的最大優(yōu)點是可以實現(xiàn)基礎的大斷面、大深度化（目前已有深70m、直徑80m的水中沉井的成功施工實例），質量可靠、工期短。

內容概要

本書全面系統(tǒng)地闡述近年推出的沉井、沉箱新工法(重點是低成本無人自動化工法)，新技術(信息化遙控施工監(jiān)測技術)及大量工程實例。全書理論聯(lián)系實際，突出一個“新”字。本書對大型橋梁基礎、都市立交地下道、盾構和頂管隧道工作井、永久通風井、超高建筑物基礎、港口基礎、護堤基礎、水閘基礎、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、大型地下停車場、地下商業(yè)街、冶金高爐及重型設備基礎等建設工程項目的設計、施工、管理均有較大的借鑒價值和指導意義。　　本書可作為上述行業(yè)廣大科研人員、設計人員、監(jiān)理人員及高校廣大師生的業(yè)務參考書。

書籍目錄

第1章　概述　1.1　沉井與沉箱的定義、特點及用途　1.2　沉井與沉箱概述　　1.2.1　分類　　1.2.2　構造　　1.2.3　設計計算原則　　1.2.4　施工簡介　　1.2.5　沉井與沉箱工法的優(yōu)缺點比較　1.3　沉井、沉箱工法進展概況　　1.3.1　沉井工法進展概況　　1.3.2　沉箱工法進展概況　　1.3.3　展望　1.4　對我國開發(fā)沉井、沉箱工法的一點膚淺看法　　1.4.1　設計方法的合理化　　1.4.2　施工方法的開發(fā)課題第2章　施工前的勘察工作　2.1　土質勘察　　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　室內土質試驗　　2.3.1　土的物理特性試驗　　2.3.2　土的力學特性試驗　2.4　土質原位試驗概述　　2.4.1　原位試驗的分類及各國的利用狀況　　2.4.2　原位試驗的優(yōu)缺點　2.5　標準貫人試驗　　2.5.1　概述　　2.5.2　SPT的機理　　2.5.3　影響N值精度的因素及N值修正　　2.5.4　SPT自動化裝置　　2.5.5?、糁蹬c土質參數(shù)的關系　2.6　靜力觸探　　2.6.1　概述　　2.6.2　靜力觸探試驗　　2.6.3　記憶式三功能靜力觸探儀　　2.6.4　孔內靜力觸探貫入試驗裝置　　2.6.5　觸探結果的資料整理　　2.6.6　成果應用　2.7　膨脹計　　2.7.1　裝置和試驗概況　　2.7.2　原位變形特性的評述　　2.7.3　膨脹計的應用　2.8　旋轉觸探法　　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　　2.8.4　RPT實用機介紹　　2.8.5　RPT實用機的適用性試驗　　2.8.6　現(xiàn)場適用的舉例　2.9　聲波成像地層評價技術　　2.9.1　推出聲波成像評價地層特性的意義　　2.9.2　聲波成像　　2.9.3　現(xiàn)場實用結果的討論　2.10　地下水調查　　2.10.1　地下水位的測定　　2.10.2　鉆孔滲水試驗　　2.10.3　對流滲水試驗　　2.10.4　抽水試驗…　2.11　環(huán)境勘察　　2.11.1　探測地下管道及埋設物體的必要性　　2.11.2　無損探測法　　2.11.3　電磁感應法　　2.11.4　地下雷達法　　2.11.5　電磁感應與地下雷達的并用法第3章　抗震設計計算　3.1　地震及抗震設計的技術用語　　3.1.1　地震基本知識介紹　　3.1.2　技術用語　　3.1.3　慣性力　……第4章　沉井工法及實例第5章　沉箱工法第6章　水中沉井工法第7章　測量傳感器及特殊測量設備第8章　施工事故及應急措施第9章　沉井、沉箱施工對周圍環(huán)境的影響 參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1.3.3展望　　1.大口徑沉井、沉箱施工成本降低　?。?）預制化的深入開發(fā)　　時代的發(fā)展趨勢是節(jié)能、快速施工，預制化是實現(xiàn)上述目的最確實的途徑?！　【统辆⒊料涠?，隨著自動化、無人化挖、排土技術的進步，可以說沉井、沉箱的構筑作業(yè)時間已經趨近極限，進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制化。盡管現(xiàn)階段預制化工程的比例有所增加，但今后還應在確保性能質量的前提下，積極推廣預制化技術（特別是大口徑預制化技術）的開發(fā)?！　。?）新材料的應用選用具有密度小、高強度、高耐久性等特點的高韌性混凝土，和超輕型混凝土與超高強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、施工費降低。　?。?）鋼管、混凝土混合型構造沉井、沉箱的開發(fā)　　因為降低大口徑大深度沉井、沉箱施工成本的關鍵因素是選擇節(jié)能化和快速化的施工方法。以往沉井、沉箱構筑中的鋼筋組裝和混凝土澆筑作業(yè)的工期較長也是成本高的一個因素。采用鋼管、混凝土混合構造時，經驗證明工期可縮短，故可導致成本下降。　　2.沉井、沉箱用途形式的擴大化　?。?）超長大橋基礎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形式，即雙塔形基礎和在增強剛性的鋼板間填充密實高流動性混凝土的夾層結構的混合型沉箱基礎（見圖1.3.4），在不久的將來必將得以應用。　?。?）超大型地下設施　　大型天然液化氣貯氣罐，發(fā)電站、污水處理、地下停車場等設施開發(fā)需求，水平斷面面積10000m。的超大型沉井、沉箱的開發(fā)也勢在必行?！　。?）地下河、地下壩　　目前在大都市采用建造10萬m3以上的地下河（示意圖見圖1.3.5）防止發(fā)生水災的社會需求較多。對于地域狹窄，構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展。

圖書封面

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