空气幕沉井φ3mm气龛使用效果及其试验研究
空气幕辅助沉井下沉施工工艺浅析
空气幕辅助沉井下沉施工工艺浅析作者：汪福生吴大明来源：《中国新技术新产品》2011年第17期摘要：本文结合了马鞍山长江公路大桥北锚碇沉井下沉施工，简要的分析了利用空气幕辅助大型沉井下沉的施工工艺。
关键词：空气幕；沉井；下沉中图分类号：U495 文献标识码：A1 概述目前我国在沉井的设计和施工中，大多采用重力式沉井。
这种沉井的主要缺点是圬工量大，下沉时间长，造价高。
采用空气幕辅助沉井下沉，可以有效降低圬工量，缩短下沉时间，降低成本。
下面以马鞍山大桥北锚碇沉井为例，介绍空气幕辅助沉井下沉的施工方法。
2 工程概况2.1 设计概况马鞍山长江公路大桥北锚碇基础采用沉井基础。
沉井长和宽分别为60.2m和55.4m（第一节沉井长和宽分别为60.6m和55.8m），沉井高41m，共分八节，第一节为钢壳混凝土沉井，高8m；第二至第八节均为钢筋混凝土沉井，其中2-6节为5m高，第七节为3.5m，第八节为4.5m。
沉井顶面标高为＋4.5m，基底标高为-36.5m，基底置于中密的中砂层。
沉井为普通钢筋混凝土结构，共分为25个井孔，第一节钢壳沉井为工厂加工预制、施工现场就位拼装成整体。
首节沉井为钢壳体筑混凝土，第二至八节为钢筋混凝土，均为现场浇筑。
为确保沉井顺利下沉至设计高程，采用壁后压气法辅助沉井下沉（简称压气助沉法）。
该法较可将沉井沉到很深处，适合在岸滩和较深时沉井。
沉井压气助沉法是通过井壁预埋的喷气管向壁外喷射压缩空气，促使壁外土壤液化以降低井壁与四周土层的摩阻力，加快下沉的速度。
2.2 地质概况3 北锚碇位于和县江堤外侧，南距和县长江大堤约240m，墩位处地面主要为耕地及水塘。
沉井施工方案考虑到过多的抽水会对长江大堤造成威胁，因此对抽水的深度必须严格控制，参考以往的降排水下沉施工经验，初步决定降排水下沉沉井25m左右。
結合各方面因素考虑，确定沉井分三次下沉，第一、二次采用降排水下沉，第三次不排水下沉。
施工流程如下：①在加固后的复合地基上拼装第一节钢壳沉井，浇筑第一节、第二节和第三节沉井混凝土。
空气幕下沉沉井工法(大桥局)
空气幕法下沉沉井，就是在沉井井壁周围预设若干层管路，每层管上钻有许多小孔，接通压缩空气向沉井井壁外面喷射，以减少井壁与土壤间的摩阻力，加速沉井顺利下沉的方法。
因为压气时在沉井周围形成一层空气帷幕，故通称空气幕沉井。
60年代以来，我国有部分铁路桥梁基础采用了空气幕法下沉钢筋混凝土轻型沉井和钢沉井，突破了我国长期应用大圬工量重型沉井的局限。
通过九江长江大桥、天津永定新河大桥、长东黄河大桥和援缅仰光——丁茵大桥等工程实践，表明采用空气幕法下沉沉井是一种增加设备不多但经济效益较好的施工方法。
空气幕法下沉沉井获1978年全国科技大会优秀科技成果奖、1978年铁道部全路科技大会优秀科技成果奖。
一、工法特点为了克服沉井下沉时土对井壁侧面的摩擦力，过去在选择结构型式时，通常采用加厚井壁、加大沉井自重的办法，这样做的缺点是增加圬工数量。
后来为了节省圬工下沉轻型沉井，虽曾采用过泥浆润滑法下沉工艺，但该方法存在着沉井下沉完后井壁摩擦力不易恢复的缺点，因此，采用空气幕下沉沉井是比泥浆润滑法下沉沉井更为理想的施工方法。
采用空气幕下沉沉井，较重型沉井以及泥浆润滑法下沉沉井有如下特点：(1)由于通过压气在井壁周围形成帷幕，减少了井壁摩擦力，从而减少沉井重量，能节省大量圬工。
(2)采用空气幕法可加速沉井下沉，并可利用分区压气进行纠偏，以保证沉井竖直下沉。
(3)与泥浆润滑法相比，采用空气幕法下沉沉井，停止压气后可使土壤很快恢复对井壁的固结作用，沉井即趋于稳定，从而可提高基础的使用安全度和基础的抗震能力。
(4)空气幕法解决了主体结构要求沉井自重小(减小基底应力)和施工时要求沉井自重大(克服井壁摩擦力)的矛盾，使沉井基础更趋合理。
(5)空气幕法下沉沉井既可在滩地，也可在水中施工。
二、适用范围空气幕法下沉沉井，适宜于地下水位较高的粉、细、中砂类土及粘性土层，也可用在水中桥墩的沉井基础。
三、工艺原理图1 沉井下沉阻力沉井下沉过程中要克服两种外力，一是沉井正面阻力，二是沉井侧面摩擦力。
沉井下沉施工方案
SSJ1.2标虹南排水系统工程沉井下沉施工方案一、工程概况沉井外径尺寸为15。
6m ×15。
6m ，壁厚600，沉井高10。
85m ，分三次浇筑，下节高度为5m ，上节高度4.15m,后浇段高1.5m.沉井下沉到位后浇筑200厚顶板。
沉井下沉采用排水法下沉,下沉时砼强度达到设计强度100%.沉井平面布置图沉井断面图二、地质情况据地质报告显示，新建场地位于正常地层沉积区,在20m深度范围内的地基土属第四纪全新世（Q4）及上更根新世(Q3）河口～滨海相、浅海～滨海相、河口～湖沼相和沼泽相沉积层,主要由粉质粘土、粉性土组成。
按其沉积年代、成因类型及其物理力学性质的差异，按上海市工程建设规范《岩土工程勘察规范》（DGJ08-37—2002）相关条款可划分为可划分为八个主要层次。
本工程原地面标高一般在5。
00~4。
17m，②、③层土都为粉质粘土夹有粉土，③夹层为粘质粉土，这些土层粘性及砂性都比较重，透水性较高，扰动后，在动水压力作用下极易产生土体坍塌，流砂及管涌现象，对基坑开挖、SMW工法桩成孔、成桩质量及止水效果都带来较大难度。
第④层为灰色淤泥质粘土，流塑状，属高灵敏软土，易产生触变等不利影响。
在这一特定地质条件和特定地理环境下，对深基坑的施工带来了极为不利的约束条件和风险因素。
地下水：场地地下水位标高为3.4m~3。
86m，地下水平均标高3。
59m。
三、工程特点与难点分析1、构筑物体型大，下沉时垂直度、纠偏较难控制。
2、沉井靠近河道,地下水位高、土层渗透系数大，下沉时如果发生坑底涌土（砂）现象，将严重影响沉井下沉质量.四、施工总体部署及方案1、沉井下沉方案选择根据工程范围内的地质情况，构筑物特点，本工程采用排水下沉工艺。
总体施工安排是：首先在井外布置6组Ф300深井降水，当地下水位降至刃脚1.5m以下,水力冲泥下沉，当沉井下沉至设计高程，采用砼封底。
沉井四周布置3个泥浆沉淀池，并通过输泥管排至指定区域.沉井下沉计划24小时不间断连续作业,因此组织3个下沉班组轮班施工。
空气幕在沉井下沉中的应用
空气幕在沉井下沉中的应用【摘要】当沉井通过冲吸法、吸泥法下沉无法达到设计位置时，采用空气幕减小沉井外壁摩擦阻力来达到沉井下沉的目的【关键词】空气幕；摩擦阻力；沉井下沉一、工程简介武汉鹦鹉洲长江大桥北锚基础采用直径66m总高43m的圆形沉井，井壁厚度为12.3m，井壁上有16个直径8.7m圆孔，中间设厚度1.4m十字隔墙。
沉井分三次下沉，第一次采用冲吸法下沉计10.925m，第二次采用吸泥法下沉计12.751m，第三次采用吸泥法下沉计21.329m，总下沉高度为45.005m。
下沉到设计标高时，其沉井顶面标高为+19.000，低于地面(+23.000)4米。
沉井外侧面积8911.32m2。
二、地质情况锚碇处覆盖层厚77.8～81.8m，表部为堆填土，厚度5～8m，堆土中存在巨块石，直径3～4m。
第四系覆盖层上部为②1层软塑状粉质黏土(厚度3.6～4.4m)；中部为②4层中密状细砂(厚度20.7～22.0m)、②5层密实状中砂(厚度11.0～12.1m)；下部为③1层密实状砾砂(厚度7.6～11.2m)、③2层圆砾土(厚度15.0～16.0m)及③3层可塑状黏土(厚度7.5～10.7m)。
砾砂及圆砾土中含少量卵石，粒径以2～5cm为主，最大粒径10cm左右，卵石成份主要为石英岩、石英砂岩。
采用双桥静力触探4个孔位，受静力触探设备最大触探深度的限制，每个勘探孔深35m。
双桥触探取得实际数据参见“各深度的极限承载力、侧壁摩阻力曲线图”。
将气龛分布在沉井外壁，分批用管道接致沉井顶部，当沉井在下沉中受阻时，将高压气体通入沉井顶部的管口，气体通过喷气孔射出，将沉井壁与周围土体形成空气带，极大的减少了沉井与周围土体的摩擦阻力，达到下沉的目的。
本工程处的地质以砂土为主，含部分粘土覆盖层，适合采用空气幕进行助沉。
在沉井下沉过程中，采用空气幕助沉可降低沉井外壁的摩阻力，当沉井下放到预定位置后，空气幕停止，沉井外侧的摩阻力会基本恢复。
沉井施工过程中的常见问题及处理办法
沉井施工过程中的常见问题及处理办法摘要：沉井在施工过程中，经常会遇到难沉、突沉、沉偏、抗浮等问题，给施工带来一定的困难。
在实际生产中，解决难沉的办法有增加沉井自重、采用泥浆润滑套或空气幕减小沉井外壁的摩阻力。
解决突沉问题的办法有增大刃脚阻力、设横梁支撑等。
解决沉偏问题的办法有在高处集中挖土，或在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲送土层，沿沉井高的一侧井壁外面破坏土层结构，降低该侧被动土压力，再用井内偏挖土法纠偏；或井壁外侧挖土，以减小摩擦力。
有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重或水平拉力的方法来纠正。
解决抗浮问题时，如验算抗浮安全系数不够时，可采取加厚井壁或增加混凝土底板厚度措施；还可以采用在封底混凝土下部设置反滤层（粗砂或碎石），并在底板上设有与反滤层相通的抽水孔或集水井。
关键词：沉井；难沉；突沉；沉偏；抗浮；挖土；侧摩阻力Common problem and handle means in the open caisson building process/Bi kewen(Changchun Institute of Technology Changhcun,130021,China)Abstract:The open caisson is living in the building process ,constantly be able to encountering hard lowers 、deep to dash forward 、partial to lower 、combats to float and so on the problem ,bring the specified hardship to the building .It is living in the actual manufacture ,resolving the hard deep means possess the increase open caisson to self-respect 、adopting mud to lubricate suit either the air screen decreases outside the open caisson breastwork obstruction scrapping .The means to resolve to dash forward to lower the problem possess the blade broadeing foot obstruction 、In case the crossbeam support awaits .The partial problem means resolving to lower possess altitude being living lumping to excavate earth ,either the high side of the open caisson being living is increase the weight of the matter either employs the high pressure to fire water and dashes to send the earth stratum .Tall along the open caisson side wall of an oil well wrecks the composition on earth stratum out ,cut down the passive earth load force of that side ,again in the way of excavates with prejudice inner place the well indigenous method is corrected an error. Either earth is excavate in the wall of an oil well outside ,in order to decrease friction .When possessing the term ,still may be living the ministry on open caisson peakpluss the bias severely either level pulling power means the rectification .Resolve to combat when floating the problem .In case the checking computations are when to combat to float the fail-safe system insufficient .May take intensifies the wall of an oil well either adds the beton base plank thickness step .Still may adopt in the back cover beton lower part to put up counter filters the stratum （Wide grit either broken stone ）.Moreover be living that the base possess against counter that the filtering stratum communicates with each other on the plank to pump water well or to catchment the well.Keywords:open caisson;hard lower;abruptly lower;lower with prejudice;stand up to come-up;excavate soil;side friction沉井是筒状的结构物，它是以井内挖土依靠自身重量克服井壁摩擦阻力后下沉至设计标高，然后通过混凝土封底而形成的地下深基础。
沉井助沉措施
沉井助沉措施沉井下沉时，为防止对周围土体产生较大的扰动和沉井的顺利下沉，采用空气幕法助沉，空气幕法是一种较好的助沉减阻方法，且在施工时能在较大程度降低沉井对周围土体扰动影响，除此原因外，采用空气幕法还有以下两方面的好处。
1、可以利用空气幕的不均衡压气减阻来达到纠偏下沉的目的；2、沉井下沉到标高后，为防止沉井超沉，可通过空气幕管路进行侧壁压浆，来达到阻沉、稳定沉井的目的。
空气幕系统主要是由一套压气设备组成，包括空压机、气包，井壁中的予埋管，气龛以及地面供气管路等（见空气幕压气流程示意图）。
气龛是空气系统的关键设施，它直接决定空气幕的使用效果，气龛是预设在沉井外壁上的凹槽，空气幕气孔即开口于此，它对喷气孔有保护作用，并便于由喷气孔射出的高压气扩散，沿沉井壁上升，形成气幕，本工程采用倒梯气龛设置在沉井外壁10cm的砼层内，气龛排列在水平方向以1.5m为标准间距，相邻两层气龛交错布置，垂直方向按1.5m间距布置，考虑到气龛位置如放的过低，可能会导致高压气流沿刃脚底进入井内引起翻砂，因此气龛在离刃脚2m处开始布置，由于接近地面一段，气体会沿井壁冒出故离地面4m范围内不布置气龛，为便于施工压气和纠偏，全部气龛沿沉井周向划分为若干个组，每组均有独立的竖向供气支管供气。
井壁内予埋管路：空气幕的喷气孔是在供气管上用手枪钻打出的，这些带有喷气孔的管路通常有竖直和水平两种布置方式，本工程考虑到纠偏和控制下沉速度的需要，采用水平管方式，即沿沉井周向每一组均为水平管，相邻两根水平管利用三通与一根竖向供气管相连，所有水平管采用Ф25mm聚乙烯管和竖管均采用Ф25mm无缝钢管。
喷气孔在气管位置用于手枪钻在水平管上打出Ф3mm的孔，根据以往经验，为便于气体扩散，气孔位置稍偏上为宜，同时注意磨掉小孔处的毛料，以防止堵塞气孔，下沉施工前，要进行压气试验，以检验气孔及管路是否通畅。
井外供气总管：井壁外供气管路搁置在井壁顶部的牛腿上为Ф100无缝钢管，通过空气分流装置连接到空气幕每个组的供气支管，在分流装置上设有阀门和气压表以便于控制。
国开2020《地下建筑与结构》形考任务1-4题目
答案+我名字地下建筑结构，即（）于地层内部的结构。
选择一项：a. 其他b. 钉置c. 露出d. 埋置题目2完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干作用在地下建筑结构上的（），按其存在的状态，可以分为静荷载、动荷载和活荷载等三大类。
选择一项：a. 荷载b. 房屋c. 其他d. 重量题目3完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干弹性地基梁，是指搁置在具有一定（）地基上，各点与地基紧密相贴的梁，如铁路枕木，钢筋混凝土条形基层梁等。
选择一项：a. 基础b. 钢梁c. 弹性d. 支柱题目4完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干地下建筑结构的可靠度是按照( )结构的可靠度。
选择一项：a. 概率度量b. 强度c. 材料质量d. 刚度题目5完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干技术设计的内容：（1）计算荷载；（2）（）；（3）内力分析；（4）内力组合；（5）配筋计算；（6）绘制结构施工详图；（7）材料、工程数量和工程财务预算。
选择一项：a. 内力图b. 计算应力图c. 计算荷载曲线d. 计算简图题目6完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干所谓潜埋结构，是指其覆盖土层较薄，不满足压力拱成拱条件或软土地层中覆盖厚度( )结构尺寸的地下结构。
选择一项：a. 小于b. 其他c. 等于d. 大于题目7完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干防空地下室比较容易做到( )结合使用。
选择一项：a. 平时b. 平战c. 战时d. 难于题目8完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干地下建筑是修建在地层中的建筑物，它可以分为（）大类：一类是修建在土层中的地下建筑结构；另一类是修建在岩层中的地下建筑结构。
选择一项：a. 3b. 4c. 两d. 1题目9完成获得1.00分中的1.00分未标记标记题目题干地下建筑与地面建筑结构相比，在计算理论和施工方法两方面都有许多（）之处。
关于利用空气幕下沉沉井的施工工法研究
关于利用空气幕下沉沉井的施工工法研究沉井是桥梁基础的主要结构类型之一，其优点是刚性大、施工方便、下沉深度大。
但是，随着下沉深度的增加，为满足沉降系数的要求，不得不将井壁加厚，不但增加了工程造价，而且加大了施工难度。
为解决这一矛盾，曾采用泥浆套下沉沉井的施工方法，其效果是显著的。
但水下泥浆套的形成不易，用于水中深沉井施工尚有一定困难，且施工后期泥浆套的破坏和置换至今尚未找到一个好的方法。
由于土壤对沉井的固着力得不到恢复，沉井到位后泥浆套的作用继续存在，还会造成边清基边下沉的后果，给基础处理带来很多困难。
为解决这些矛盾，在参考了日本利用空气幕下沉沉井的施工经验之后，结合我国桥梁基础沉井的施工现状，二桥处与桥研所密切配合，在九江长江大桥北岸引桥做了利用空气幕下沉沉井的试验，取得了必要的数据之后，又用厚壁沉井做了用空气幕和不用空气幕下沉效果对比。
在取得了一定经验之后，将尚未施工的48个沉井全部改成薄壁沉井，利用空气幕下沉，收到了较好的效果。
一、空气幕沉井的施工空气幕是利用预埋在沉井壁内的管路，通过沉井外侧的气龛向井壁四周喷出高压空气，高压空气附壁上升，在井壁与土壤之间形成一层空气帷幕，有效的降低了井壁与土壤之间的摩阻力，在不断清除正面阻力的情况下，沉井连续下沉，这就是空气幕沉井。
为了掌握气龛的布置规律，喷气孔的大小与作用情况，气压、喷气量与下沉效果的关系，先进行了模拟试验，初步掌握了空气幕的作用状况，以及在不同土壤中空气幕的作用范围。
在09号墩沉井利用空气幕作砂层中下沉40m试验，试验沉井仍用原设计壁厚，采取减轻重量措施，在井壁中预留18个φ0.8m孔，一旦在下沉中空气幕失效，立即用混凝土填充预留孔，保证沉井下沉到位。
试验沉井利用空气幕顺利下沉到位。
于是将50号墩沉井直接改为薄壁沉井在粘土层中作下沉50m试验，沉井顺利下沉到位，达到了预期效果。
通过在不同土壤中下沉的两个试验沉井，取得了必要数据，掌握了空气幕的作用规律和空气幕作用时摩阻力变化值，绘制了摩阻力变化曲线。