[沉井]刃脚

中文名称

[沉井]刃脚

英文名称

cutting shoe of caisson

定　　义

采用沉井凿井法时，为减少下沉的正面阻力，安设在沉井下端的刃状结构物。

应用学科

煤炭科技（一级学科），矿井建设（二级学科），井巷掘进（三级学科）

由套井、井壁和刃脚三部分组成。套井(即锁口)是靠近地表预先作好的一段大于沉井外径1.5m左右的井筒，用以保护井口，安设导向装置和贮存减阻材料。沉井井壁就是井筒的永久井壁，应有足够的强度，并满足下沉所需的重量。一般为钢筋混凝土结构，壁厚1m左右，随沉井下沉不断在井口浇筑接长。刃脚位于沉井井壁最下端，多用钢材制造，刃尖角通常为 30°，刃脚高3m，刃脚外半径比井壁外半径大100～300mm，以便下沉后在井壁四周形成一个环形空间。

施工时沉井利用钢刃脚插入土层，工作面不断破土排渣，依靠井壁自重不断下沉，当沉井刃脚达到基岩后，即行封底与壁后注浆固井。

沉井由井壁和刃脚构成，多用钢筋混凝土结构。刃脚位于沉井的下端，有利于切入土层，使井壁顺利下沉。刃脚采用钝尖形钢靴式钢筋混凝土结构。钢板制成的钢靴套在刃脚上，以增大切入土层的能力。刃脚还起导向(防止井筒偏斜)和防止井外向井内涌砂冒泥的作用。刃脚高度约为3m。其外径略大于沉井井壁。与井壁形成台阶，以便在壁后储存泥浆或压气，从而减少侧壁阻力。为防止泥浆从刃脚下流失，在刃脚台阶的外围固定一圈带式围裙。

制作沉井之前。先砌筑或下沉一段直径大于沉井外径的套井。以防止沉井下沉过程中周围土层塌陷，套井在沉并下沉时还起导向作用，并作为纠偏的支点。套井与沉井之间的环形空间用来储存泥浆或作为壁后压气的出气口。套井的基底应事先找平，一般是铺垫砂石，分层夯实，然后将钢靴吊入套井内，立模浇筑刃脚和沉井壁。施工时要注意刃脚的垂直度、圆度、外壁的光滑度和沉井井壁的整体性。

沉井壁是井筒的永久井壁，同时也是施工期的结构物，起到承受各种施工荷载的作用。沉并井壁设计，通常按地压确定壁厚，按下沉力大于总阻力的条件验算壁厚，按施工荷载计算井壁配筋 。

陆地下沉井均采用就地制造。在浅水中下沉井需先作围堰，填土筑岛出水面，再就地制造。在深水处下沉井，一般均采用在岸边陆地制造，浮运就位下沉。

就地制造沉井，井壁多为实体，自重较大，而刃脚部分面积小，重心较高，为使其在制造过程中不致因地面下沉引起沉井开裂或倾倒，过去多在地面整平后，先铺垫木，以增加承压面积，再立模板制造沉井。下沉前需边抽垫木,边以砂将刃脚处填实,然后再挖土下沉。现今则用砂土夯实作成刃脚土模，表面抹层水泥，在土模内制造刃脚部分，既节约木料，又简化施工工艺。如中国枝城长江桥引桥桥墩基础的沉井刃脚部分，就是用此法灌筑的。

浮运的沉井，在陆地先做底节，以减轻重量，在浮运到位后再接筑上部。为增加沉井的浮力便于浮运，常采取以下三种方法：①在钢沉井内加装气筒，浮运到位后，在沉井内部空间填充混凝土并接高沉井，为控制吃水深度，可在气筒内充压缩空气，待沉入河底预定位置后，再除去气筒顶盖，挖泥（或吸泥）下沉。此法用钢量大，制造安装都较复杂，宜用于深水大型沉井。美国旧金山奥克兰湾桥，第一次采用此法，该桥最大的沉井为60×28米,内装55个直径4.5米的气筒。中国在南京长江桥也曾使用 18.26×22.42米、底节高11.65米的钢沉井，内有20个直径3.2米的气筒，浮运就位后,以钢筋混凝土将沉井接高至55米，中间隔墙全部用预制件。②将沉井做成双壁式使能自浮，到位后在壁内灌水或灌筑混凝土下沉。这种沉井可用钢、木或钢筋混凝土制造。中国1972年在四川宜宾岷江公路桥，将制造钢丝网水泥船的经验用于造双壁浮运沉井。 沉井外径12米，高7.5米，双壁厚1.3米，网壁厚3厘米，中间一层钢筋网，4～6层钢丝网，上抹水泥砂浆，重60吨，采用岸边制造，滑道下水,拉锚定位,灌水下沉。因这种材质的沉井具有较高的弹性和抗裂性，以后在四川南充嘉陵江桥、湖南益阳桥都曾使用。③在沉井底部加临时底板以增加浮力，待到位沉入河底后，再拆除底板，挖泥下沉。如因风振而破坏的美国塔科马海峡桥，其水中桥墩基础为钢筋混凝土沉井，尺寸是20.1×36.6米，曾用此法施工 。