竖井沉井法掘进沉井结构

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 。

根据要求的下沉深度和减少下沉阻力的方法，沉井法分为普通沉井法、震动沉井法和壁后泥浆淹水沉井法等三种：

竖井沉井法掘进普通沉并法

人工挖土门沉井靠自重下沉，井底工作面挖超前降水井。采用这种方法下沉深度小，容易涌砂冒泥和出现井筒偏斜。因此不适用于涌水大的流砂层。

竖井沉井法掘进震动沉井法

在沉井壁上部安装带有震动机的井帽，带动并筒震动促使井壁周围土壤液化，加大下沉的速度和深度。由于动力加载，遇有卵砾石地层时井壁容易断裂。加大沉井荷载的方法，还有附加荷重法和千斤顶顶进法，在不稳定的浅表土层中这两种方法曾得到较广泛应用。

竖井沉井法掘进壁后泥浆淹水沉井法

在沉井内充满水以平衡井内外的水压差，用来防止沉井过程中涌砂冒泥。在沉并壁后空间内充填触变泥浆，起到维护土层的稳定和减少下沉摩擦阻力。淹水沉井的破土方法有：水枪破土、钻机破土和抓斗破土。用压气和提升抓斗排除土碴。水枪破土是借高压水射流破坏土层。钻机破土是借助钻具的重量插人上层将其切割成碎块，泥碴经钻杆排至地表，此法可连续钻进破土，效率高。抓斗即是破土机具也是排碴机具。使破土与排碴结合，效率高，适用于穿过软土层、卵石层和砂层的浅沉井中 。2100433B

1839年法国采用了由砖、金属弧板等组成的沉井施工、后来又将沉井上部封闭，使之形成一个沉箱，在其中充满压气。用压气挤走地下水，使掘进工作在压气下进行，顺利地掘进到预定深处。故又称为压气沉箱法。此种压气沉箱法先后在欧洲许多国家应用，但由于它有损于在压气下工作人员的健康，且沉箱下沉困难，现已很少采用，

1943年日本开始使用淹没沉井法。用泥浆的压力来抵抗地下水向掘进工作面涌人，同时在沉井璧外侧加设压气质嘴喷气，以减少井壁下沉的阻力，加深了沉井下沉的深度。

1956年德国成功地使用沉井壁后充填泥浆和井内用泥浆淹没的沉井法口挖土和出土全部由水下挖掘机来完成。

1958年中国把震动技术应用于沉井法。利用震动作用减小了沉井下沉的阻力，加大了沉井下沉的深度，故称为震动沉井法。

各种沉井法的共同特点是，沉井壁下沉超前于掘进工作面，超前段井壁的作用是防止掘进过程中围岩失稳和涌水，而不是改变围岩的物理力学性质。这种方法是由板桩法发展成的。为加大下沉深度和速度，已采取淹没沉井泥浆减阻、机械破土和压气排碴等综合措施，已形成一套较为完善的沉并法施工技术 。

竖井掘进设备包括凿岩、装岩、提升、排矸、悬吊、排水、通风设备，以及凿井井架和工作盘等结构物 。

竖井特殊法掘进是指在松软不稳定的含水层或在稳定的、但涌水量很大的裂陈岩层或破碎带中，预先采取特殊的技术措施改善竖井施工的地质条件，再进行井筒施工，简称特殊凿井法。18世纪末，由于矿业的发展，需要在复杂和困难的地质条件下掘进矿井，因而出现多种特殊凿井法 。