《城市地下空间建设新技术》第4章.ppt

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城市地下空间建设新技术2014年11月19-22日合肥全国注册土木工程师（岩土）继续教育必修教材4.1概述4.2技术介绍4.3工程应用4.4小结第4章现代气压沉箱工艺与施工技术4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理p工法原理：

工法原理：

在沉箱下部设置一在沉箱下部设置一个气密性高的钢筋混凝土结构工个气密性高的钢筋混凝土结构工作室，并向工作室内注入压力与作室，并向工作室内注入压力与刃口处地下水压力相等的压缩空刃口处地下水压力相等的压缩空气，使在无水的环境下进行无人气，使在无水的环境下进行无人化远程遥控挖土排土，箱体在本化远程遥控挖土排土，箱体在本身自重以及上部荷载的作用下下身自重以及上部荷载的作用下下沉到指定深度后，在沉箱结构面沉到指定深度后，在沉箱结构面底部浇筑混凝土底板的一种地下底部浇筑混凝土底板的一种地下工程施工方法。

工程施工方法。

压压压压缩缩缩缩空空空空气气气气4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理工作室工作室在地面上完成构作物的结构在地面上完成构作物的结构工作室工作室工作室工作室这个原理适用于沉箱这个原理适用于沉箱工作室工作室4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理沉入地底下后，水就涌入了工作室沉入地底下后，水就涌入了工作室4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理作业室空气压力等于外水压力，施工才可能进行作业室空气压力等于外水压力，施工才可能进行。

压压压压缩缩缩缩空空空空气气气气4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理p突出优势：

突出优势：

利用利用气体压力平衡箱体外水压力气体压力平衡箱体外水压力，沉箱底土体在无水状态下进行无人化远程遥控沉箱底土体在无水状态下进行无人化远程遥控开挖，通过远程监视系统，沉箱在下沉过程中开挖，通过远程监视系统，沉箱在下沉过程中可以直接辩别并较方便地处理地下障碍物，同可以直接辩别并较方便地处理地下障碍物，同时避免了坑底隆起和流砂管涌现象。

相比常规时避免了坑底隆起和流砂管涌现象。

相比常规的沉井施工方法，智能化气压沉箱施工方法由的沉井施工方法，智能化气压沉箱施工方法由于气压反力的作用，箱体容易纠偏和控制下沉于气压反力的作用，箱体容易纠偏和控制下沉速度，可以防止突沉、超沉，且周边地层沉降速度，可以防止突沉、超沉，且周边地层沉降小，对环境影响小；相比地下连续墙施工方法，小，对环境影响小；相比地下连续墙施工方法，可显著减少围护结构的插入深度，具有可观的可显著减少围护结构的插入深度，具有可观的经济性。

经济性。

4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理还有还有20cm20cm左右左右水中挖土水中挖土天顶移动式沉箱挖土机天顶移动式沉箱挖土机不发生漏气不发生漏气水位连动型水位连动型压力自动控制装置压力自动控制装置微调作业气压微调作业气压（可以可以10cm10cm的精度调整的精度调整）作业气压设在只比肋脚底部低一点点的地方作业气压设在只比肋脚底部低一点点的地方（水头水头20cm20cmMPaMPa左右左右）气压沉箱工法因为延垂直方向下沉结构气压沉箱工法因为延垂直方向下沉结构体，所以能防止漏气引发的事故。

体，所以能防止漏气引发的事故。

气压沉箱的压气气压沉箱的压气（垂直方向垂直方向）4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理双双头头碎石机碎石机余土宽度的调整余土宽度的调整软土软土硬质硬质旋臂刀旋臂刀4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理p适用范围：

适用范围：

智能化气压沉箱施工技术可适智能化气压沉箱施工技术可适用于软土、黏土、砂性土和碎用于软土、黏土、砂性土和碎（卵卵）石类土石类土及软硬岩等各种地质条件，适合在城市建及软硬岩等各种地质条件，适合在城市建筑密集区，周边环境复杂，地表沉降要求筑密集区，周边环境复杂，地表沉降要求高，对周边建筑保护力度大的区域进行深高，对周边建筑保护力度大的区域进行深基坑建设，以及旧城改造区域障碍物较多基坑建设，以及旧城改造区域障碍物较多时采用，并可以向大深度、大面积的方向时采用，并可以向大深度、大面积的方向发展，满足城市地下空间的开发需求。

目发展，满足城市地下空间的开发需求。

目前开挖深度可达前开挖深度可达40m40m。

p适用范围：

适用范围：

智能化气压沉箱施工技术可适智能化气压沉箱施工技术可适用于软土、黏土、砂性土和碎用于软土、黏土、砂性土和碎（卵卵）石类土石类土及软硬岩等各种地质条件，适合在城市建及软硬岩等各种地质条件，适合在城市建筑密集区，周边环境复杂，地表沉降要求筑密集区，周边环境复杂，地表沉降要求高，对周边建筑保护力度大的区域进行深高，对周边建筑保护力度大的区域进行深基坑建设，以及旧城改造区域障碍物较多基坑建设，以及旧城改造区域障碍物较多时采用，并可以向大深度、大面积的方向时采用，并可以向大深度、大面积的方向发展，满足城市地下空间的开发需求。

目发展，满足城市地下空间的开发需求。

目前开挖深度可达前开挖深度可达40m40m。

4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理桥梁基础桥梁基础桥梁基础桥梁基础竖竖竖竖井井井井电力设施电力设施电力设施电力设施垃圾坑垃圾坑垃圾坑垃圾坑地下停车场地下停车场地下停车场地下停车场泵站泵站泵站泵站调节池调节池调节池调节池隧隧隧隧道道道道防汛堤防汛堤防汛堤防汛堤地下鉄駅舎地下鉄駅舎地下鉄駅舎地下鉄駅舎气气气气压压压压沉沉沉沉箱箱箱箱4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理民营大楼的地下室民营大楼的地下室首都高速大宫首都高速大宫JRJR下的沉箱下的沉箱4.1概述4.1.14.1.1气压沉箱工法的工艺原理气压沉箱工法的工艺原理并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

气压沉箱基础：

气压沉箱基础：

沉箱形似有顶盖的沉沉箱形似有顶盖的沉井。

沉箱基础是一种较好的施工方法井。

沉箱基础是一种较好的施工方法和基础型式。

当沉箱就位后，将压缩和基础型式。

当沉箱就位后，将压缩空气压入沉箱室的内部，排出存在于空气压入沉箱室的内部，排出存在于工作室中的水，施工人员在箱内进行工作室中的水，施工人员在箱内进行挖土施工，并且通过升降筒和气闸，挖土施工，并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

最后用混凝土填实工作室。

4.1概述4.1.24.1.2气压沉箱工法与沉井工法的区别气压沉箱工法与沉井工法的区别沉井基础：

沉井基础：

是以沉井作为基是以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。

沉井是一基的一种深基础。

沉井是一种四周有壁、下部无底、上种四周有壁、下部无底、上部无盖、侧壁下部有刃脚的部无盖、侧壁下部有刃脚的筒形结构物。

沉井通常用钢筒形结构物。

沉井通常用钢筋混凝土制成。

它通过从井筋混凝土制成。

它通过从井孔内挖土，借助自身的重量孔内挖土，借助自身的重量来克服井壁的摩阻力下沉至来克服井壁的摩阻力下沉至设计标高。

设计标高。

沉井基础的特点是埋深大、整体性强、稳定沉井基础的特点是埋深大、整体性强、稳定性好，能承受较大的竖向作用和水平作用。

性好，能承受较大的竖向作用和水平作用。

沉井井壁既是基础的一部分，又是施工时的沉井井壁既是基础的一部分，又是施工时的档土和挡水结构物，施工工艺也不复杂。

档土和挡水结构物，施工工艺也不复杂。

4.1概述4.1.34.1.3气压沉箱工法的工艺流程气压沉箱工法的工艺流程并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

开始开始开始开始装配地坪的整平装配地坪的整平装配地坪的整平装配地坪的整平胚模作业胚模作业胚模作业胚模作业作业室建设作业室建设作业室建设作业室建设舾装舾装舾装舾装沉降挖掘沉降挖掘沉降挖掘沉降挖掘建造主体建造主体建造主体建造主体地下混凝土地下混凝土地下混凝土地下混凝土舾装解体舾装解体舾装解体舾装解体沉箱间连接沉箱间连接沉箱间连接沉箱间连接完成完成完成完成4.1概述4.1.34.1.3气压沉箱工法的工艺流程气压沉箱工法的工艺流程并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

砂土胚模肋脚金属物垫板整平沉箱装配所用的地坪，整平沉箱装配所用的地坪，建砂土胚模建砂土胚模（浇注工作室底浇注工作室底板混凝土时的模板支架板混凝土时的模板支架）。

肋脚金属物砂土胚模4.1概述4.1.34.1.3气压沉箱工法的工艺流程气压沉箱工法的工艺流程并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

工作室底板工作室底板工作室底板工作室底板工作室底板在地面上，建造最初的底在地面上，建造最初的底板结构板结构（能确保沉箱施工能确保沉箱施工的刚性所需的高度位置的刚性所需的高度位置）4.1概述4.1.34.1.3气压沉箱工法的工艺流程气压沉箱工法的工艺流程并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

人人人人舱舱舱舱材料舱材料舱材料舱材料舱塔塔塔塔吊吊吊吊挖掘开口材料舱人舱设置用于搬运施工资材的设置用于搬运施工资材的塔吊塔吊、用于搬运砂土的材用于搬运砂土的材料舱、作业人员出入涵箱料舱、作业人员出入涵箱的人舱、舾装设备等的人舱、舾装设备等。

4.1概述4.1.34.1.3气压沉箱工法的工艺流程气压沉箱工法的工艺流程并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

并且通过升降筒和气闸，把弃土外运，从而使沉箱在自重和顶面压重的作用下逐步下沉至设计标高，最后用混凝土填实工作室。

沉箱铲车地面远程操作室远程操作盘无人挖掘机挖掘挖掘搬出箱内砂土的同时，控制沉降，将结搬出箱内砂土的同时，控制沉降，将结构体沉至所规定的深度构体沉至所规定的深度。

4.1概述4.1.34.1.3气压沉箱工法的工艺流程气压沉箱工法的工艺流程并且通过升降筒和气闸，把