上海市工程建设规范.docx
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上海市工程建设规范
上海市工程建设规范
沉井与气压沉箱工程技术规程
SpecificationforTechniqueofSinkingWellandPneumaticCaisson
（征求意见稿）
□□□-□□□-2009
2009上海
前言
本规程根据上海市建设和交通委员会沪建交[2008]470号文的要求，由上海市基础工程有限公司主编。
随着我国国民经济的飞跃发展，沉井与气压沉箱在工程建设中已广泛使用，目前沉井与气压沉箱的下沉深度已达58m。
目前，沉井与气压沉箱施工技术已处于国际先进水平，为了进一步规范沉井与气压沉箱的施工，提高工程质量，加快施工进度，统一标准，制订本规程。
本规程总结了多年来软土地层的沉井与气压沉箱施工实践，对沉井与气压沉箱施工全过程作了大量的调研和论证，并广泛征求了有关设计施工单位的意见，经多次修改完成了本规程的制订。
本规程的主要内容是：
1、总则；2、主要符号和术语；3、基本规定；4、沉井（箱）设计；5、沉井（箱）施工；6、质量验收；7、工程监测；8、安全与环境保护。
本规程由上海市基础工程有限公司公司归口管理并负责解释，本规程内容可能不尽完善，各单位在执行本规程时，如发现问题或有关建议、意见，请及时告知上海市基础工程有限公司（地址：
上海市江西中路406号；邮编：
200002），以供今后修订时参考。
主编单位：
上海市基础工程有限公司
参编单位：
上海交通大学
主要起草人：
主要审查人：
1总则
1.0.1为了在沉井与气压沉箱（沉井（箱））工程中做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量，制定本规程。
1.0.2本规程适用于建筑工程和市政工程中的沉井、沉箱工程。
1.0.3除执行本规程中的有关内容外，尚应符合现行的有关标准、规范的规定。
2主要术语和符号
2.1主要术语
2.1.1沉井Sinkingwell
沉井是一种在地面上制作后，通过井内取土使之下沉到地下预定深度的地下结构。
2.1.2气压沉箱PneumaticCaisson
沉井的下部设置顶板形成工作室，并在工作室内加气进行挖土作业，称为气压沉箱。
如无特指，本规程中气压沉箱简称为沉箱。
2.1.3井（箱）壁Wall
沉井（箱）与土体接触的外壁。
2.1.4刃脚Cuttingcurb
井（箱）壁最下端的刃状结构称为刃脚，其功能是支承沉井（箱）的重量，切土下沉。
2.1.5工作室Chamber
沉箱下部加气平衡水土压力和取土作业的空间。
2.1.6遥控挖掘机Remotecontroldredgingmachine
位于沉箱工作室内的机械挖土设备，可在地面远程控制自动挖土。
2.2主要符号（字母排列）
——单位周长的摩阻力（kN/m）；
——隔墙和底梁的总支承面积（m2）；
——下沉过程中地下水的浮托力标准值（kN）；
——气压浮托力标准值（kN）；
——沉井（箱）第一节单位长度重量（kN/m）；
——自重标准值（包括外加助沉重量的标准值）（kN）；
——第一节沉井下沉时，单位长度重量（kN/m）；
——入土深度（m）；
——混凝土的浇筑速度（
）；
——混凝土的表面坡度；
——流动性时间保持系数（h）；
——刃脚踏面及斜面下土的支承力（kN）；
——隔墙和底梁下土的支承反力（kN）；
——地基土的极限承载力（kPa）；
——侧壁与土的总摩阻力标准值（kN）；
——侧壁外围周长（m）；
——刃脚踏面宽度（m）；
——刃脚踏面宽度（m）；
——多层土的加权平均单位摩阻力标准值（kPa）；
——混凝土垫层的厚度（m）；
——砂垫层的厚度（m）；
——接高稳定性系数；
——下沉系数；
——下沉稳定系数；
——刃脚斜面与土壤接触面的水平投影宽度（m）；
——砂垫层底部土层的承载力（kN/m2）；
——扩散半径（m）；
——导管下端插入混凝土内的深度（m）；
——砂垫层的压力扩散角（°）；
——砂的干容重（kN/m3）；
3基本规定
3.0.1各类沉井（箱）结构构件按承载能力极限状态计算，计算原则应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定执行。
3.0.2各类沉井（箱）结构构件的使用阶段应按正常使用极限状态验算，验算原则应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定执行。
3.0.3各种形式的沉井（箱）应进行下沉、下沉稳定性及抗浮稳定性验算，必要时应进行沉井（箱）结构的抗倾覆和抗滑移验算。
3.0.4各类沉井（箱）验算时抵抗力应只计永久作用（可变作用不应计入），所有组合作用力均采用标准值。
3.0.5荷载取值及构件截面计算原则应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）和现行国家《混凝土结构设计规范》（GB50010）的规定执行。
3.0.6沉井（箱）第一次制作时的荷载应小于下卧层地基土的承载力特征值，以后各节应满足地基极限承载力的要求。
3.0.7分节下沉的沉井（箱）接高前，应进行稳定性计算。
如不符合要求，应根据计算结果采取井内留土、灌水等措施，确保下沉稳定。
3.0.8沉井（箱）制作时外排脚手架应与模板脱开。
3.0.9沉井（箱）的下沉应按“勤测勤纠”的原则进行，当下沉至设计标高并基本稳定，8小时内下沉量小于10mm时，方可进行封底工作。
3.0.10沉箱应采用远程遥控机械化施工技术。
4沉井（箱）设计
4.1一般规定
4.1.1沉井结构设计应考虑建（构）筑物使用功能要求。
4.1.2沉箱的设计基本与沉井相同，还应考虑：
1在计算模型中应考虑工作室顶板的作用，作整体分析；
2在下沉阻力计算中，除箱壁侧摩阻力外，还应考虑气压浮托力；
3工作室顶板的计算荷载应取地基反力、水浮力和气压浮托力的最不利组合，且不计封底混凝土的作用。
4.1.3场地勘察报告应满足相应设计阶段的技术要求，其内容应符合现行国家《岩土工程勘察规范》（GB50021）标准。
4.1.4场地周边环境资料应包含市政管线、已有建（构）筑物，查明距离、埋深等相邻关系。
4.1.5对于江心和岸边施工的沉井（箱），还需具有河道的流速、流量、水深和洪水位、枯水位的水位标高以及河流航道宽度和通航情况等水文资料。
4.2侧摩阻力
4.2.1沉井（箱）壁摩阻力沿井（箱）壁深度方向的分布，根据工程经验和习惯用法，一般可按如下假定计算：
在深度0~5m深度范围内，单位面积摩阻力按直线规律自零值起逐渐增加，在深度5m以下，单位面积摩阻力为一常数。
图a主要用于井（箱）壁外侧无台阶的沉井（箱）。
图b井（箱）壁外侧台阶以上的土体与井（箱）壁并不紧密接触，摩阻力有所减少。
（a）直壁式井壁外侧（b）阶梯式井壁外侧
图4.2.1摩阻力沿井（箱）壁外侧分布图
4.2.2井（箱）壁与不同土层间的单位面积摩阻力计算方法，应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定执行，各土层单位面积摩阻力标准值也可由试验确定。
4.2.3下沉时，土壤与侧壁的总摩阻力
值按下式计算：
（4.2.3-1）
式中
——侧壁与土的总摩阻力标准值（kN）；
——侧壁外围周长（m）；
——单位周长的摩阻力（kN/m）；分别按下列各式计算
对于图4.2.1-a：
（4.2.3-2）
——入土深度（m）；
——多层土的加权平均单位摩阻力标准值（kPa）；
对于图4.2.1-b，可根据不同的阶梯尺寸和台阶设置进行计算。
4.3下沉系数及下沉稳定性
4.3.1沉井下沉系数及下沉稳定性应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定设计计算。
4.3.2沉箱下沉系数的值按下式计算：
≥1.05
（4.3.2-1）
式中
——自重标准值（包括外加助沉重量的标准值）（kN）；
——下沉过程中地下水的浮托力标准值（kN）；
——气压浮托力标准值（kN）；
——下沉系数，应大于等于1.05。
当沉箱下沉系数较大，或在下沉过程中遇有软弱土层时，应进行下沉稳定性验算，并符合下式的要求：
（4.3.2-2）
式中
——下沉稳定系数，宜在0.8~0.9；
——刃脚踏面及斜面下土的支承力（kN）。
（4.3.2-3）
——侧壁外围周长（m）；
——刃脚踏面宽度（m）；
——刃脚斜面与土壤接触面的水平投影宽度（m）；
——地基土的极限承载力（kPa），如无地质资料，可按表4.3.2-3选取。
——隔墙和底梁下土的支承反力（kN）；
（4.3.2-4）
——隔墙和底梁的总支承面积（m2）。
地基土的极限承载力表4.3.2-3
土的种类
极限承载力（kPa）
土的种类
极限承载力（kPa）
淤泥
100~200
软塑、可塑状态粉质粘土
200~300
淤泥质黏性土
200~300
坚硬、硬塑状态粉质粘土
300~400
细砂
200~400
软塑、可塑状态粘性土
200~400
中砂
300~500
坚硬、硬塑状态粘性土
300~500
4.4稳定性验算
4.4.1沉井（箱）稳定性验算（抗浮、抗滑移、抗倾覆）应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定计算。
4.4.2沉井（箱）抗浮应按沉井（箱）封底和使用两个阶段，分别根据实际可能出现的最高水位进行验算。
4.4.3当封底混凝土与底板间有拉结钢筋等可靠连接时，封底混凝土的自重可作为抗浮重量的一部分。
4.4.4当沉井（箱）建在软弱土层上或位于江（河、水库、湖、海）岸边时，应进行抗滑移的验算。
4.4.5当沉井（箱）多次制作下沉时，须按下式进行接高稳定性验算：
≥1.0
（4.4.5）
式中
——接高稳定性系数。
4.5强度验算
4.5.1沉井（箱）的强度验算应按施工阶段和使用阶段分别进行，具体内容应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定计算。
1施工阶段强度计算
（1）沉井（箱）平面框架内力计算及截面设计；
（2）刃脚内力计算及截面设计；
（3）井（箱）壁竖向内力计算及截面设计；
（4）沉井（箱）底梁竖向挠曲和竖向框架内力计算及截面设计；
（5）根据沉井施工阶段可能产生的最大浮力，计算沉井封底混凝土的厚度和钢筋混凝土底板的厚度及内力，并进行截面配筋设计。
（6）沉箱工作室顶板的计算荷载应取气压浮托力。
2使用阶段强度计算
（1）沉井（箱）结构在使用阶段各构件的强度验算；
（2）地基强度及变形验算；
（3）沉井（箱）抗浮、抗滑移及抗倾覆稳定性验算等。
4.6构造要求
4.6.1沉井（箱）壁是箱体的主要受力部位，必须具备一定的强度和重量，其厚度一般为0.3m～2m。
4.6.2变截面沉井（箱）壁台阶宽度宜为100mm~200mm，软土地基上的变截面台阶宜设置在井（箱）内侧。
4.6.3沉井（箱）壁的垂直钢筋一般不宜小于φ10，内侧水平钢筋宜设在垂直钢筋里侧，在台阶处钢筋交叉搭接的延伸长度不小于锚固长度。
4.6.4沉井（箱）壁顶和沉井（箱）壁底须配若干粗钢筋加强，分次浇筑分段下沉的井壁顶部也需设钢筋加强。
4.6.5刃脚的踏面宽度，一般为15cm～30cm，刃脚侧面的倾角通常为45°～60°，刃脚高度通常大于1m，湿封底时高度大些，干封底时高度小些，在软土地基应适当加高，其构造如4.6.5所示。
图4.6.5刃脚构造
4.6.6刃脚外侧水平钢筋宜置于竖向筋外侧，内侧水平筋宜置于竖向筋内侧。
刃脚竖向筋应锚入刃脚根部以上。
刃脚底内外层竖向钢筋之间，要设φ6~φ8的拉筋，间距300mm~500mm。
4.6.7刃脚内侧和为浇钢筋混凝土底板而设置的凹槽在下沉之前必须进行打毛处理。
4.6.8井壁与底板连接的凹槽深度宜150mm~200mm，凹槽内必须予插足够的钢筋，连接点处不允许漏水。
4.6.9隔墙底面距刃脚的高度，在软土及淤泥质土层中一般为0.5m，在硬土层及砂类土层中一般为1.0m~1.5m。
4.6.10沉井底板与沉井壁板的连接处的凹槽上口不能平，必须向上倾45°角，如果下沉时带有底梁，则底板与底梁的联系应通过底梁上预留插筋联系，底梁和底板上表面不能平，底梁顶到底板上表面的距离不宜小于100mm。
4.6.11气压沉箱的顶板宜与箱壁、刃脚整浇，不能整浇时应满足气密性要求。
沉箱顶板浇筑还应考虑预留供气、照明、混凝土浇筑等管路，沉箱工作室的高度宜大于2.5m。
4.6.12当采用水下封底时，封底混凝土的厚度应满足要求，采用干封底时，可按构造要求封底，厚度一般可取0.6m~1.2m。
4.7封底混凝土计算
4.7.1干封底混凝土的厚度，可按具体情况而定，一般应保证钢筋混凝土底板能够顺利施工。
如果有地下水而在浇筑钢筋混凝土底板之前有停止降水时，则必须进行封底混凝土强度计算。
4.7.2水下封底混凝土的厚度应根据强度和抗浮两个条件来确定，应按国家现行《钢筋混凝土沉井结构设计规程》（CECS137）的规定计算。
4.7.3沉井的封底应符合下列规定：
1通过降水进行干封底时，应待封底混凝土强度等级达到设计要求后，方可停止降水。
2对水下封底混凝土，待强度等级达到设计要求后，方可将井内水抽除。
4.7.4沉箱封底应在加气压的条件下进行，气压在封底过程中应维持稳定，封底后应进行注浆。
5沉井（箱）施工
5.1一般规定
5.1.1各类沉井（箱）工程施工前，必须具备下列资料：
1施工区域内建筑场地的工程地质勘察报告；
2地基与基础的施工图纸，并应附有原有地下管线和其他障碍物的资料；
3施工组织设计或施工方案；
4原材料的试验资料。
5.1.2编制沉井工程施工组织设计时，应进行分阶段下沉系数的计算。
5.1.3沉井（箱）第一节的混凝土达到设计强度以后，其余各节达到设计强度70%后，方可下沉。
5.1.4沉井（箱）下沉过程中，对于高压缩性的软土层，应严格控制“锅底”深度。
5.2施工设备
5.2.1沉井施工主要机械设备，见表5.2.1。
沉井施工主要设备表5.2.1
序号
名称（类别）
序号
名称（类别）
1
正反向铲
9
高压水泵
2
钢筋三机
10
农用泵
3
木工三机
11
轻型井点喷射井点深井泵井管水泵
4
空压机
12
潜水泵
5
混凝土拌合车
13
水下混凝土封底导管
6
吊车
14
配套电气设备
7
电焊机
15
混凝土泵车
8
抓斗
16
水力机械
5.2.2沉箱施工主要机械设备，见表5.2.2。
沉箱施工主要设备表5.2.2
序号
名称（类别）
序号
名称（类别）
1
遥控液压挖机
8
液压升降皮带出土机
2
远程遥控系统
9
供排气系统
3
遥控水力机械
10
物料出入塔
4
螺旋出土机或吊土筒出土
11
人员出入塔
5
地下（挖掘操作）监视系统
5.2.3挖机的选用应满足施工地区的土质要求，同时沉箱内至刃脚边、沉箱的墙角都应在挖掘作业的范围内。
5.2.4挖机应有地面上的遥控操作系统和本体机械操作系统两套系统。
5.2.5皮带出土机的选用需满足气压沉箱内设备布置的空间要求。
5.2.6物料出入塔的结构应能满足气压平衡的要求，必要时可以作为出土备用。
5.2.7人员出入塔应具备监控系统、氧分析系统、照明系统、对讲系统等主要功能部件。
5.3施工准备
5.3.1沉井（箱）施工前应进行施工图会审。
5.3.2施工组织设计编制完成经审批后方可用于施工。
5.3.3障碍物处理之前应对施工沿线进行踏勘，了解建（构）筑物、地下管线和地下障碍物的状况。
5.3.4施工中应对邻近建（构）筑物、地下管线进行监测，并采取相应的技术措施。
5.3.5场地平整应根据工程设计图纸及施工组织设计、有关规范等技术文件进行，选择合适的机械设备及运输路线，土方弃放地点须得到当地管理部门的同意。
5.3.6临时道路应根据施工组织设计的平面布置图及选用的工程车辆、机具设备等的荷载要求选用合适的路面；对于城区要求高及规划发展的永久性道路可采用混凝土路面。
5.3.7临时设施的布置，应方便施工和生活，不得占据工程位置，且要符合安全、文明施工及消防的要求。
5.3.8施工用电的设计与施工，必须符合国家和地方有关主管部门颁发的电器设备安装规程及国家现行《施工现场临时用电安全技术规定》（JGJ46）。
5.3.9施工机械设备用水的水质，应符合机械设备出厂说明书的规定，禁止使用含有油脂或糖类等杂质的污水，且不得使用海水拌制混凝土。
5.3.10气压沉箱施工工地应有与外界联系的通讯设备，同时应具有工地内部各环节的通讯联络设备。
5.3.11具备开工条件的施工现场应根据经过批准的施工组织设计填写开工报告，交由监理及业主审批后方可正式开工。
5.3.12工程拟用的材料应按规定抽样送质检部门指定的材料检测中心进行检测，合格后方可用于该工程。
5.4垫层施工
5.4.1沉井（箱）施工时，应首先根据设计图纸进行定位放线工作。
5.4.2垫层基坑底部的平面尺寸需考虑支模、搭设脚手架及排水等项工作的需要。
5.4.3垫层基底宜选择在较好的持力层中，基底位于地下水位以下时，必须做好降水工作。
5.4.4垫层基坑开挖时，应验算基坑的边坡稳定，具体参考上海市《基坑工程设计规范》（DBJ08-61）的规定计算。
5.4.5在开挖好的基坑（槽）内，铺筑砂垫层前在基坑底部应设置盲沟和集水井，集水井的深度宜低于基底300mm~500mm。
在清除浮土后，方可进行砂垫层的铺填工作。
施工期间做好排水工作，严禁砂垫层浸泡在水中。
5.4.6砂垫层的厚度，根据沉井（箱）的重量和地基土的承载力通过计算确定，应按（5.4.6）式计算：
图5.4.6砂垫层计算简图
（5.4.6）
式中
——砂垫层底部土层的承载力（kN/m2）；
——砂垫层的厚度（m）；
——第一节沉井下沉时，单位长度重量（kN/m）；
——砂的干容重（kN/m3）；
L——混凝土垫层的宽度（m）；
——砂垫层的压力扩散角（°），一般可取30°~40°。
5.4.7软土地区砂垫层的铺设厚度不宜小于600mm，每层铺设厚度，不应超过250mm，应逐层浇水控制最佳含水量。
砂垫层宜采用颗粒级配良好的中砂、粗砂或砾砂。
5.4.8沉井（箱）自重较轻时（或者第一节制作高度较小），对地基表层土应事先予以夯实，并进行下卧层的承载力验算，然后直接在地面浇素混凝土垫层，并做好地面排水工作。
5.4.9沉井砂垫层的布置宜采用满堂铺筑形式，平面尺寸较大时，可采用环边铺筑形式；沉箱砂垫层应采用满堂铺筑形式。
5.4.10混凝土垫层的厚度可采用（5.4.10）式计算，不应小于150mm。
图5.4.10刃脚下采用素混凝土垫层
（5.4.10）
式中
——混凝土垫层的厚度（m）；
——沉井（箱）第一节沿边单位长度重量（kN/m）
——砂垫层的承载力设计值一般取100（kN/m2）
——刃脚踏面宽度（m）。
5.5沉井（箱）制作
5.5.1沉井（箱）模板表面应平整光滑且具有足够的强度、刚度、整体稳定性，缝隙应严密不得漏浆。
5.5.2沉井（箱）接高时，应按本规范4.4.5条的公式进行接高稳定性验算。
一次立模制作高度宜控制在3m~5m，分节制作高度宜控制在6m~8m。
5.5.3模板的设计、安装及预埋件和预留孔洞设置偏差，应符合现行国家《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）的有关规定。
5.5.4沉井（箱）接高前应进行纠偏正位工作，接高水平施工缝宜作成凸型，应将接缝处的混凝土凿毛，清洗干净，充分润湿，并在浇筑上层混凝土前铺筑一层水泥砂浆。
5.5.5沉井（箱）钢筋在加工制作中，钢筋连接宜采用焊接或机械连接；水平钢筋的搭接长度应按现行国家《混凝土结构设计规范》（GB50010）的规定选取。
5.5.6沉井（箱）下沉前必须将插筋弯折，有条件时最好将插筋改用机械连接。
5.5.7沉井（箱）受力钢筋的混凝土净保护层厚度应符合表5.5.7的规定。
钢筋的混凝土净保护层最小厚度表5.5.7
构件类别
工作条件
保护层最小厚度（mm）
墙、板
与水、土接触或处于高湿度
30
与污水接触或受水气影响
35
梁、柱
与水、土接触或处于高湿度
35
与污水接触或受水气影响
40
沉井底板或沉箱顶板
有垫层的下层钢筋
40
无垫层的下层钢筋
70
注：
1.梁柱内箍筋的混凝土保护层最小厚度不应小于25mm；
2.表列保护层厚度时按混凝土等级不低于C25时给出的，如混凝土等级低于C25，保护层厚度尚应增加5mm；
3.当沉井（箱）位于沿海地区，受盐雾影响时，其最外层钢筋保护层的厚度不应小于45mm；
4.其他不受水、土接触或不受水气影响的构件，应按国家规范《混凝土结构设计规范》（GB50010）执行。
5.5.8防水混凝土的集料级配应考虑强度指标、抗渗等级，再结合实际试验数据确定配合比。
5.5.9采用分层平铺时，每层混凝土的浇筑厚度，一般为300mm~500mm。
5.5.10水平施工缝应留置在底板凹槽、凸榫或沟、洞底面以下200mm~300mm。
5.5.11沉箱接高时应维持工作室内的气压稳定。
5.6沉井下沉
5.6.1沉井下沉宜优先采用排水下沉；对于流砂严重的地层和渗水量大的砂层，以及地下水无法排除或大量排水会影响附近建筑物的情况，应采用不排水下沉。
5.6.2凿除混凝土垫层时，应先内后外，分区域对称按顺序凿除，凿断线应与刃脚底边平齐，凿除的混凝土垫层，应立即清除，空穴立即用砂或砂夹碎石回填。
对混凝土的定位支点处，应最后凿除，不得漏凿。
5.6.3挖土下沉时，应分层、均匀、对称进行。
下沉系数较大时，应先挖锅底中间部分，保留刃脚周围土堤，使其挤土下沉；下沉系数较小时，应采取助沉措施，不得将锅底开挖过深。
5.6.4沉井下沉时，每次下沉一段距离后，应清土校正后方可继续挖土下沉。
5.6.5沉井在下沉到距离设计标高2m时，应放慢下沉速度，下沉深度距设计标高应有一定的预留量。
5.6.6沉井以排水法下沉，当沉至距设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测。
5.6.7沉井不排水下沉时，井内水位不宜低于井外水位。
5.6.8空气吸泥下沉时，应随时了解排出泥水的浓度和开挖面各部位的深度，及时移动吸泥机。
5.6.9对于下沉深度较深或侧摩阻力较大的沉井，可采用触变泥浆、空气幕或其他助沉措施。
5.6.10触变泥浆隔离层的厚度宜为150mm~200mm。
根据沉井下沉时所通过的不同土层，其物理力学指标要求可参照
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