沉箱基礎(chǔ)發(fā)展簡史

沉箱是從潛水鐘發(fā)展起來的。1841年法國工程師M.特里熱在采煤工程中為克服管狀沉井下沉困難，把沉井的一段改裝為氣閘，成了沉箱，并提出了用管狀沉箱建造水下基礎(chǔ)的方案。1851年J.賴特在英國羅切斯特梅德韋河建橋時，首次下沉了深18.6米的管狀沉箱。1859年法國弗勒爾-圣德尼在萊茵河上建橋時,下沉了底面和基底相同的矩形沉箱，以后被廣泛應用。

早期的沉箱多用鋼鐵制造，以后又相繼出現(xiàn)石沉箱、木沉箱、鋼筋混凝土沉箱等。特大型的沉箱應推1878～1880年法國土倫干船塢鋼沉箱,其平面為41×144米。下沉最深的沉箱為1955年位于密西西比河上、跨度 655米的管道懸索橋，因采用了沉箱周圍打深井抽水以降低地下水位的措施，使刃腳下工作最低處在靜水位以下達44米。

中國最先采用沉箱基礎(chǔ)的是京山(北京—山海關(guān))鐵路灤河橋（1892～1894年），中國自行設計建造的浙贛（浙江—江西）鐵路杭州錢塘江橋(1935～1937年)，采用了沉箱下接樁基的聯(lián)合基礎(chǔ)。中華人民共和國成立后，有些橋梁如1955年建成的黎（塘）湛（江）鐵路貴縣郁江橋也曾使用沉箱基礎(chǔ)，但以后逐漸為管柱及其他基礎(chǔ)所替代。

除上述氣壓沉箱外，還有一種被港口部門也稱為沉箱的構(gòu)筑物，其外形象一只有底無蓋的箱子，因其不用壓縮空氣,可稱無壓沉箱（圖2）。它用鋼筋混凝土建造，只能在水中而不能在土中下沉，故它和氣壓沉箱不同，不能作為深埋基礎(chǔ)。一般多用在水流不急，地基或基床不受沖刷，地基沉降小，基礎(chǔ)不需埋入土中或?qū)Τ两挡幻舾械臉?gòu)筑物，如港口岸壁、碼頭、防波堤、燈塔等工程。

無壓沉箱一般在岸邊或船塢中制造，然后浮運就位，灌水和填充下沉，使之平穩(wěn)沉到已整平的地基或拋石基床上。如箱內(nèi)填砂石，沉箱要作頂蓋。在基底土質(zhì)較差時，也可先在水底挖一淺坑，打下若干基樁，在樁頂處灌筑水下混凝土承臺，再將無壓沉箱沉至已找平的承臺面上，箱周下部也用水下混凝土圍護。

沉箱適用于如下情況：①待建基礎(chǔ)的土層中有障礙物而用沉井無法下沉，基樁無法穿透時；②待建基礎(chǔ)鄰近有埋置較淺的建筑物基礎(chǔ)，要求保證其地基的穩(wěn)定和建筑物的安全時；③待建基礎(chǔ)的土層不穩(wěn)定，無法下沉井或挖槽沉埋水底隧道箱體時；④地質(zhì)情況復雜，要求直接檢驗并對地基進行處理時。由于沉箱作業(yè)條件差，對人員健康有害，且工效低、費用大，加上人體不能承受過大氣壓，沉箱入水深度一般控制在35米以內(nèi)，使基礎(chǔ)埋深受到限制。因此，沉箱基礎(chǔ)除遇到特殊情況外，一般較少采用。

在沉箱工作室內(nèi)的工作人員處于高氣壓的條件下工作，必須有一套嚴格的安全和勞動保護制度,包括對工作人員的體格檢查,工作時間的規(guī)定（氣壓越高，每班工作時間越少），以及工作人員進出沉箱必須在人用變氣閘內(nèi)按規(guī)定時間逐漸變壓的制度。如加壓太快，會引起耳膛?。粶p壓太快，則在高氣壓條件下血液中吸收的氮氣來不及全部排出，形成氣泡積聚、擴張、堵塞，會引起嚴重的沉箱病。

沉箱的施工按其下沉地區(qū)的條件有陸地下沉和水中下沉兩種方法。陸地下沉有地面無水時就地制造沉箱下沉，和水不深時采取圍堰筑島制造沉箱下沉的兩種方法。水中下沉有在高出水面的腳手架上或在駁船上制造下沉,和在岸邊制造成可浮運的沉箱,再下水浮運就位下沉的兩種方法。為保證沉箱平穩(wěn)下沉，在沉箱內(nèi)挖土應有一定的順序。如沉箱內(nèi)周圍土的摩擦阻力過大而不能下沉時，可暫時撤離工作人員，降低工作室內(nèi)氣壓，以強迫下沉。

除了在施工后就成為基礎(chǔ)一部分的沉箱外，還有一種可多次使用的輕型沉箱稱為可撤式沉箱。修筑基礎(chǔ)時它象一只圬工上的罩子，隨著圬工面的升高而升高。施工完后，移出基礎(chǔ)。這種沉箱上升能力有限，入土深度不大，多用于維修工程。

沉箱由頂蓋和側(cè)壁組成(圖1)，其側(cè)壁也稱刃腳。頂蓋留有孔洞，以安設向上接高的氣筒(井管)和各種管路。氣筒上端連以氣閘。氣閘由中央氣閘、人用變氣閘及料用變氣閘（或進料筒、出土筒）組成。在沉箱頂蓋上安裝圍堰或砌筑永久性外壁。頂蓋下的空間稱工作室。

當把沉箱沉入水下時，在沉箱外用空氣壓縮機把壓縮空氣通過儲氣筒、油質(zhì)分離器經(jīng)輸氣管分別輸入氣閘和沉箱工作室，把工作室內(nèi)的水壓出室外。工作人員就可經(jīng)人用變氣閘，從中央氣閘及氣筒內(nèi)的扶梯進到工作室內(nèi)工作。人用變氣閘的作用，是通過逐步改變閘內(nèi)氣壓而使工作人員適應室內(nèi)外的氣壓差，同時又可防止由于人員出入工作室而導致高壓空氣外溢。

在沉箱工作室里，工作人員用挖土機具、水力機械（包括水力沖泥機、吸泥機）和其他機具挖除沉箱底下的土石，排除各種障礙物，使沉箱在其自重及其上逐漸增加的圬工或其他壓重作用下，克服周圍的摩阻力及壓縮空氣的反力而下沉。沉箱下到設計標高并經(jīng)檢驗、處理地基后，用圬工填充工作室，拆除氣閘氣筒，這時沉箱就成了基礎(chǔ)的組成部分。在其上面可在圍堰保護下繼續(xù)修筑所需要的建筑物，如橋梁墩臺、水底隧道、地下鐵道及其他水工、港口構(gòu)筑物等。

氣壓沉箱是一種無底的箱形結(jié)構(gòu)，因為需要輸入壓縮空氣來提供工作條件，故稱為氣壓沉箱或簡稱沉箱。

沉箱基礎(chǔ)是以氣壓沉箱來修筑橋梁墩臺或其他構(gòu)筑物的基礎(chǔ)。沉箱由頂蓋和側(cè)壁組成, 其側(cè)壁也稱刃腳。頂蓋留有孔洞，以安設向上接高的氣筒(井管)和各種管路。氣筒上端連以氣閘。氣閘由中央氣閘、人用變氣閘及料用變氣閘（或進料筒、出土筒）組成。在沉箱頂蓋上安裝圍堰或砌筑永久性外壁。頂蓋下的空間稱工作室。由于沉箱作業(yè)條件差，對人員健康有害，且工效低、費用大，加上人體不能承受過大氣壓，沉箱入水深度一般控制在35米以內(nèi)，使基礎(chǔ)埋深受到限制。因此，沉箱基礎(chǔ)除遇到特殊情況外，一般較少采用。

《公路交通科技名詞》第一版。

1996年，經(jīng)全國科學技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。