沉箱基礎(chǔ)施工方法

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(wú)水時(shí)就地制造沉箱下沉，和水不深時(shí)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(yùn)的沉箱,再下水浮運(yùn)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(yīng)有一定的順序。如沉箱內(nèi)周圍土的摩擦阻力過(guò)大而不能下沉?xí)r，可暫時(shí)撤離工作人員，降低工作室內(nèi)氣壓，以強(qiáng)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(shí)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(shè)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(jìn)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(dāng)把沉箱沉入水下時(shí)，在沉箱外用空氣壓縮機(jī)把壓縮空氣通過(guò)儲(chǔ)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(jìn)到工作室內(nèi)工作。人用變氣閘的作用，是通過(guò)逐步改變閘內(nèi)氣壓而使工作人員適應(yīng)室內(nèi)外的氣壓差，同時(shí)又可防止由于人員出入工作室而導(dǎo)致高壓空氣外溢。

在沉箱工作室里，工作人員用挖土機(jī)具、水力機(jī)械（包括水力沖泥機(jī)、吸泥機(jī)）和其他機(jī)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(shè)計(jì)標(biāo)高并經(jīng)檢驗(yàn)、處理地基后，用圬工填充工作室，拆除氣閘氣筒，這時(shí)沉箱就成了基礎(chǔ)的組成部分。在其上面可在圍堰保護(hù)下繼續(xù)修筑所需要的建筑物，如橋梁墩臺(tái)、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(wú)底的箱形結(jié)構(gòu)，因?yàn)樾枰斎雺嚎s空氣來(lái)提供工作條件，故稱為氣壓沉箱或簡(jiǎn)稱沉箱。

沉箱基礎(chǔ)是以氣壓沉箱來(lái)修筑橋梁墩臺(tái)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(shè)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(jìn)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(duì)人員健康有害，且工效低、費(fèi)用大，加上人體不能承受過(guò)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(yán)格的安全和勞動(dòng)保護(hù)制度,包括對(duì)工作人員的體格檢查,工作時(shí)間的規(guī)定（氣壓越高，每班工作時(shí)間越少），以及工作人員進(jìn)出沉箱必須在人用變氣閘內(nèi)按規(guī)定時(shí)間逐漸變壓的制度。如加壓太快，會(huì)引起耳膛病；減壓太快，則在高氣壓條件下血液中吸收的氮?dú)鈦?lái)不及全部排出，形成氣泡積聚、擴(kuò)張、堵塞，會(huì)引起嚴(yán)重的沉箱病。

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(wú)法下沉，基樁無(wú)法穿透時(shí)；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(shí)；③待建基礎(chǔ)的土層不穩(wěn)定，無(wú)法下沉井或挖槽沉埋水底隧道箱體時(shí)；④地質(zhì)情況復(fù)雜，要求直接檢驗(yàn)并對(duì)地基進(jìn)行處理時(shí)。由于沉箱作業(yè)條件差，對(duì)人員健康有害，且工效低、費(fèi)用大，加上人體不能承受過(guò)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。

沉箱是從潛水鐘發(fā)展起來(lái)的。1841年法國(guó)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(guó)羅切斯特梅德韋河建橋時(shí)，首次下沉了深18.6米的管狀沉箱。1859年法國(guó)弗勒爾-圣德尼在萊茵河上建橋時(shí),下沉了底面和基底相同的矩形沉箱，以后被廣泛應(yīng)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(yīng)推1878～1880年法國(guó)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(dá)44米。

中國(guó)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(guó)自行設(shè)計(jì)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(guó)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(wú)蓋的箱子，因其不用壓縮空氣,可稱無(wú)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(wú)壓沉箱一般在岸邊或船塢中制造，然后浮運(yùn)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(shí)，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(tái)，再將無(wú)壓沉箱沉至已找平的承臺(tái)面上，箱周下部也用水下混凝土圍護(hù)。

《公路交通科技名詞》第一版。

1996年，經(jīng)全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)審定發(fā)布。