（一）可以看见的基础——明挖基础

1.什么是明挖基础

明挖基础，顾名思义就是直接在地面上开挖的基础，即在原有地面直接开挖形成基坑，然后在基坑内建造基础的一种常见基础形式。这种基础结构形式简单，埋置较浅，具有开挖简便、需用机具少、施工技术难度小、造价低等优点，因而从古代桥梁到现代桥梁，明挖基础在平原无水地区、浅滩或山区等地质条件良好的区域得到普遍采用。明挖基础的典型形式如图3-1-1所示。

■图3-1-1　明挖基础的典型形式

在没有水或少量水且桥址土质比较好的条件下，可以采用垂直开挖的方式进行基坑施工。而在土质差一点的地方，则需要按一定的倾斜坡度开挖至需要的位置，如图3-1-2所示。当有一定的水深时，则需要在基坑四周设置一圈土石围堰或钢围堰，将水挡在外面以方便基础施工，如图3-1-3所示。

■图3-1-2　无水环境下明挖基础开挖示意图

■图3-1-3　有水环境下明挖基础开挖示意图

2.明挖基础的发展历史

明挖基础是历史最悠久、应用最广泛的一种基础形式，随着人们对土力学的认识不断加深而发展。1876年，中国第一条营运铁路吴淞铁路开通，沿线有15座跨越小河的木桥，但由于当时技术有限，采用了大量埋置较浅的明挖基础，所以后期木桥受冲刷破坏严重。

1934年动工修建的粤汉铁路（现为京广铁路南段）五大拱桥，除新岩下桥两个墩采用混凝土沉井外，其余均为明挖基础，采用麻袋盛土或木板桩筑成围堰，抽水后人工开挖至基岩形成桥梁基础。20世纪50年代初，成渝铁路复工时，成都平原一些河流有砂夹卵石层，不便打桩，于是提出用明挖扩大基础代替桩基础，并在多数桥梁基础中应用，取得了较好的效果。

1951年建成的陇海铁路渭河一号桥在天兰段南河川车站以西1 km处，第1、2、8、9号各墩为明挖基础，基底均埋置于覆盖层中，如图3-1-4所示。

■图3-1-4　陇海铁路天兰段渭河一号桥

20世纪70年代后，随着桥梁设计建造技术的不断发展，桥梁的荷载和跨度也越来越大。一些大跨度的桥梁基础处于深水环境，已经不适宜采用明挖基础，但由于明挖基础独有的特点，拱桥拱座和悬索桥锚碇如今还是以明挖基础为主。

2005年竣工通车的润扬长江大桥南汊桥的两个锚碇均采用了特大型深基坑基础。北锚碇基础平面尺寸为69 m×50 m，相当于8个篮球场那么大，深达50 m。南锚碇在施工时采用了“冻结排桩”的施工方法，该法是一种全新的基坑施工方法，应用于桥梁基础工程在国内属于首次。润扬长江大桥南锚碇基础布置如图3-1-5所示。

■图3-1-5　润扬长江大桥南锚碇基础布置

3.明挖基础的建造方法

看似简单的明挖基础到底是怎样一步一步建成的呢？笼统地说，其主要分为四个步骤：基础的定位放样→基坑开挖→基坑排水与降水→基底处理及砌筑基础结构物。

（1）基础的定位放样。

■图3-1-6　基础的定位放样示意图

在基坑开挖前，先进行基础的定位放样工作，以便将设计图上的基础位置准确地设置到桥址上。放样工作须根据桥梁中心线与墩台的纵横轴线推出基础边线的定位点，再放线画出基坑的开挖范围，如图3-1-6所示。一般用水准测　量的方法进行基坑内各点的标高测量控制，确保基坑尺寸和位置符合设计要求。

（2）基坑开挖。

桥梁基础根据不同的环境条件，需要采用不同的方法来施工。对于地质条件较好、空间较大、地下水位低于基底和基础埋置不深的基坑，在不影响邻近建筑物的情况下，可采用放坡开挖的方法进行基坑开挖施工，如图3-1-7所示。对于处于干涸无水的河滩、河沟，且地下水水位低于基底、渗透量少、不影响坑壁稳定性以及基础埋置不深的基坑，还可采用无支撑的垂直开挖方式进行基坑开挖施工，如图3-1-8所示。

■图3-1-7　基坑放坡开挖　

■图3-1-8　基坑无支撑开挖

对于垂直开挖的基坑，如果基坑自身不能稳定，则需要对基坑进行支护后再进行开挖。如图3-1-9所示，在基坑四周施打一圈钢板（管）桩作为围护结构，然后用对撑结构把围护结构撑住，不让它向基坑内倾倒，以此创造一个安全的施工环境。而对于不能直接垂直开挖的基坑，为了确保基坑坡面的土体不滑塌，需要在坡面上喷射一层混凝土将土体稳住，不让它移动，然后打入一根长长的锚杆至土层深处，阻止坡面土体向基坑内滑塌，如图3-1-10所示。常见的基坑开挖支护方式还有锚杆支护、混凝土护壁支护等形式，如图3-1-11、图3-1-12所示。

目前应用广泛的悬索桥锚碇基础，常常采用地下连续墙作为围护结构进行基坑施工。如2019年建成的杨泗港长江大桥的锚碇基础，其平面大小相当于16个篮球场大小，采用圆形地下连续墙形成围护结构后再开挖基坑，其锚碇基坑如图3-1-13所示。

■图3-1-11　锚杆支护　

■图3-1-12　混凝土护壁支护

■图3-1-13　杨泗港长江大桥锚碇基坑

世界首座高速铁路悬索桥——五峰山长江大桥，其南锚碇位于山坳间，采用了世界最大的山区锚碇扩大基础。施工时先采用冲击钻将基坑钻成“蜂窝”状的孔后，再用铣槽机钻成墙式的方孔，然后灌注混凝土形成连续式的防护结构。锚碇围护结构采用外径90 m、壁厚1.5 m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬作为基坑开挖的支护结构。基坑的不同施工阶段如图3-1-14至图3-1-17所示。

■图3-1-14　地下连续墙施工完成　

■图3-1-15　基坑开挖

■图3-1-16　锚碇施工　

■图3-1-17　锚碇施工完成

（3）基坑排水与降水。

基坑坑底多位于地下水位以下，地下水会渗入坑内，因此只有设法把基坑内的水排除干净，基础才能在干作业条件下施工。常用的基坑排水方法有集水坑排水法（图3-1-18）、井点排水法（图3-1-19）。

■图3-1-18　集水坑排水法示意图　

■图3-1-19　井点排水法示意图

（4）基底处理及砌筑基础结构物。

开挖完成的基坑应在浇筑前按规定进行检验，确保基坑的强度和稳定性，以免发生滑移等病害。当天然地基的承载能力达不到设计要求时，须先对原地基进行加固处理再进行后续施工。常用的地基处理方法有换土垫层法（图3-1-20）、打入桩加固地基法（图3-1-21）、砂桩法、水泥土搅拌桩法、石灰桩法、振冲法、强夯法和注浆加固法。基底处理完成后，即可进行后续基坑内基础或其他构筑物的浇筑工作。

■图3-1-20　换土垫层法示意图

■图3-1-21　打入桩加固地基法示意图

（二）定海神针——桩基础

1.什么是桩基础

当需要在较深的河流中设置桥梁基础时，什么样的基础形式比较合适呢？答案是“桩基础”。桩基础是我国桥梁建设中经常用到的一种基础形式。

通俗地说，桩是一种埋入土中、截面尺寸比其长度小得多的细长构件。若干根桩通过桩顶端的承台连接成整体，如图3-1-22所示。桩基础应用灵活，设计者可以根据上部结构形式、荷载大小、地质情况等，调整桩的布置、直径、长度和数量等来满足设计要求。

■图3-1-22　桩基础示意图

2.桩基础的发展历史

桩基础按照材料的不同，可分为木桩、钢筋混凝土预制桩、钢桩、钢筋混凝土灌注桩、复合桩等。下面对不同类型的桩基础的发展历史进行简单介绍。

（1）木桩的发展。

木桩是历史悠久的基础形式，从7000～8000年前的新石器时代直至20世纪前半叶都有应用，如秦朝的中渭桥、汉朝的东西渭桥、隋朝的灞桥等桥的基础都采用了木桩。到了明清时期，木桩技术更趋完善，《清官式石桥做法》和《崇陵工程做法册》对桩的选料、布置以及桩基施工方法都有规定，也介绍了专门的打桩工具。1905年，桥梁工程师詹天佑主持建造了我国第一条不靠外资、不靠外国技术人员的干线铁路——京张铁路，其中全线最长的桥梁怀来河桥基础采用了木桩，打桩采用人力拉曳的落锤进行施工。

1989年考古发现的咸阳沙河古桥（图3-1-23），其基础就是采用的木桩（图3-1-24）。当时一共发掘出了143根木桩，直径均为40～50 cm，距今已有2000多年的历史。它的发现被列为1989年全国十大考古发现之一。由于咸阳沙河古桥位于古代丝绸之路的必经之地，它还被誉为“万里丝绸之路第一桥”。

■图3-1-23　咸阳沙河古桥遗址　

■图3-1-24　沙河古桥木桩

20世纪30年代，由茅以升主持建造的杭州钱塘江大桥是首座由我国自行设计并建造的双层公铁两用桥，部分基础采用了木桩加沉箱，如图3-1-25所示。由于桥位处岩面距离水面较深，按当时的技术水平，气压沉箱无法直接到达岩面，因此在每个沉箱下打入了160根30 m长的木桩到达岩石层。施工时，最难的便是必须将一根根木桩打进江底的岩石层。开始打第一根木桩时，因为泥沙层太硬，打了两个小时也打不进去。换了大锤打，“咔嚓”一声，木桩断了，接二连三，桩桩如此。茅以升为此坐立不安。一个桥墩有160根桩，15个桥墩上的桩何时才能打完？

一个偶然的机会，他见一个小孩在浇花，喷出的水流把地上冲出一个个小沙窝。此景让茅以升豁然开朗。他把技术人员和老工人找来一起商量，提出用“射水法”解决施工难题。就是先用高压水直冲江底，待泥沙被冲出深洞后赶紧放木桩，再用气锤打。后来工人们在此基础上又提出了一些合理化建议，此后打桩由过去的一昼夜打1根提高到30根。

■图3-1-25　杭州钱塘江大桥木桩加沉箱基础

（2）预制桩的发展。

预制桩，就是在工厂或施工现场加工制成的各种材料、各种形式的桩，如木桩、钢筋混凝土预制桩（图3-1-26）、预应力混凝土预制桩（图3-1-27）等。预制桩制作完成后，在现场用打桩设备将桩打入、压入或振入土中形成可承载的基础。

混凝土预制桩诞生于19世纪末。在我国，预制桩应用于桥梁基础是在20世纪初。津浦线泺口黄河铁路大桥是我国最早使用钢筋混凝土预制桩的桥梁。20世纪50年代，在建造武汉长江大桥时，其部分引桥应用了钢筋混凝土预制方桩。20世纪60年代后，我国开始大规模采用钻孔灌注桩，预制桩在我国桥梁基础应用中逐步减少。

■图3-1-26　钢筋混凝土预制桩　

■图3-1-27　预应力混凝土预制桩

（3）钢桩的发展。

钢桩按照截面形式分为钢管桩（图3-1-28）和型钢桩（图3-1-29）。钢桩有重量轻、承载力高、接头连接简单、施工速度快等优点，同时也存在钢材用量大、工程造价较高、打桩机具复杂、振动和噪声较大、钢材易腐蚀等问题。

■图3-1-28　钢管桩　

■图3-1-29　型钢桩

19世纪末，美国打下了世界上第一根钢管桩。20世纪初，我国早期的一些铁路桥应用了钢管桩基础，但由于当时国内钢材匮乏，所以钢管桩并未大规模普及。进入21世纪后，随着国民经济的发展，我国桥梁建设开始迈向海洋，这些跨海桥梁的兴建极大地推动了钢管桩的发展。比如已建成的东海大桥、杭州湾跨海大桥等都成功应用了钢管桩，钢管桩的直径也从1.5 m发展到了2.5 m。

值得一提的是“一带一路”上的桥梁工程——孟加拉国的帕德玛大桥（Padma Bridge），其使用的钢管桩直径达到了3m，壁厚达到了60 mm，桩长达到了120 m。钢管桩施工采用“水上浮式钢箱平台+三次调整导向架”的施工方法，钢管桩分两次插打到位，如图3-1-30所示。

■图3-1-30　导向架辅助钢管桩插打

（4）灌注桩的发展。

所谓灌注桩，是指通过机械钻孔、人力挖掘等手段，先在土石中形成桩孔，接着在孔内放置钢筋笼，最后灌注混凝土形成的桩。桩的横截面一般为圆形，桩底还可做成扩底形状以增加承载力。根据成孔的方式不同，一般分为钻孔灌注桩（图3-1-31）和挖孔灌注桩（图3-1-32）。钻孔灌注桩往往需要借助机械设备来钻孔，而挖孔灌注桩则主要依靠人工来挖孔。如今钻孔灌注桩广泛应用于桥梁及其他构筑物的基础工程中。

钻孔灌注桩最早出现在1893年，美国工程师借鉴掘井技术，发明了成桩工艺。20世纪40年代初，大功率钻孔机具在美国问世后，钻孔灌注桩开始在世界上被广泛应用。我国应用钻孔灌注桩始于20世纪60年代初，其后发展迅速。2000年建成通车的芜湖长江大桥，直径3m的主墩钻孔桩基础采用KTY3000型钻机成孔。2008年建成的武汉天兴洲长江大桥，主塔墩基础为直径3.4 m的钻孔灌注桩，采用了KTY4000型钻机进行钻孔，如图3-1-33所示；施工时利用吊箱围堰顶面支架作为钻孔操作平台，如图3-1-34所示。

■图3-1-31　钻孔灌注桩　

■图3-1-32　挖孔灌注桩

■图3-1-33　天兴洲长江大桥采用的KTY4000型钻机

■图3-1-34　天兴洲长江大桥钻孔桩施工图

已建成的平潭海峡公铁两用大桥的鼓屿门水道桥Z03、Z04号墩分别采用18根和16根直径4.5 m的大型钻孔灌注桩。钻孔机械为KTY5000型液压动力旋转钻机，如图3-1-35所示，这是首次使用大扭矩动力头旋转钻机进行的大直径桩的钻孔。

■图3-1-35　平潭海峡公铁两用大桥采用的KTY5000型钻机

（5）复合桩的兴起。

复合桩，通常是指由多种材料组成的桩。1879年，英国塞文铁路桥首次将钢管混凝土结构用于桥梁。我国在20世纪60年代开始研究钢管混凝土结构，90年代之后，混凝土结构在高层建筑、桥梁、大跨空间结构等方面应用广泛，发展迅猛。在桥梁领域，钢管混凝土复合桩首次在港珠澳大桥得到应用（图3-1-36、图3-1-37），变截面钢管复合桩直径2.2 m，钢管桩壁厚22 mm，桩长最大78 m。钢管桩制造完成后，由1000 t驳船运输至桥位，采用400 t全回转浮吊和2台APE400打桩锤并联进行打桩施工。为保证钢管桩的施工精度，采用了多次定位的导向架辅助施工。

■图3-1-36　港珠澳大桥复合桩插打　

■图3-1-37　港珠澳大桥复合桩连成整体

3.桩基础的建造方法

下面以常见的钻孔灌注桩为例简述桩基础的建造方法。

钻孔灌注桩采用机械成孔，具有造价低、噪声小、成孔快等优点。钻孔灌注桩施工主要分为以下几个步骤：埋设护筒→制备泥浆→钻孔→清孔→下放钢筋笼→灌注水下混凝土。

（1）埋设护筒。

埋设护筒是钻孔前最主要的环节，其作用是保护孔口不坍塌和在钻孔时起导向作用。钢护筒埋设方法有挖埋式、筑岛填筑式、围堰筑岛式和深水平台架设式，如图3-1-38所示。(www.daowen.com)

■图3-1-38　钢护筒埋设方法

（2）制备泥浆。

泥浆由水、黏土（或膨润土）和添加剂组成，其作用是增大孔内外的静水压力，并在孔壁形成一层泥皮，隔断孔内外水流并起护壁作用，还可起到悬浮钻渣、润滑钻具、减少钻进阻力的作用。一般在桩位旁设置泥浆池（图3-1-39）。

■图3-1-39　泥浆池

（3）钻孔。

钻孔需要根据不同的地质条件选用不同的机械。一般常用的机械成孔方法有旋转钻孔法、冲抓钻孔法、冲击钻孔法。实践证明，在钻孔过程中会遇到不同类型的土层，钻孔施工时需要根据土层的不同类型，选取不同的钻孔方法。以冲击钻机为例，其施工方法是用卷扬机牵引钢丝绳，拉拽起重力式冲击钻头，通过钻头自由落体的冲击力成孔。冲击钻机如图3-1-40所示，钻头如图3-1-41所示。

■图3-1-40　冲击钻机　

■图3-1-41　冲击钻头

■图3-1-42　清孔示意图

（4）清孔。

钻孔底达到设计标高后，应立即进行清孔。清孔的目的是减小孔底沉渣的厚度，保证桩底土的承载力。清孔的方法一般有抽浆清孔法、换浆清孔法、掏渣清孔法、喷射清孔法。清孔示意图如图3-1-42所示。

（5）下放钢筋笼。

制造钢筋笼时一般要分节，每节长度以8～9m为宜。钢筋笼运输到孔位后，通过吊车及人工辅助的方式下放至钻好的孔内，如图3-1-43所示。

■图3-1-43　下放钢筋笼

（6）灌注水下混凝土。

水下混凝土一般采用导管法灌注。导管用钢管制作，内径一般为200～350 mm。导管使用前应进行水密性、承压和接头抗拉等试验。由于导管直径较小，需要用漏斗辅助进行混凝土灌注。导管法灌注混凝土的步骤如图3-1-44所示。

■图3-1-44　导管法灌注混凝土步骤

1—下导管；2—放置封口板；3—在灌注漏斗中装入混凝土；4—起拔封口板，初灌混凝土；5—连续灌注混凝土；6—起拔护筒

钻孔灌注桩施工技术发展迅猛，其技术创新充分展现了大桥建设者的智慧。1973年建设九江长江大桥时，陈新院士创造了双壁钢围堰这一新型施工方法，迄今这种方法一直在桥梁桩基承台施工中发挥着重要的作用。

中国第一座公铁两用跨海大桥——平潭海峡公铁两用大桥，其主塔墩承台外围布设的防撞箱主要由吊箱、防撞梁、联结系三部分组成。吊箱作为承台施工围堰，防撞梁可直接承受五万吨级船舶的撞击。防撞箱围堰施工与永久性结构合二为一，结构形式如图3-1-45所示。

■图3-1-45　平潭海峡公铁两用大桥防撞箱围堰结构形式

防撞箱围堰在工厂内分节段制造，接着在船坞拼装胎座上进行组拼，各组件以桥中心线分左右两个圆形单元体。围堰拼装完成后，整体滑移至码头，由船运输至桥位后整体吊装。其围堰整体下放采用数控液压千斤顶多点同步下放系统，然后在围堰内封底及主墩承台施工。上述施工步骤如图3-1-46至图3-1-50所示。图3-1-51所示为海浪冲击围堰的情景。

■图3-1-46　防撞箱围堰在工厂内分节段制造　

■图3-1-47　围堰工程整体拼装

■图3-1-48　围堰在桥位处整体吊装　

■图3-1-49　围堰整体下放

■图3-1-50　主墩承台施工　

■图3-1-51　海浪冲击围堰

4.桩基“神器”

桩基施工采用的机械装备印证了桩基础的发展历程。以前人们在施工木桩、钢管预制桩、混凝土预制桩时，采用的是人工辅助小型机械设备的方式，如今桥梁预制桩深度已超100 m，桩径已达到3m，这时候就需要大型的施工机械来帮忙。打桩船是水上预制桩施工的首选，常见的打桩船如图3-1-52、图3-1-53所示。

■图3-1-52　“大桥海威951”打桩船

■图3-1-53　“海力801”打桩船

近年来国内施工企业陆续引进国外APE400、APE600型液压振动锤（图3-1-54），激振力分别达3203 kN、4753 kN，其具有噪声小、效率高、无污染、不损伤桩体等优点。由中国企业施工的孟加拉国帕德玛大桥，采用了德国MENCK的MHU 2400 S型（图3-1-55）和3500 S型液压冲击锤，最大冲击能量可分别达到2400 kJ和3500 kJ。

■图3-1-54　APE600型液压振动锤　

■图3-1-55　MHU2400 S型液压冲击锤

我国桥梁的钻孔机械研发势头良好。KTY3000型铝机是国内第一代动力头钻机，岩层钻孔直径最大为3m，孔深可达130 m。该钻头成功应用于芜湖长江大桥、湖北荆沙长江大桥等重大项目。随后研发的KTY4000型和KTY5000型钻机（图3-1-56），其钻孔直径可达5 m。

另外，国内常用的钻孔机械还有冲击钻机、旋挖钻机、回转钻机等。目前已经有适应大孔、深桩、硬地层的XR550（图3-1-57）、TR580、SR630等大型旋挖钻机，这种钻机具有动力强劲、运输便捷、施工效率高等优点，将是今后桩基施工的发展方向。

■图3-1-56　KTY5000型钻机　

■图3-1-57　XR550型旋挖钻机

（三）沉井基础

1.什么是沉井基础

沉井基础一般由井壁、刃脚、隔墙、剪力键、封底和盖板（承台）等组成（图3-1-58）。一般先预制好底节，然后从井内挖土，依靠沉井自身重力，克服阻力后下沉到设计标高，最后在井孔内封底、施工盖板（承台），就建成了桥梁墩台基础。

沉井基础下沉系数一般在1.05～1.25。沉井下沉受力示意图如图3-1-59所示。

■图3-1-58　沉井结构示意图　

■图3-1-59　沉井下沉受力示意图

沉井按材料分为木沉井、石沉井、混凝土沉井、钢沉井、钢-混沉井等；按平面形状分为圆形沉井、矩形沉井和圆端形沉井；按立面形状分为柱形沉井、锥形沉井和阶梯形沉井。

沉井结构一般适用于非岩石的覆盖层中的基础，不适用于要穿过岩层、胶结的卵石层及大漂石层等的基础。特别是在土层中有大孤石、旧基础、树干、倾斜基岩面等情况下应谨慎使用。

2.沉井基础的发展历史

沉井法起源于一种古老的打井方法，在公元前两千多年，古埃及人就曾使用过木材和石材沉井开挖汲水井。我国春秋战国时期，为使水井经常保持一定的水量，不因井壁坍塌而干枯，在平原地区挖掘水井时也采用过沉井法。现代的沉井基础起源于欧洲。1738年，在伦敦泰晤士河上建造的威斯敏斯特桥（Westminster Bridge）采用了长24.385 m、宽9.144 m、深4.877 m的木沉井。沉井在岸上制作，利用潮水托运到桥位并下沉。1851年，英国在肯特郡的罗切斯特修建梅德韦桥（Medway Bridge）时，首次采用压缩空气沉井。1936年，美国建造旧金山-奥克兰海湾悬索桥时，锚固墩首次使用了充气浮运、放气下沉的圆盖沉井，平面尺寸为60 m×28 m。20世纪中后期，沉井基础在深水桥梁中应用较多，如南京长江大桥、九江长江大桥等。21世纪，已建成的沪通铁路长江大桥的沉井基础深度已达到100 m，平面尺寸达到5000 m2。

1960年1月，南京长江大桥1号墩基础施工时，采用在钢板桩围堰内筑岛修建重型混凝土沉井，首次采用了井壁外侧高压射水辅助下沉方法，下沉深度90 m以上。4～7号墩采用自浮式钢壳混凝土沉井基础，其施工方法：在拼装船上组拼底节钢沉井，用吊机吊起底节放入水中，安装钢气筒充气，接高混凝土井壁，沉井下沉至河床；气筒放气使沉井沉入河床并稳定深度。图3-1-60为7号墩首节钢沉井拼装实景。

■图3-1-60　南京长江大桥7号墩首节钢沉井拼装实景

1973年开工建设的九江长江大桥1号墩位于北岸滩地，采用钢筋混凝土沉井基础，总高度为39 m，分9节：底节高5m，外径20 m；中部7节高30 m，外径为19.6～19.8 m；顶节高4m。沉井从上到下要穿过砂黏土层和粉细砂层，下沉深度达51m，采用了泥浆套工艺润滑外壁、减小阻力的辅助下沉方法。1号墩沉井结构示意图如图3-1-61所示。

■图3-1-61　九江长江大桥1号墩沉井结构示意图

2007年开工建设的泰州长江公路大桥，南、北锚碇采用陆上沉井基础，中塔采用水中沉井基础。南锚碇沉井基础尺寸巨大，长和宽分别为67.9 m和52 m，壁厚2.4 m。南锚碇沉井总高41m，沿深度方向分8节：第一节到第五节高28 m，采用排水吸泥方案下沉25 m到标高-23 m后，接高第六、七、八节13 m沉井，采用空气吸泥方案下沉16m到达设计标高-39 m。南锚碇沉井立面图如图3-1-62所示。中塔沉井总高76 m，分为下段钢壳沉井和上段钢筋混凝土沉井两部分，通过底节钢壳在岸边完成部分工作后，浮运沉井至桥位处，再通过“吸泥—下沉—接高”循环使沉井下沉到位。

2010年动工兴建的铜陵长江公铁大桥，3号墩采用圆端形沉井基础，底部平面尺寸为62.4 m×38.4 m，顶端平面尺寸为64 m×40 m。沉井总高68 m，其中上部18 m为混凝土结构，下部50 m为钢结构，分6节制造。钢沉井通过运输船运至墩位处并通过浮吊整体入水、接高，这是首次在墩位处整节段组拼钢壳沉井。3号墩沉井下沉实景如图3-1-63所示。

■图3-1-62　泰州长江公路大桥南锚碇沉井立面图

■图3-1-63　铜陵长江公铁大桥3号墩沉井下沉实景

2014年开工建设的沪苏通长江公铁大桥6个墩塔均采用沉井基础。其中28号、29号主墩沉井平面尺寸为86.9m×58.7m，高分别为105 m（其中钢沉井高50 m）和115 m（其中钢沉井高56 m），钢沉井采用“船坞内整体制造+整体出坞浮运”的施工方法。沉井定位采用“大直径钢管桩+重力混凝土锚”系统，边墩和辅助墩（26～27号、30～31号）沉井采用井内大直径钢管桩导向定位的方案。边墩沉井定位实景如图3-1-64所示。

2016年开工建设的瓯江北口大桥中塔采用沉井基础，沉井平面尺寸为66 m×55 m，总高68 m，其中钢沉井高59 m，钢筋混凝土沉井高9 m。27.5 m高的底节钢沉井在工厂拼装成整体后，用滑道法下河，“半潜驳+拖轮浮运”至墩位后采用“锚墩+重力锚”的方式进行定位，如图3-1-65所示。

■图3-1-64　沪苏通长江公铁大桥边墩沉井定位实景

■图3-1-65　瓯江北口大桥施工实景

3.沉井基础的建造方法

桥梁常用的沉井为混凝土沉井和钢-混沉井，其施工方法基本相同。

（1）混凝土沉井施工。

混凝土沉井适用于陆域环境，其总体方案：在墩位处筑岛对场地进行平整或加固，在墩位处制造第一节沉井，取土下沉，接高其上的第二节沉井，如此循环至沉井下沉到设计标高，然后对井底清基，浇筑封底混凝土，最后进行井顶盖板施工。混凝土沉井施工工艺流程如图3-1-66所示。

■图3-1-66　混凝土沉井施工工艺流程

①墩位处筑岛、地基加固、整平。在浅水的墩位采用筑岛法（就是将有水的区域用土填筑起来）施工，筑岛的尺寸应满足沉井制作及施工作业的要求，岛面应比施工水位高出0.5 m以上；在旱地，可在整平夯实的地面上直接制作沉井。

②底节沉井浇筑、下沉。底节沉井可采用土模法或抽垫法施工。主要工作内容有土模制作（适用于土模法，抽垫法为平整场地、支点布置），钢刃脚制造、安装及定位，安装模板、绑钢筋，浇筑混凝土。

③接高、下沉。沉井接高前应调平，注意均匀加载以防沉井下沉时倾斜，同时应根据稳定性计算确定是否在刃脚下回填或支垫。井内取土也要均匀对称，从中间开始向刃脚处取土。

④清基、封底。清基是为了去除沉井底表面的浮泥及残存物，有效地传递荷载。清基的方法有排水清除，也可以在不排水的情况下通过射水和吸泥清理。封底混凝土施工在少水或干环境时直接浇筑混凝土，深水时采用水下灌注法。

⑤（填芯）井顶盖板施工。井孔内是否填芯按设计要求进行。井顶的盖板可以预制，也可现浇。

混凝土沉井施工步骤如图3-1-67所示。

■图3-1-67　混凝土沉井施工步骤

（2）钢-混沉井施工。

钢-混沉井适用于水域环境，为了便于整体运输，会将底节设计为自浮的钢壳，其高度根据水深、河床冲刷深度和入土稳定深度而定，其他节段为钢筋混凝土。钢-混沉井施工工艺流程如图3-1-68所示。

■图3-1-68　钢-混沉井施工工艺流程

①钢沉井制造。钢沉井制造一般在钢结构加工厂进行，主要由胎架制作成单元件，然后再组拼、焊接成整节段（图3-1-69）。钢沉井分块大小由起重能力、运输条件等确定。

■图3-1-69　钢沉井厂内整体制造

②墩位吊装或整体浮运。制造完成的钢沉井可以分块运输至墩位，在铁驳上拼装成整体后采用吊架起吊下水（图3-1-70）；也可以在加工厂拼装成整体后下水，利用拖轮浮运至墩位（图3-1-71）。

■图3-1-70　钢沉井墩位吊装就位　

■图3-1-71　钢沉井墩位整体浮运就位

③定位、着床。沉井漂浮定位系统分锚碇定位和锚墩定位两种。锚碇系统主要由主锚、边锚、尾锚、定位船、上拉缆和下拉缆等组成。锚墩定位系统（图3-1-72）主要由锚固体和张拉定位系统组成。沉井着床选择低流速平潮位进行，向井壁注水快速着床至稳定深度。

■图3-1-72　锚墩定位系统

④接高、吸泥、下沉。在沉井顶面安装塔吊或门式吊机，立模板、绑扎钢筋，接高第一节混凝土沉井（图3-1-73）。当井壁混凝土强度达到设计强度时，开始吸泥下沉。吸泥时要保证均匀、对称，以防止沉井下沉时偏斜和突沉。

■图3-1-73　混凝土沉井接高

⑤钢-混沉井的清基、封底、（填芯）井顶盖板施工的做法同混凝土沉井。