1 沉箱工法概述 1
1.1 沉箱定义与分类 1
1.2 开口沉箱工法 1
1.2.1 工法概述 1
1.2.2 开口沉箱中的挖排土 2
1.3 气压沉箱工法 2
1.3.1 工法概述 2
1.3.2 气压沉箱工法与开口沉箱工法的比较 4
2 气压沉箱工法的发展历程 7
2.1 气压沉箱的雏形——潜水钟 7
2.2 工法的诞生 7
2.2.1 气压挖掘工法的起源 7
2.2.2 19世纪美国的大型桥梁基础 8
2.2.3 19世纪欧洲的沉箱工程 9
2.2.4 摩天大楼的建设热潮 10
2.3 欧美气压沉箱工法的衰退 10
2.3.1 长大型钢材的批量生产 10
2.3.2 金门大桥沉箱基础施工的失败 11
2.3.3 德国的气压沉箱工程 11
2.4 日本气压沉箱工法的早期应用 11
2.5 气压沉箱技术在日本的改良历程 14
3 气压沉箱的特点及设计 18
3.1 气压沉箱的特点 18
3.1.1 沉箱箱体构造 18
3.1.2 气压调节与换气 18
3.1.3 气压与水压单位 19
3.1.4 气压沉箱的下沉原理 19
3.1.5 挖排土下沉过程中气压沉箱的不稳定性 21
3.2 气压沉箱箱体 22
3.2.1 箱体构成 22
3.2.2 刃脚与工作室顶板 23
3.2.3 顶板 24
3.3 气压沉箱的设计 26
3.3.1 设计与施工的关系 26
3.3.2 沉箱设计步骤 26
4 气压沉箱施工用机械设备 29
4.1 概述 29
4.2 送气设备 30
4.2.1 空气压缩机 30
4.2.2 空气压缩机附属设备 33
4.2.3 送气系统 35
4.2.4 气闸室与出入竖井 36
4.3 电气及通信设备 41
4.3.1 供电设备 41
4.3.2 气压沉箱内部电路布置 42
4.3.3 通信设备 43
4.4 沉箱水上施工设备 44
4.4.1 筑岛或围堰内填土的就位方式 44
4.4.2 沉箱漂浮拖曳施工方法 44
4.4.3 起重船吊运方式 45
4.4.4 栈桥和栈台 45
5 气压沉箱挖排土用机械设备 47
5.1 概述 47
5.1.1 挖排土作业的重要性 47
5.1.2 工作室内开挖机械化及经济效果 47
5.1.3 工作室内履带式挖掘机 47
5.1.4 沉箱挖掘机 48
5.2 远程操作无人挖掘系统 51
5.2.1 大气压环境密封舱内远程操控沉箱挖掘机 51
5.2.2 地面远程操作沉箱挖掘机 52
5.3 排土系统 54
5.3.1 概述 54
5.3.2 连续排土方法 55
5.3.3 土桶和材料气闸室 55
5.3.4 土砂自动装入装置 56
5.3.5 土桶吊出装置 58
5.3.6 排土作业自动化 59
5.4 施工监测管理 62
5.4.1 监测装置 62
5.4.2 自动监测管理系统 62
6 气压沉箱施工方法 63
6.1 陆上气压沉箱施工工艺 63
6.1.1 总体施工流程 63
6.1.2 就位地基处理 63
6.1.3 沉箱就位 64
6.1.4 沉箱结构浇筑 68
6.1.5 沉箱设备安装的顺序和方法 70
6.2 水中沉箱施工工艺 72
6.2.1 人工筑岛就位 72
6.2.2 人工围堰地基内就位 74
6.2.3 单排钢板桩圆形围护 75
6.2.4 沉箱水底就位 76
6.2.5 栈桥和栈台 77
6.2.6 沉箱钢壳水上搬运 78
6.2.7 沉箱设备安装与水中下沉 78
6.3 下沉挖掘施工 79
6.3.1 沉箱下沉的不稳定性 79
6.3.2 沉箱下沉的姿态控制 80
6.3.3 黏性土层开挖 83
6.3.4 砂质土层开挖 83
6.3.5 含砾石、石块地层开挖 84
6.3.6 岩石地层开挖 85
6.3.7 沉箱助沉 86
6.3.8 减压下沉中的土体隆起 87
6.3.9 减压下沉产生的流砂现象 89
6.3.10 沉箱漏气的防止 90
6.3.11 下沉挖掘中不利影响的防护及处理 90
6.3.12 排土作业 91
6.3.13 下沉挖掘的最后阶段 92
6.4 下沉挖掘结束后的作业 92
6.4.1 平板载荷试验 92
6.4.2 沉箱工作室内机械设备的拆除 94
6.4.3 工作室内混凝土充填 94
6.4.4 沉箱施工设备的拆除 95
6.4.5 上部施工临时用挡墙施工 95
6.4.6 顶板施工 96
7 气压沉箱施工调查与规划管理 97
7.1 施工前调查 97
7.1.1 调查目的 97
7.1.2 地质调查 98
7.1.3 气象、水文及水利状况调查 100
7.1.4 周边环境调查 100
7.1.5 作业环境调查 100
7.2 施工计划 101
7.2.1 设备安装计划 101
7.2.2 工程计划 101
7.2.3 机械设备计划 103
7.2.4 材料和劳务计划 107
7.3 高气压作业的安全卫生 107
7.3.1 减压病发生原因及其症状 107
7.3.2 高气压作业安全卫生规则 108
7.3.3 高气压作业安全卫生规则的主要规定 109
7.3.4 高气压作业必要的总时间 109
7.3.5 减压病治疗 110
7.3.6 缺氧空气产生机理 110
7.3.7 缺氧病及其预防措施 111
7.3.8 其他各类灾害的预防措施 113
7.4 施工管理 114
7.4.1 安全卫生管理 114
7.4.2 机械设备和气压调节管理 114
7.4.3 量测管理 115
7.4.4 自动监测管理 115
8 工程实例 117
8.1 日本最早的气压沉箱工程——隅田川永代桥基础 117
8.1.1 工程概述 117
8.1.2 工程施工 117
8.2 万代桥气压沉箱基础 122
8.2.1 工程概述 122
8.2.2 沉箱基础施工 122
8.2.3 新潟地震与万代桥基础 123
8.3 经受住阪神淡路大地震考验的气压沉箱基础 123
8.3.1 山阳新干线神崎川桥梁基础 123
8.3.2 沉箱基础的设计与施工 123
8.3.3 抗震性良好的沉箱基础 127
8.4 大阪港大桥南港气压沉箱基础 127
8.4.1 工程概述 127
8.4.2 地基改良及施工临时设备 128
8.4.3 沉箱施工 133
8.5 世界上最大的气压沉箱——东京港联络桥基础 140
8.5.1 工程概述 140
8.5.2 沉箱锚锭基础 140
8.5.3 海底地基 141
8.5.4 海底地基改良 142
8.5.5 栈桥及栈台的架设 142
8.5.6 沉箱工程施工用设备及再压室 144
8.5.7 沉箱钢壳制作 145
8.5.8 沉箱钢壳沉设 146
8.5.9 沉箱下沉作业控制 146
8.5.10 下沉挖掘 148
8.5.11 无人挖掘系统的首次使用 150
8.5.12 降水工法的并用 150
8.5.13 泥岩层的开挖 150
8.5.14 下沉挖掘结束 151
8.5.15 下沉精度及沉箱病发生率 152
8.5.16 工作室内混凝土充填及沉箱顶板的浇筑 153
8.6 千叶盾构隧道工作竖井气压沉箱 153
8.6.1 地面远程操控工作室内挖掘 153
8.6.2 圆环形土砂自动装入装置 154
8.6.3 千叶竖井沉箱下沉挖掘 154
8.7 其他工程实例 156
参考文献 158