沉井法开始多用于铁路和桥梁工程，随后在水工结构，特别是市政工程中的给、排水泵站中应用较多。20世纪50年代开始应用于竖井工程中，沉井深度一般不超过40米。1839年，法国创造了压气沉井法，因下沉深度有限，并有损工人健康，到20世纪50年代逐渐被淘汰。1894年，德国创造了淹水沉井法。1944年，日本向沉井壁后施放压缩空气，减少井壁与土层的摩擦阻力获得成功。1952年，匈牙利和瑞士创造了触变泥浆液体减阻的方法。1958年，中国创造了震动沉井法；1969年，开始采用壁后泥浆淹水沉井法施工，至2016年已建成160多个井筒，最深达192.75米，沉井偏斜率仅0.69%。

在井口位置，预制好沉井刃脚和一段井壁，边掘边沉，再在地面浇筑，接长井壁，继续下沉。其实质是在井壁的保护下利用机械和人工操作在井内掘进，井壁在自重的作用下下沉至设计位置，最后进行沉井的封底。沉井刃脚的作用是减少沉井下沉阻力；井壁主要承担井外水土压力和自重（图1）。沉井法具有施工简单、设备少的优点，适用于在冲积层小的流砂、淤泥等含水层中施工。

图1 沉井法凿井示意图

由套井、井壁和刃脚三部分组成。①沉井套井（即锁口）是靠近地表预先做好的一段大于沉井外径1.5米左右的井筒，用以保护井口，安设导向装置和贮存减阻材料。②沉井井壁就是井筒的永久井壁，应有足够的强度，并满足下沉所需的重量。一般为钢筋混凝土结构，壁厚1米左右，随沉井下沉不断在井口浇筑接长。③刃脚位于沉井井壁最下端，多用钢材制造。刃尖角通常为30°，刃脚高约3米，刃脚外半径比井壁外半径大100～300毫米，以便下沉后在井壁四周形成一个环形空间。施工时沉井利用钢刃脚插入土层，工作面不断破土排渣，依靠井壁自重不断下沉，当沉井刃脚达到基岩后，即行封底与壁后注浆固井。

沉井井筒掘进主要有4种方法：①水枪掘进。高压水沿供水管输送到水枪，经水枪喷嘴后形成一股高速射流，冲击工作面土层并破坏其结构，形成泥浆，泥浆由空气吸泥机排到地面，以完成沉井掘进任务。是沉井掘进的主要方法。②钻机掘进。利用钻头上的切齿做圆周运动，插入土层将土结构破坏，然后通过空气吸泥机将其排至地面。钻机破土可以连续不断地钻进，效率较高。③抓斗掘进用。于淹水沉井施工中，抓斗可作为掘进的主要设备，也可作为掘进的辅助设备，用以抓取大块卵石。④人工掘进。一般适用于不淹水沉井施工。

沉井的排渣方式主要有：①压气排渣。利用空气吸泥机在设备管内、外产生负压，通过负压将泥渣浆排出。该法操作简单、管理方便，但效率低。②水力排渣。高压水以很高的速度从喷嘴中射出，造成吸泥管内负压进行排渣，该法运行可靠、操作方便，但效率低，使用范围限制较大，一般只在浅沉井中或清理沉井基地时使用。③抓斗排渣。利用抓斗抓取井底工作面的泥渣后直接用绞车提出井外卸载，该法设备简单、耗能小，但效率随井筒深度的增加而逐渐降低。④吊桶排渣。一般用人工或机械将沉井底土砂装入吊桶提出井外，该法安全性较差，沉井深度受限。

沉井法按井壁下沉动力可分为自重沉井和加载沉井，加载沉井又分为：①震动沉井。在预制的薄壁长段井筒上部装有井帽，在其上安置震动机，带动井筒震动，加大井筒的下沉力，并促使井壁四周土壤液化，减少沉井周边的摩擦阻力，加快下沉速度。震动沉井由建桥工程使用的震动管柱法移植而来，自1958年起，在中国淮北矿区用该法相继建成了十多个井筒。震动沉井法的优点是机械化程度高，成井速度快，成本低。由于震动机的加载有一定限度，在遇到砾卵石层时，井壁容易断裂，且地面及井筒周围受震动影响，适用条件受到限制。②压水沉井。在沉井刃脚上增设伞形钢结构底罩，把井筒和刃脚隔开，通过伞上灌水增加荷载。伞下作为破土排渣的空间，破土使用五组装在刃脚四周斜面处和伞顶部的固定水枪，泥渣水自伞顶中心的排渣管排出。压水沉井在中国开滦建井工程处首次试用，下沉深度达30.1米。

沉井法按井内是否淹水分为不淹水沉井和淹水沉井，前者一般需要人工掘进，后者可借助设备施工，不需人工下井。

井筒内不灌水，一般用人工掘进，吊桶提升，水泵排水，自重下沉。除井壁在地面浇筑、随掘进而下沉外，其他工序和普通凿井法相同。由于排水造成井内、外压力不平衡，下沉深度受到限制，不宜在涌水大、流砂层厚的表土层采用。

特点是井筒内灌水，保持井内外压力平衡，可防止涌砂冒泥；壁后灌注减阻介质；掘进与排渣均在水下完成；一般采用水枪或钻机破土、压气排液器排渣。该法工艺较简单，需用设备少，机械化程度高，工人不下井，作业条件好，成本较低，除砾卵石层外，一般均可采用。但由于量测和纠偏技术尚未完全解决，沉井下沉速度和偏斜程度较难掌握，往往影响工期。淹水沉井分为壁后泥浆淹水沉井和壁后压气淹水沉井。①壁后泥浆淹水沉井。在整个施工过程中保持井筒内淹水水位高于地下水位 1～2米。在沉井壁后环形空间灌注触变泥浆。触变泥浆以膨润土为主要原料，加水和化学处理剂（碱、羧甲基纤维素）混合搅拌而成的一种液态减阻材料，其特性是静止时为不易流动的凝胶状态，搅动时变成易于流动的溶胶状态。通过埋设在井壁内的管路，将触变泥浆灌注在沉井壁后的环形空间内，把井壁和地层隔开，借助泥浆柱压力，维护土层稳定，防止塌陷并可在沉井下沉时减少沉井外壁的摩擦阻力。用触变泥浆减阻经济效益较好，但恢复井壁与土层的固着力和保证泥浆护壁的可靠性方面，还有待研究改进。②壁后压气淹水沉井。在沉井外壁上，按压缩空气可能克服的作用面积预留气龛，在气龛底部设喷气小孔与井壁内的压气管路相连，构成施放压气的通道。沉井需下沉时，按施工要求压力依次打开管路阀门，压气由喷气孔喷出，沿井壁外围扩散上升，形成一个空气帷幕，以减少周边的摩擦阻力，促使井筒下沉（图2）。该法可控制施放压气的时间，有利于控制井筒偏斜。日本最深沉井达200.3米，偏斜率仅为0.1%。但应用壁后压气淹水沉井时，工人要在高压气环境中工作，作业条件差，故已不采用。

图2 壁后压气淹水沉井示意图