建筑沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)探討

于黨輝

（許昌大成建設(shè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，河南 許昌461000）

沉井是一種帶刃腳的井筒狀構(gòu)造物。它是利用人工或機(jī)械方法清除井內(nèi)土石，借助自重克服井壁摩阻力逐節(jié)下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再澆筑混凝土封底并填塞井孔，成為結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。

沉井最適合在不太透水的土層中下沉，其易于控制沉井下沉方向，避免傾斜。一般下列情況可考慮采用沉井基礎(chǔ)：上部荷載較大，表層地基土承載力不足，而在一定深度下有較好的持力層，且與其它基礎(chǔ)方案相比較為經(jīng)濟(jì)合理；在山區(qū)河流中，雖土質(zhì)較好，但沖刷大，或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工；巖層表面較平坦且覆蓋層薄，但河水較深，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰有困難。

1 旱地沉井施工

旱地沉井施工可分為就地制造、除土下沉、封底、充填井孔以及澆筑頂板等（圖1），其一般工序如下：

圖1 沉井施工順序示意

沉井正常下沉?xí)r，應(yīng)自中間向刃腳處均勻?qū)ΨQ除土，排水下沉?xí)r應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)支承點(diǎn)土的排除，并隨時(shí)注意沉井正位，保持豎直下沉，無(wú)特殊情況不宜采用爆破施工。

1.1 清整場(chǎng)地

要求施工場(chǎng)地平整干凈。若天然地面土質(zhì)較硬，只需將地表雜物清凈并整平，就可在其上制造沉井。否則應(yīng)換土或在基坑處鋪填一不小于0.5m厚夯實(shí)的砂或砂礫墊層，防止沉井在混凝土澆筑之初因地面沉降不均產(chǎn)生裂縫。為減小下沉深度，也可挖一淺坑，在坑底制做沉井，但坑底應(yīng)高出地下水面0.5～1.0m。

1.2 制做第一節(jié)沉井

制造沉井前，應(yīng)先在刃腳處對(duì)稱鋪滿墊木（圖2），以支承第一節(jié)沉井的重量，并按墊木定位立模板以綁扎鋼筋。墊木數(shù)量可按墊木底面壓力不大于100kPa計(jì)算，其布置應(yīng)考慮抽墊方便。墊木一般為枕木或方木（200×200mm），其下墊一層厚約0.3m的砂，墊木間間隙用砂填實(shí)（填到半高即可）。然后在刃腳位置處放上刃腳角鋼，豎立內(nèi)模，綁扎鋼筋，再立外模澆筑第一節(jié)沉井。模板應(yīng)有較大剛度，以免撓曲變形。當(dāng)場(chǎng)地土質(zhì)較好時(shí)也可采用土模。

1.3 拆模及抽墊

當(dāng)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)可拆除模板，達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可抽撤墊木。抽墊應(yīng)分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步地向沉井外抽出。其順序?yàn)椋合葍?nèi)壁下，再短邊，最后長(zhǎng)邊。長(zhǎng)邊下墊木隔一根抽一根，以固定墊木為中心，由遠(yuǎn)而近對(duì)稱地抽，最后抽除固定墊木，并隨抽隨用砂土回填搗實(shí)，以免沉井開(kāi)裂、移動(dòng)或偏斜。

圖2 墊木布置實(shí)例

1.4 除土下沉

沉井宜采用不排水除土下沉，在穩(wěn)定的土層中，也可采用排水除土下沉。除土方法可采用人工或機(jī)械除土，排水下沉常用人工除土。人工除土可使沉井均勻下沉和易于清除井內(nèi)障礙物，但應(yīng)有安全措施。不排水下沉?xí)r，可使用空氣吸泥機(jī)、抓土斗、水力吸石筒、水力吸泥機(jī)等除土。通過(guò)粘土、膠結(jié)層除土困難時(shí)，可采用高壓射水破壞土層。

1.5 接高沉井

當(dāng)?shù)谝还?jié)沉井下沉至一定深度（井頂露出地面不小于0.5m，或露出水面不小于1.5m）時(shí)，停止挖土，接筑下節(jié)沉井。接筑前刃腳不得掏空，并應(yīng)盡量糾正上節(jié)沉井的傾斜，鑿毛頂面，立模，然后對(duì)稱均勻澆筑混凝土，待強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求后再拆模繼續(xù)下沉。

1.6 設(shè)置井頂防水圍堰

若沉井頂面低于地面或水面，應(yīng)在井頂接筑臨時(shí)性防水圍堰，圍堰的平面尺寸略小于沉井，其下端與井頂上預(yù)埋錨桿相連。井頂防水圍堰應(yīng)因地制宜，合理選用，常見(jiàn)的有土圍堰、磚圍堰和鋼板樁圍堰。若水深流急，圍堰高度大于5.0m時(shí)，宜采用鋼板樁圍堰。

1.7 基底檢驗(yàn)和處理

沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)檢驗(yàn)基底地質(zhì)情況是否與設(shè)計(jì)相符。排水下沉?xí)r可直接檢驗(yàn)；不排水下沉則應(yīng)進(jìn)行水下檢驗(yàn)，必要時(shí)可用鉆機(jī)取樣進(jìn)行檢驗(yàn)。

當(dāng)基底達(dá)設(shè)計(jì)要求后，應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行必要的處理。砂性土或粘性土地基，一般可在井底鋪一層礫石或碎石至刃腳底面以上200mm。未風(fēng)化巖石地基，應(yīng)鑿除風(fēng)化巖層，若巖層傾斜，還應(yīng)鑿成階梯形。要確保井底浮土、軟土清除干凈，封底混凝土、沉井與地基結(jié)合緊密。

1.8 沉井封底

基底檢驗(yàn)合格后應(yīng)及時(shí)封底。排水下沉?xí)r，如滲水量上升速度≤6mm/min可采用普通混凝土封底；否則宜用水下混凝土封底。若沉井面積大，可采用多導(dǎo)管先外后內(nèi)、先低后高依次澆筑。封底一般為素混凝土，但必須與地基緊密結(jié)合，不得存在有害的夾層、夾縫。

2 水中沉井施工

2.1 水中筑島

當(dāng)水深小于3m，流速≤1.5m/s時(shí)，可采用砂或礫石在水中筑島（圖3a）），周圍用草袋圍護(hù)；若水深或流速加大，可采用圍堤防護(hù)筑島（圖3 b））；當(dāng)水深較大（通常<15m）或流速較大時(shí)，宜采用鋼板樁圍堰筑島（圖3c））。

圖 3水中筑島下沉沉井

島面應(yīng)高出最高施工水位0.5m以上，砂島地基強(qiáng)度應(yīng)符合要求，圍堰筑島時(shí)，圍堰距井壁外緣距離b≥Htg(45?－φ/2)，且≥2m，(H為筑島高度，φ為砂在水中的內(nèi)摩擦角)。其余施工方法與旱地沉井施工相同。

2.2 浮運(yùn)沉井

若水深（如大于10m）人工筑島困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí)，可采用浮運(yùn)法施工。即將沉井在岸邊作成空體結(jié)構(gòu)，或采用其它措施（如帶鋼氣筒等）使沉井浮于水上，利用在岸邊鋪成的滑道滑入水中，然后用繩索牽引至設(shè)計(jì)位置。在懸浮狀態(tài)下，逐步將水或混凝土注入空體中，使沉井徐徐下沉至河底。若沉井較高，需分段制造，在懸浮狀態(tài)下逐節(jié)接長(zhǎng)下沉至河底，但整個(gè)過(guò)程應(yīng)保證沉井本身穩(wěn)定。當(dāng)刃腳切人河床一定深度后，即可按一般沉井下沉方法施工。

結(jié)語(yǔ)

總之，沉井基礎(chǔ)施工可分為旱地施工、水中筑島及浮運(yùn)沉井三種。施工前應(yīng)詳細(xì)了解場(chǎng)地的地質(zhì)和水文條件。水中施工應(yīng)做好河流汛期、河床沖刷、通航及漂流物等的調(diào)查研究，充分利用枯水季節(jié)，制訂出詳細(xì)的施工計(jì)劃及必要的措施，確保施工安全。

[1]徐斌.沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)研究.杭州恒力建筑裝飾工程有限公司【期刊】現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2009-05-15.