淺談沉井基礎(chǔ)的施工工藝

張治國

中鐵一局集團第一工程有限公司， 陜西渭南 714000

淺談沉井基礎(chǔ)的施工工藝

張治國

中鐵一局集團第一工程有限公司， 陜西渭南 714000

闡述了沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)的基本原理，簡單介紹了沉井的構(gòu)造以及分類，重點介紹了該項技術(shù)的施工工藝。

沉井；韌腳；基礎(chǔ)

近年來隨著施工技術(shù)和施工機械的不斷革新，沉井在國內(nèi)外都得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。早期的沉井基礎(chǔ)多用于橋梁工程。近年來，在水工結(jié)構(gòu)和市政工程中的也有了廣泛的應(yīng)用。將沉井應(yīng)用到建筑工程較晚，隨著高層建筑的蓬勃興建，在建筑基礎(chǔ)及基礎(chǔ)開挖的防護工程中都有沉井工程的應(yīng)用。

1 沉井施工技術(shù)原理

沉井基礎(chǔ)是一個井筒狀的結(jié)構(gòu)物，首先在地表面或坑中制作鋼筋混凝土井身，待達其到一定強度后，在井筒內(nèi)進行挖土，井身依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉。反復(fù)進行挖土與井身下沉過程直至達到到設(shè)計標(biāo)高，然后采用混凝土封底并添塞井孔，使其成為建筑物的基礎(chǔ)。沉井基礎(chǔ)具有整體性與穩(wěn)定性好、埋置深度大、承載面積大等優(yōu)點，因此可以承受較大的豎向和水平載荷。另外，沉井不但是基礎(chǔ)，而且還在施工時起到擋土墻和擋水圍堰結(jié)構(gòu)物的作用。

2 沉井構(gòu)造與分類

沉井一般由井壁、刃腳、底板（封底）、內(nèi)隔墻、頂蓋以及附屬設(shè)施等部分組成。井壁為沉井的外壁，厚度根據(jù)結(jié)構(gòu)受力情況而定，一般厚0.8m～1.5m。刃腳為井壁下端的尖角，以減小下沉?xí)r的阻力作用。沉井的類型較多。按沉井豎直截面形狀分類一般可分為柱形沉井，階梯形沉井，錐形沉井；按照成孔數(shù)量分類可分為單孔或多孔沉井；按成截面形狀可分為圓形、矩形、圓端沉井及網(wǎng)格形沉井單孔沉井。圓形沉井具有流線型的外觀，因此受力性能好，適和用于處于河流中的橋墩基礎(chǔ)。矩形沉井制作工藝簡單，但在施工時四角處的土不易挖除。圓端形沉井具有兩者的優(yōu)點，同時也在一定程度上兼有兩者的缺點，是土木工程中常用的沉井基礎(chǔ)類型。沉井按下沉方式分類有就地制造下沉的沉井與浮運沉井。就地制造下沉的沉井是在基礎(chǔ)設(shè)計的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基礎(chǔ)位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。在深水地區(qū)，筑島有困難或不經(jīng)濟，或有礙通航，或河流流速大，可在岸邊制筑沉井拖運到設(shè)計位置下沉，這類沉井叫浮運沉井。

3 沉井的施工程序

沉井基礎(chǔ)的施工程序主要包括3個部分，即沉井的制作程序、下沉以及封底。1）沉井制作：在軟弱地基上制作沉井，應(yīng)采用砂、砂礫或碎石墊層。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較好，宜分節(jié)一次制作完成，然后下沉；對于較高的沉井應(yīng)先挖下3m～4m土方，在基坑中一次制作下沉，或分節(jié)制作，分節(jié)下沉，以減少沉井自由高度，增加穩(wěn)定，防止傾斜。沉井制作宜采取在刃腳下設(shè)置木墊架或磚墊座的方法，其大、小和間距應(yīng)根據(jù)荷重計算確定。安設(shè)鋼刃腳時，要確保外側(cè)與地面垂直，以使其起切土導(dǎo)向作用。沉井刃腳及井身混凝土的澆筑應(yīng)均勻、對稱、分段、連續(xù)的進行，以防止發(fā)生井身傾斜、裂縫。澆筑井身時所用的混凝土材料應(yīng)保證一定的密實度，且表面平整、光滑。當(dāng)澆筑地點處于地下水位之下時，支設(shè)模板穿墻螺栓應(yīng)加焊止水環(huán)；井身在水平施工縫處應(yīng)設(shè)凸縫或設(shè)鋼板止水帶，突出筒壁表面部分應(yīng)在拆模后鏟平，以利于防水和下沉；2）沉井下沉：下沉前應(yīng)對井壁外觀、混凝土強度及抗?jié)B等級等進行檢查，并結(jié)合勘測報告計算井身的極限承載力，計算沉井下沉的分段摩阻力及下沉系數(shù)。上述計算內(nèi)容是作為判斷可否下沉、或是能否出現(xiàn)突沉的依據(jù)，結(jié)合計算結(jié)果可進一步確定下沉方案及采取措施的。井身下沉前應(yīng)分組、分區(qū)、對稱、按順序、同步地抽除刃腳下的墊架，每抽出一根墊木后，應(yīng)立即用砂、卵石或礫砂填實刃腳下的空間。當(dāng)沉井規(guī)模較小的時候，挖土宜采用人工或風(fēng)動工具；大型沉井，在井內(nèi)用小型反鏟挖土機挖掘。挖土須分層進行，并沿一定的方向均勻地進行挖土。挖土的順序一般是在沉井中間開始逐漸向四周進行，每層高0.5m左右，沿刃腳周圍保留適當(dāng)寬度的土堤，然后沿沉井壁環(huán)向，每隔2m～3m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻的削薄土層，每次削5cm～10cm。直到土層無法承受刃腳的擠壓而破裂，沉井便在自重作用下下沉。在井身挖土下沉過程中，現(xiàn)場技術(shù)人員、施工工人、測量人員應(yīng)密切配合，對下沉過程進行實時觀測，及時糾正偏移誤差。沉井下沉多采用排水挖土下沉方法，常用方法是設(shè)明溝、集水井排水。為了方便沉井下沉觀測，可在沉井外壁周圍彈水平線，井筒內(nèi)劃分出一定數(shù)量的等分線，同時畫出各處等分線位置的垂直軸線，并在周線處懸掛吊墜，對準(zhǔn)下部標(biāo)板來控制。每個3h～5h觀測一次，接近設(shè)計標(biāo)高時適當(dāng)增加觀測頻率，防止超沉。隨時記錄并分析觀測數(shù)值，當(dāng)線墜偏離軸線超過50mm或標(biāo)高差在100mm以上時，應(yīng)立即采取措施糾偏。井身下沉?xí)r，外側(cè)土?xí)S之出現(xiàn)下陷現(xiàn)象，造成與井身間之間出現(xiàn)空隙。需對井身外側(cè)空隙進行填充，以砂和碎石作為填充材料隨下沉灌入空隙中，以減小下沉的摩阻力，并減少了以后的清淤工作。當(dāng)下沉接近設(shè)計標(biāo)高時，可在井身四角或與底梁交接處砌磚墩或墊枕木垛，使沉井壓在磚墩或枕木垛上，使沉井穩(wěn)定。一旦沉井下沉出現(xiàn)傾斜，且通過調(diào)整挖土的方法仍不能糾正時，可采用加載調(diào)整；3）沉井封底：沉井下沉至設(shè)計標(biāo)高后，需經(jīng)一段時間的下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測在8h內(nèi)累計下沉量不大于10mm，方可進行封底工作。封底前應(yīng)先將刃腳表面新舊混凝土接觸部位的泥土清除干凈，必要時進行打毛處理。對井底進行外形修整使之成圓弧形，由刃腳向沉井中心挖放射形排水溝，填以卵石做成濾水盲溝，在中部設(shè)集水井，使井底地下水匯集于集水井中用潛水電泵排出，以保正水位低于基底面0.5m以下。封底一般鋪一層半米厚的卵石或碎石層，再在其上澆筑混凝土墊層。在刃腳下的空隙務(wù)必填嚴(yán)、振搗密實，以保證沉井的最后穩(wěn)定。當(dāng)墊層混凝土強度達到50%后，在其上做防水層，綁扎鋼筋，澆筑底板混凝土?；炷翝仓?yīng)在整個沉井面積上分層、不間斷地進行，由四周向中央推進，并用振動器振搗密實。當(dāng)井身為多孔時，應(yīng)前按對稱的方式地逐孔澆筑。底板養(yǎng)護期間應(yīng)繼續(xù)抽水，待底板混凝土強度達到70%后，對集水井逐個停止抽水，逐個封堵。

4 結(jié)論

采用沉井基礎(chǔ)施工，可有效解決施工時可能受到地理位置和施工條件的限制。該方法具有占地小、挖填量少、不擾動臨近建筑物基礎(chǔ)等優(yōu)點，在基礎(chǔ)施工領(lǐng)域?qū)兄鴱V泛的應(yīng)用前景。

TU7

A

1674-6708（2011）36-0171-01