淺析沉井施工過程控制

尹立國 晏紅江

（中國二十二冶集團(tuán)有限公司，河北 唐山 064000）

摘要：隨著我國工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，建筑量逐年增加，高、深、大及異型建筑越來越多，沉井施工工藝已經(jīng)在很多工程建設(shè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。文章根據(jù)沉井過程中所發(fā)生的典型問題進(jìn)行了闡述與分析，有針對性地提出了各項問題的預(yù)防措施。

關(guān)鍵詞：沉井施工；下沉速度；下沉方向；預(yù)防措施；糾偏措施

中圖分類號：TU721文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）09-0095-02

一、概述

沉井施工工藝是指先做一個混凝土筒壁，等到筒壁達(dá)到一定強度，把筒壁中下部的土取出，在取土過程中利用筒壁自重大于下沉阻力使筒壁自由下沉的施工工藝進(jìn)行沉井。隨著我國工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，建筑量逐年增加，沉井施工工藝已經(jīng)在很多工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在應(yīng)用過程中也產(chǎn)生了一系列的技術(shù)問題；本文根據(jù)筆者在工業(yè)旋流井施工過程中經(jīng)驗，總結(jié)成功與不足，參考其他成功經(jīng)驗，對沉井過程中所發(fā)生的典型問題進(jìn)行了闡述與分析，并有針對性的提出了一些問題的預(yù)防措施及糾偏措施。

在沉井施工過程中可能會出現(xiàn)以下幾類典型技術(shù)問題：（1）下沉速度發(fā)生異常：井壁下沉速度過快、井壁下沉速度過慢；（2）下沉方向出現(xiàn)異常：筒體傾斜、筒體偏移、筒體扭位等；（3）下沉出現(xiàn)異常地質(zhì)情況：井壁下沉遇孤石、井壁下沉遇堅硬土層等現(xiàn)象。

上述幾類典型的技術(shù)問題均不利于沉井施工質(zhì)量的控制，嚴(yán)重時會使沉井處于失控狀態(tài)，導(dǎo)致施工質(zhì)量不可控。針對上述典型的技術(shù)問題，施工過程中要積極的采取各項預(yù)防和糾偏處理措施，使沉井施工過程處于受控狀態(tài)，保證沉井施工質(zhì)量。

二、下沉速度異常的原因分析與預(yù)防措施及糾偏措施

下沉速度過快是指沉井井壁下沉速度超過井內(nèi)挖土速度，出現(xiàn)異常情況，使井壁下沉速度難以控制。產(chǎn)生的原因可能是遇軟土層，土的承載力很低或相臨土層承載力差距大，使下沉速度超過井內(nèi)挖土速度；也可能是長期抽水、因砂的流動或翻砂現(xiàn)象，使井壁與土的摩阻力下降；還有可能是沉井井壁外部土體出現(xiàn)液化現(xiàn)象。主要預(yù)防措施有在發(fā)現(xiàn)下沉過快時，可重新調(diào)整挖土順序，在刃腳下不挖、部分不挖土或跳挖，如果是下沉太快也可選擇停止挖土待沉井井壁基本穩(wěn)定，再組織挖土；如果我們采取內(nèi)排水法施工時，可以先嘗試將排水法改為不排水法下沉，增加浮力，停止挖刃腳下的土；在上部沉井外壁間填粗糙材料，或?qū)⒕餐獾耐梁粚?，增大摩阻力，必要時可選用振動碾在井壁周圍碾壓，使土體密實增大阻力。

下沉速度過慢是指井壁沉井過程中下沉速度低于正常下沉速度，甚至出現(xiàn)不下沉的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因可能是沉井自重不夠，不能克服四周井壁與土的摩阻力和刃腳下土的正面阻力；或井壁外表面粗糙、不平，使井壁與土的摩阻力加大；或向刃腳方向削土深度不夠，正面阻力過大；或遇孤石或大塊石等障礙物，沉井局部被擋住，或刃腳被砂、礫石擠實；也可能是遇到摩阻力大的土層，未采取減小阻力的措施，或減小阻力的措施遭到破壞，井壁側(cè)面摩阻力增大；若是在軟粘性土層中下沉，因此下沉?xí)r中途停止下沉?xí)r間太長，側(cè)壓力增大，軟粘土握裹力、吸附力增大，而使下沉過慢或停沉。主要預(yù)防措施有沉井制作應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計要求和工藝要求施工，保持尺寸精準(zhǔn)，表面平整光滑；使沉井有足夠的下沉自重；在軟粘性土層中，對下沉系數(shù)不大的沉井，采取連續(xù)挖土，連續(xù)下沉，中間停歇時間不要過長；在井壁上預(yù)埋射水管，遇下沉緩慢或停止下沉?xí)r，進(jìn)行射水以減少井壁與土層之間的摩阻力；在井壁周圍空隙中充填觸變泥漿或黃泥漿，以降低摩阻力，并加強管理，防止泥漿流失；將沉井邊緣的土方卸掉，降低阻力。

糾正施工時要將整體施工速度放緩，避免糾偏過大，造成反向傾斜。

三、下沉方向異常的預(yù)防與控制措施

筒體傾斜是指沉井下沉過程中或下沉后，簡體發(fā)生傾斜，使筒體中心線與刃腳中心線不重合，沉井垂直度出現(xiàn)歪斜，影響使用功能。主要原因有沉井制作時，就出現(xiàn)歪斜；土層軟硬不均，或挖土不均勻，使井內(nèi)土面高低懸殊，或局部超挖過深，使下沉不均，或刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉，容易導(dǎo)致沉井傾斜；未排水下沉沉井，未保持井內(nèi)水位高于井外，造成向井內(nèi)涌砂，引起沉井歪斜；刃腳局部被石塊或埋設(shè)物擋住，處理不及時；或排水下沉?xí)r，井內(nèi)一側(cè)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；沉井壁上留有較大孔洞或制作厚度不均勻，使重心偏心，下沉?xí)r失去平衡；井外側(cè)臨時棄土或堆重對沉井產(chǎn)生偏心土壓；或在井壁上施加施工荷載，對沉井一側(cè)產(chǎn)生壓力；在下沉過程中，未及時采取預(yù)防偏斜或未采取正確的糾偏措施。主要預(yù)防措施有根據(jù)不同土質(zhì)情況，采用不同的挖土順序，分層開挖，使挖土對稱均勻，刃腳均勻受力，沉井下沉速度均勻可控、豎直平穩(wěn)下沉；不排水下沉應(yīng)常向井內(nèi)注水，保持井內(nèi)水位高于井外1～2m，以防向井內(nèi)涌砂；排水下沉井內(nèi)側(cè)出現(xiàn)流砂，應(yīng)采取措施減小或平衡動水壓力，或改用不排水下沉，或先降水；井壁孔洞應(yīng)封閉（保證外表面平整、光滑），內(nèi)用填砂石的辦法，保持井壁各段重量均衡，以達(dá)到平衡下沉；井壁外卸土、堆重，井上卸荷，務(wù)必均勻、對稱。

井筒偏移或扭位是指井筒下沉過程中或下沉后，筒體軸線位置發(fā)生一個方向偏移稱為位移，或兩個方向的偏移稱為扭位。主要原因有位移大多由于傾斜引起，當(dāng)井筒傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟，在糾正傾斜時，井身往往向傾斜一側(cè)下部產(chǎn)生一個較大的壓力，因而伴隨向傾斜方向產(chǎn)生一定位移。主要預(yù)防措施有加強測量控制和檢測，在沉井外和井壁上設(shè)控制線，內(nèi)壁上設(shè)垂度觀測標(biāo)志，以控制平面位置和垂直度，發(fā)現(xiàn)位移或扭位應(yīng)及時糾正；及時糾正傾斜，控制沉井不再向偏移方向傾斜，避免在傾斜情況下繼續(xù)下沉，造成位移或扭位。

四、下沉出現(xiàn)異常的地質(zhì)情況

下沉遇孤石、大卵石塊等突發(fā)障礙物是指井壁下沉?xí)r被地下孤石、大卵石塊障礙物卡住，出現(xiàn)不能下沉或下沉困難的現(xiàn)象。主要原因可能有井筒下沉局部遇孤石、大卵石塊等時井壁被擱置、卡住，造成井筒難以下沉或者是下沉中遇局部軟硬不均的土層或傾斜巖層。主要預(yù)防措施有是在施工前做好地基勘察工作，對沉井壁下部的各種地下硬障礙物，下沉前挖井取出，也可以爆破定點清除；對局部軟硬不均地基或傾斜巖層，采取先破碎開挖較硬土層或傾斜巖層，再挖較弱土層，使其均勻下沉。

下沉遇堅硬土層是指沉井施工時，刃腳下挖土遇堅硬土層，出現(xiàn)難以開挖下沉的現(xiàn)象。主要原因可能有遇到膠結(jié)、板結(jié)層，質(zhì)地堅硬，用鍬、鎬開挖困難，使井壁下沉緩慢。主要預(yù)防措施有當(dāng)方案采取排水下沉?xí)r，以人力用鐵釬打入士中向上撬動、取出，或用電鎬開挖，必要時打炮孔，定點爆破清除；若是采取不排水下沉?xí)r，用重型抓斗、射水管及水中爆破聯(lián)合作業(yè)施工法施工。

總之，沉井過程中發(fā)生上述典型技術(shù)問題是一種較為普遍的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象要求沉井施工應(yīng)從設(shè)計和施工階段提早采取措施來加以預(yù)防。如果遇到沉井過程中上述技術(shù)問題，首先要查明并分析產(chǎn)生的原因，認(rèn)真檢測、評估其程度，確定有效的預(yù)防與糾偏處理措施。

作者簡介：尹立國（1981-），男，中國二十二冶集團(tuán)公司工程師，研究方向：施工技術(shù)；晏紅江（1975-），女，中國二十二冶集團(tuán)公司工程師，碩士，研究方向：施工技術(shù)。

（責(zé)任編輯：趙秀娟）