淺談沉井施工在水文基礎(chǔ)設(shè)施中的應(yīng)用

左 超 王 田 宋延芝 李欣慶

河南黃河水文勘測設(shè)計(jì)院

因?yàn)樗臏y驗(yàn)工作的需要水文基礎(chǔ)設(shè)施多數(shù)建在河流岸邊，尤其是水位計(jì)臺(tái)均濱水建設(shè)。選擇合適的基礎(chǔ)類型和施工方法，對(duì)于節(jié)省投資、保證質(zhì)量顯得格外重要，沉井施工可以作為其中的一種選擇。

因?yàn)樗臏y驗(yàn)工作的需要水文基礎(chǔ)設(shè)施多數(shù)建在河流岸邊，尤其是水位計(jì)臺(tái)均濱水建設(shè)。筆者在某工程設(shè)計(jì)中基礎(chǔ)持力層落在了細(xì)砂層且水位較高，常規(guī)的支護(hù)或者放坡難以克服施工過程出現(xiàn)的流沙?？紤]到水文設(shè)施工程量小，部分地區(qū)施工條件較差，中標(biāo)單位技術(shù)力量較弱，綜合上述條件將該處的基礎(chǔ)形式設(shè)計(jì)成沉井基礎(chǔ)。

沉井是在工作面上先行建造開口的鋼筋混凝土筒身，待混凝土水化達(dá)到規(guī)定要求后，通過人挖或反鏟挖土機(jī)在井筒內(nèi)層層挖、運(yùn)土，隨著挖掘工作的進(jìn)行，土面漸次下降，當(dāng)沉井筒身自己的荷重大于結(jié)構(gòu)與土體之間的摩擦力時(shí)就能自行下沉到達(dá)規(guī)定的設(shè)計(jì)標(biāo)高的一種深基形式或者說地下工程的施工方法。高承載力、大剛度、高耐久、強(qiáng)抗?jié)B、井筒內(nèi)可以使用，還能應(yīng)用于較大深度是其特點(diǎn)。而且施工不需要大型的器械，無論地下水位高低都能夠動(dòng)工，尤其是在多種地形地質(zhì)條件下和場地局促條件下，更能發(fā)揮沉井施工的優(yōu)點(diǎn)，此外其對(duì)緊靠的建、構(gòu)筑物影響并不大。當(dāng)井筒的平面尺寸相對(duì)比較大時(shí)，在井筒建造和下落過程，就能選擇一些機(jī)械化施工，與常規(guī)的大開挖放坡比可以很大程度的縮減工程量，能夠加快施工速度并且降低施工費(fèi)用。

1 操作工藝

制作工藝流程見下圖

下沉工藝流程見下圖

2 注意事項(xiàng)

在軟弱土體上不能直接作為胎模澆筑井筒，必須先使用砂、砂礫或碎石鋪筑密實(shí)的墊層。當(dāng)土體能承受上部施工荷載時(shí)，就可以通過一次全部澆筑完畢。但是對(duì)于井筒較高（≥12m）的井筒應(yīng)先向下挖一定深度，通過這種方法可降低井筒的豎向懸臂高，從而能增加井筒穩(wěn)定、防止傾斜。

在沉井井筒澆筑前可以往刃腳下先行放上磚墊座、木墊架。為保證刃腳起到切土導(dǎo)向作用，安設(shè)鋼刃腳時(shí)必須要保證外側(cè)與地面垂直。澆筑混凝土沉井刃腳及筒身時(shí)對(duì)稱均勻、分段、連續(xù)進(jìn)行，防止發(fā)生裂縫、傾斜。對(duì)于大井筒分節(jié)澆筑時(shí)，上節(jié)需要達(dá)到一定的強(qiáng)度等級(jí)，方能澆筑下節(jié)。澆筑的混凝土筒體其表觀質(zhì)量應(yīng)光滑，致密。

3 沉井下沉

下沉前應(yīng)查驗(yàn)已經(jīng)澆筑好的井筒的表觀質(zhì)量，并通過核驗(yàn)有關(guān)巖土參數(shù)并通過計(jì)算判斷能否下沉，應(yīng)該采用的相應(yīng)方法。會(huì)不會(huì)發(fā)生突沉。井筒下落前要抽除或者拆除刃腳下提前設(shè)置的墊架或磚墊座。逐一分別拉出來墊木后留下的部位要馬上用砂、卵石或礫砂填塞。

對(duì)于小型沉井的可以不使用大型機(jī)械設(shè)備挖土，人工挖掘或者使用風(fēng)動(dòng)工具都較為方便。對(duì)于大型沉井，則可在井內(nèi)用效率更高的小型反鏟挖土機(jī)進(jìn)行挖掘。挖土?xí)r須均勻、分層、對(duì)稱地進(jìn)行。開挖順序是從井筒的中間位置向井筒周邊開挖。然后沿沉井壁向刃腳方向逐層、對(duì)稱、均勻的削薄土層。當(dāng)刃腳擠破土體，井筒自重克服摩擦力下沉。

使用降水挖土下沉方法時(shí)，要布置排水溝、集水井，將其連接把地下水匯集在一起后通過水泵降水，隨著井筒下沉，土面不斷下降同步加深排水溝和集水井的深度。如果地質(zhì)條件比較差，有發(fā)生流砂的情況，降低地下水位則可一起使用井點(diǎn)降水和明溝排水的方法。

井筒下沉過程中，外邊的土體會(huì)隨井筒的落下而與井筒之間形成空隙，此時(shí)如果在井筒的外邊形成的土體空隙中填充砂土，就不僅降低井筒落下時(shí)土體的摩擦力，還能縮小后續(xù)的清淤工作。降雨頻繁的時(shí)候，需要在填砂空隙的外邊修黏土擋水坎，以防止降雨形成的地表水流入井筒外邊的空隙，避免發(fā)生井筒外邊的摩擦力降低而使井筒突然下沉或歪倒的現(xiàn)象。沉井下落時(shí)尤其是馬上到設(shè)計(jì)規(guī)定的標(biāo)高時(shí)，應(yīng)加多觀測的頻次，避免井筒的下落超過規(guī)定的標(biāo)高。沉井井筒下沉出現(xiàn)傾斜如果通過調(diào)整挖土還不能糾正時(shí)，可增大荷載，但若一邊已落到規(guī)定高程而另一邊沒有沉到位的情況下，就應(yīng)該使用旋轉(zhuǎn)噴射高壓水的工序來增加另一邊的下沉量，幫助這一邊的井筒及時(shí)下落，調(diào)整兩邊下沉的不均勻。挖出來的土方不得堆在井筒的井口附近應(yīng)用吊斗吊出來運(yùn)往附近的棄土場。

4 沉井封底

當(dāng)沉井井筒下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，不能馬上澆筑混凝土封底，需經(jīng)過一段時(shí)間的對(duì)沉降量觀察。封底前應(yīng)沖洗干凈或打毛刃腳處新舊混凝土接觸面，修整井底進(jìn)行使之成鍋底形。在沉井的中間位置設(shè)置集水井，從刃腳向集水井挖出發(fā)散的排水溝，用卵石灌入其中作成濾水盲溝，以此形成的地下水通道通過水泵抽抽走，且要保持地下水的水頭低于井筒基底。封底首先要密鋪碎石或卵石層，壓實(shí)后接著再在其上澆灌振搗一層混凝土充當(dāng)墊層，這樣密實(shí)的構(gòu)造層次才可以保證沉井井筒的穩(wěn)固。本工程沉井較小，不涉及沉井井室的利用，所以能省去后續(xù)的防水層敷設(shè)和隔墻澆筑。

需要等到底板混凝土強(qiáng)度超過70%之后才可以暫停降水，暫停降水需要一個(gè)一個(gè)的停止，停止后要馬上對(duì)沉井一個(gè)個(gè)的封堵。用泵抽出集水井中的水，同時(shí)向套管內(nèi)灌注干硬性混凝土并振搗密實(shí)。

5 沉井的檢驗(yàn)

作為下沉結(jié)構(gòu)的沉井，下沉前應(yīng)仔細(xì)查看鉆孔后作出的相關(guān)巖土資料，準(zhǔn)確了解地質(zhì)情況是非常必要的。鉆孔的布設(shè)按照下述規(guī)定進(jìn)行。

沉井（箱）的施工應(yīng)由具備相關(guān)施工經(jīng)歷，有經(jīng)驗(yàn)的部門來承擔(dān)。在沉井制作時(shí)均應(yīng)進(jìn)行的穩(wěn)定計(jì)算及并制定相應(yīng)措施。對(duì)于多次制作和下沉的沉井（箱），應(yīng)驗(yàn)算下臥層的強(qiáng)度，且具有保持井筒穩(wěn)定的方法以保證沉井接高過程的穩(wěn)定。沉井封底主要分為排水封底和水下封底，當(dāng)能保證沉井終沉?xí)r，沉井內(nèi)沒有出現(xiàn)管涌、涌土而且沉井停止時(shí)能夠穩(wěn)定，這樣的情況就可以采用排水封底，如不能確保時(shí)就要選擇水下封底。

沉井（箱）在開工前查驗(yàn)進(jìn)場的鋼筋、電焊條及焊接成形的鋼筋半成品。如采用現(xiàn)場拌和混凝土，還必須對(duì)進(jìn)場的水泥、砂石材料做檢驗(yàn)。澆筑混凝土前，需要查驗(yàn)預(yù)埋件是否定位準(zhǔn)確、模板是否密封嚴(yán)實(shí)、尺寸是否合適。下落前查驗(yàn)?zāi)０宀鸪蟮谋碛^質(zhì)量。下沉過程中應(yīng)做好檢查、記錄和驗(yàn)收。

對(duì)于沉井施工，只有切實(shí)掌握其關(guān)鍵工序才能更好的控制其施工質(zhì)量。