沉井施工中計算分析

鄧交華

摘 要：通過列舉案例，著重分析了沉井開挖、澆注、下沉等情況，并通過計算分析，在各環(huán)節(jié)滿足技術和規(guī)范要求的基礎上，最終使沉井達到了設計和施工質量要求。

關鍵詞：沉井下沉；施工計算；過程控制；下沉驗算

中圖分類號：TU753.64 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）22-0092-02

1 沉井定義

沉井是一個基礎構筑物，是深基礎的一種型式。其施工流程為：先地上預制完成，然后通過井壁自身圍護，在井內挖土，使沉井通過自身重量克服摩擦力下沉，待達到設計標高后再進行底板、內部結構和上部結構的施工。沉井由井壁、刃腳、隔墻和梁板組成，具有施工簡便、技術可靠、無需特殊設備和避免過大沉降等優(yōu)點，在橋梁、煙囪、水塔基礎、地下泵房、水池和檢查井等項目中得到了廣泛的應用。

2 施工工藝

沉井施工工藝包括施工準備、地基處理、井壁制作、沉井下沉和沉井封底五大部分。

3 沉井計算要點

沉井施工計算基本可分沉井下沉前的地基承載力計算、沉井下沉時的計算、沉井下沉完成后的穩(wěn)定性驗算。

4 計算案例

4.1 工程概況

以浙江某不銹鋼廠雨水排水泵房為例，其位于處理廠西部，泵房分地上、地下兩部分，地下部分為鋼筋混凝土沉井結構，地上為框架結構。泵站深8.18 m，設計室外地面相對標高為±0.000 m。根據(jù)使用要求，沉井設計為長方形，長13.5 m，寬7.9 m；池壁剖面為階梯形，井刃腳踏面標高為-6.180 m，制作高度為6.180 m。井壁厚為500 mm，刃腳長為520 mm，刃腳寬為200 mm。

根據(jù)地質資料，施工區(qū)域從上而下分別為：①雜填土。呈灰色等雜色，成分以碎石、塊石等混黏性土為主。結構松散，以塊徑在30 cm以下的塊石為主，土質極不均一。層厚在0.40 m左右，地基承載力為75 kPa。②黏土。呈黃灰色，軟可塑和軟塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，含少許鐵錳質渲染。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。一般表部有0.3～0.4 m厚的灰色種植土，結構松散，富含植物根須。該層全場地均有分布，層厚0.90～2.60 m，地基承載力為60 kPa。③淤泥質黏土。呈灰色，流塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，土質不均，含少量有機質條帶，局部為淤泥。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。該層全場地均有分布，層厚2.50～3.60 m，地基承載力為50 kPa。④黏土。呈灰色，軟塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，土質較均一。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。該層全場地均有分布，層厚8.50～10.90 m，地基承載力為60 kPa。地下水位為-1.0 m。

4.2 沉井結構形式

沉井的結構形式如圖1所示。

4.3 沉井施工前的計算要點

4.3.1 沉井下墊層的驗算

沉井工藝是先在淺基坑或地面澆注成型，待強度達到要求后再在井內和井壁下取土下沉。在此之前，預制好的井壁和內部構件靠井壁下刃腳承重，為了避免在下沉前因井壁自重破壞了下部的土層而發(fā)生沉降和傾斜，要對下部的地基承載力進行驗算。如果不符合要求，就要采取增加沙墊層、磚墊層或枕木的形式處理地基。

4.3.2 沉井下沉驗算

沉井下沉有兩種形式，分別為靠自重下沉和靠輔助下沉。比較理想的狀態(tài)是靠自重克服井壁四周和土的摩擦力來實現(xiàn)下沉，所以首先要進行沉井下沉的驗算。

4.3.3 沉井上浮驗算

沉井封底后，由于井內是空的，受地下水壓力的影響，整個沉井會受到被排出的地下水的浮力作用。因此，應對封底后的沉井進行抗浮穩(wěn)定性驗算，如果此時的沉井自重小于上浮力，那么沉井就會向上浮動，造成相接的管道差，無法滿足使用要求，所以要提前進行上浮驗算。

5 砂墊層鋪設厚度計算

沉井在地面上施工時，為了減少下沉的深度，一般會在沉井制作前開挖基坑，位置應根據(jù)設計的坐標確定，基坑底平面尺寸要滿足施工的需要?；拥姿闹茉O300 mm×300 mm的排水溝，并設置集水井（1 000 mm×1 000 mm）。要在基坑四周鋪設碎石，邊上設明溝和集水井。沉井內地面鋪100 mm厚的碎石，刃腳下鋪設1 m厚的砂墊層，墊層上均抹4 cm厚的水泥砂漿。

承載力驗算公式應滿足R>P，即砂墊層承載力大于沉井自重。

6 沉井下沉驗算

7 沉井抗浮穩(wěn)定計算

沉井封底后，水壓力會造成沉井上浮，如果沉井自重能夠克服上浮力，沉井會相對穩(wěn)定，否則就會造成上浮現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般可分為兩種情況，分別為沉井外未回填土和沉井外已回填土。

8 沉井的抗滑移和抗傾覆計算

沉井下沉封底后，由于使用的需要，常開挖進、出水管道的基槽，或由于其他原因造成沉井側面土壓力不均勻，因此，需要對抗滑移和抗傾覆進行計算。

9 測量控制與觀測

9.1 沉井井筒垂線傾斜度的觀測

觀測方法：提前在井筒內壁對稱標注垂直直線，并掛好垂直線錘。當井筒發(fā)生偏斜時，垂球錐尖就會偏離垂直線，垂球吊線就會偏離井筒內壁上的垂線。根據(jù)垂球偏離標盤中心和偏離井筒內壁垂線的方位和大小進行糾偏，一般在沉井下沉前后各觀測一次。

9.2 沉井刃腳踏面高程和下沉量的觀測

觀測方法：在沉井外地面上的軸線位置處預先設置水平標尺，然后前后分別測出下沉時刃腳踏面的高程及其前后差值（即下沉量），刃腳踏面下沉前高程減去測得下沉時踏面高程就是總下沉量。同時，兩個相對點高差值的正、負差也表示沉井井筒傾斜的方向和傾斜程度。一般上述觀測要在每次下沉前后各進行一次。

9.3 井筒傾斜度的測量

一般用水準儀或激光水平儀觀測在井外壁事先設置4個對稱點的高程，然后算出踏面的高程，最后用相對稱點的高程差算出井筒傾斜角。

9.4 沉井封底

根據(jù)以上計算可知，如果沉井下沉到標高不穩(wěn)定，即我們前面計算的K和K1均過大時，我們可以在封底前提前在井底用大塊石或大比例礦渣預壓，增加井底和四周基地的抵抗力，確保沉井下沉時的穩(wěn)定性。

如果計算封底后抗上浮系數(shù)不夠，可采取下沉到設計標高前，先對部分上部結構施工或在井上部放置重物等方法，來確保沉井下沉時的穩(wěn)定性。

10 結束語

通過對實例的計算和分析，可以了解到沉井施工計算的要點和施工注意事項，只有對各環(huán)節(jié)進行驗算，并采取相應的措施，才能確保沉井施工的質量和安全。

參考文獻

[1]段良策，殷奇.沉井的設計與施工[M].上海：同濟大學出版社，2006.

[2]建設部綜合勘察研究設計院.JGJ/T 8-97 建筑變形測量規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

〔編輯：王霞〕

摘 要：通過列舉案例，著重分析了沉井開挖、澆注、下沉等情況，并通過計算分析，在各環(huán)節(jié)滿足技術和規(guī)范要求的基礎上，最終使沉井達到了設計和施工質量要求。

關鍵詞：沉井下沉；施工計算；過程控制；下沉驗算

中圖分類號：TU753.64 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）22-0092-02

1 沉井定義

沉井是一個基礎構筑物，是深基礎的一種型式。其施工流程為：先地上預制完成，然后通過井壁自身圍護，在井內挖土，使沉井通過自身重量克服摩擦力下沉，待達到設計標高后再進行底板、內部結構和上部結構的施工。沉井由井壁、刃腳、隔墻和梁板組成，具有施工簡便、技術可靠、無需特殊設備和避免過大沉降等優(yōu)點，在橋梁、煙囪、水塔基礎、地下泵房、水池和檢查井等項目中得到了廣泛的應用。

2 施工工藝

沉井施工工藝包括施工準備、地基處理、井壁制作、沉井下沉和沉井封底五大部分。

3 沉井計算要點

沉井施工計算基本可分沉井下沉前的地基承載力計算、沉井下沉時的計算、沉井下沉完成后的穩(wěn)定性驗算。

4 計算案例

4.1 工程概況

以浙江某不銹鋼廠雨水排水泵房為例，其位于處理廠西部，泵房分地上、地下兩部分，地下部分為鋼筋混凝土沉井結構，地上為框架結構。泵站深8.18 m，設計室外地面相對標高為±0.000 m。根據(jù)使用要求，沉井設計為長方形，長13.5 m，寬7.9 m；池壁剖面為階梯形，井刃腳踏面標高為-6.180 m，制作高度為6.180 m。井壁厚為500 mm，刃腳長為520 mm，刃腳寬為200 mm。

根據(jù)地質資料，施工區(qū)域從上而下分別為：①雜填土。呈灰色等雜色，成分以碎石、塊石等混黏性土為主。結構松散，以塊徑在30 cm以下的塊石為主，土質極不均一。層厚在0.40 m左右，地基承載力為75 kPa。②黏土。呈黃灰色，軟可塑和軟塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，含少許鐵錳質渲染。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。一般表部有0.3～0.4 m厚的灰色種植土，結構松散，富含植物根須。該層全場地均有分布，層厚0.90～2.60 m，地基承載力為60 kPa。③淤泥質黏土。呈灰色，流塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，土質不均，含少量有機質條帶，局部為淤泥。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。該層全場地均有分布，層厚2.50～3.60 m，地基承載力為50 kPa。④黏土。呈灰色，軟塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，土質較均一。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。該層全場地均有分布，層厚8.50～10.90 m，地基承載力為60 kPa。地下水位為-1.0 m。

4.2 沉井結構形式

沉井的結構形式如圖1所示。

4.3 沉井施工前的計算要點

4.3.1 沉井下墊層的驗算

沉井工藝是先在淺基坑或地面澆注成型，待強度達到要求后再在井內和井壁下取土下沉。在此之前，預制好的井壁和內部構件靠井壁下刃腳承重，為了避免在下沉前因井壁自重破壞了下部的土層而發(fā)生沉降和傾斜，要對下部的地基承載力進行驗算。如果不符合要求，就要采取增加沙墊層、磚墊層或枕木的形式處理地基。

4.3.2 沉井下沉驗算

沉井下沉有兩種形式，分別為靠自重下沉和靠輔助下沉。比較理想的狀態(tài)是靠自重克服井壁四周和土的摩擦力來實現(xiàn)下沉，所以首先要進行沉井下沉的驗算。

4.3.3 沉井上浮驗算

沉井封底后，由于井內是空的，受地下水壓力的影響，整個沉井會受到被排出的地下水的浮力作用。因此，應對封底后的沉井進行抗浮穩(wěn)定性驗算，如果此時的沉井自重小于上浮力，那么沉井就會向上浮動，造成相接的管道差，無法滿足使用要求，所以要提前進行上浮驗算。

5 砂墊層鋪設厚度計算

沉井在地面上施工時，為了減少下沉的深度，一般會在沉井制作前開挖基坑，位置應根據(jù)設計的坐標確定，基坑底平面尺寸要滿足施工的需要?；拥姿闹茉O300 mm×300 mm的排水溝，并設置集水井（1 000 mm×1 000 mm）。要在基坑四周鋪設碎石，邊上設明溝和集水井。沉井內地面鋪100 mm厚的碎石，刃腳下鋪設1 m厚的砂墊層，墊層上均抹4 cm厚的水泥砂漿。

承載力驗算公式應滿足R>P，即砂墊層承載力大于沉井自重。

6 沉井下沉驗算

7 沉井抗浮穩(wěn)定計算

沉井封底后，水壓力會造成沉井上浮，如果沉井自重能夠克服上浮力，沉井會相對穩(wěn)定，否則就會造成上浮現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般可分為兩種情況，分別為沉井外未回填土和沉井外已回填土。

8 沉井的抗滑移和抗傾覆計算

沉井下沉封底后，由于使用的需要，常開挖進、出水管道的基槽，或由于其他原因造成沉井側面土壓力不均勻，因此，需要對抗滑移和抗傾覆進行計算。

9 測量控制與觀測

9.1 沉井井筒垂線傾斜度的觀測

觀測方法：提前在井筒內壁對稱標注垂直直線，并掛好垂直線錘。當井筒發(fā)生偏斜時，垂球錐尖就會偏離垂直線，垂球吊線就會偏離井筒內壁上的垂線。根據(jù)垂球偏離標盤中心和偏離井筒內壁垂線的方位和大小進行糾偏，一般在沉井下沉前后各觀測一次。

9.2 沉井刃腳踏面高程和下沉量的觀測

觀測方法：在沉井外地面上的軸線位置處預先設置水平標尺，然后前后分別測出下沉時刃腳踏面的高程及其前后差值（即下沉量），刃腳踏面下沉前高程減去測得下沉時踏面高程就是總下沉量。同時，兩個相對點高差值的正、負差也表示沉井井筒傾斜的方向和傾斜程度。一般上述觀測要在每次下沉前后各進行一次。

9.3 井筒傾斜度的測量

一般用水準儀或激光水平儀觀測在井外壁事先設置4個對稱點的高程，然后算出踏面的高程，最后用相對稱點的高程差算出井筒傾斜角。

9.4 沉井封底

根據(jù)以上計算可知，如果沉井下沉到標高不穩(wěn)定，即我們前面計算的K和K1均過大時，我們可以在封底前提前在井底用大塊石或大比例礦渣預壓，增加井底和四周基地的抵抗力，確保沉井下沉時的穩(wěn)定性。

如果計算封底后抗上浮系數(shù)不夠，可采取下沉到設計標高前，先對部分上部結構施工或在井上部放置重物等方法，來確保沉井下沉時的穩(wěn)定性。

10 結束語

通過對實例的計算和分析，可以了解到沉井施工計算的要點和施工注意事項，只有對各環(huán)節(jié)進行驗算，并采取相應的措施，才能確保沉井施工的質量和安全。

參考文獻

[1]段良策，殷奇.沉井的設計與施工[M].上海：同濟大學出版社，2006.

[2]建設部綜合勘察研究設計院.JGJ/T 8-97 建筑變形測量規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

〔編輯：王霞〕

摘 要：通過列舉案例，著重分析了沉井開挖、澆注、下沉等情況，并通過計算分析，在各環(huán)節(jié)滿足技術和規(guī)范要求的基礎上，最終使沉井達到了設計和施工質量要求。

關鍵詞：沉井下沉；施工計算；過程控制；下沉驗算

中圖分類號：TU753.64 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）22-0092-02

1 沉井定義

沉井是一個基礎構筑物，是深基礎的一種型式。其施工流程為：先地上預制完成，然后通過井壁自身圍護，在井內挖土，使沉井通過自身重量克服摩擦力下沉，待達到設計標高后再進行底板、內部結構和上部結構的施工。沉井由井壁、刃腳、隔墻和梁板組成，具有施工簡便、技術可靠、無需特殊設備和避免過大沉降等優(yōu)點，在橋梁、煙囪、水塔基礎、地下泵房、水池和檢查井等項目中得到了廣泛的應用。

2 施工工藝

沉井施工工藝包括施工準備、地基處理、井壁制作、沉井下沉和沉井封底五大部分。

3 沉井計算要點

沉井施工計算基本可分沉井下沉前的地基承載力計算、沉井下沉時的計算、沉井下沉完成后的穩(wěn)定性驗算。

4 計算案例

4.1 工程概況

以浙江某不銹鋼廠雨水排水泵房為例，其位于處理廠西部，泵房分地上、地下兩部分，地下部分為鋼筋混凝土沉井結構，地上為框架結構。泵站深8.18 m，設計室外地面相對標高為±0.000 m。根據(jù)使用要求，沉井設計為長方形，長13.5 m，寬7.9 m；池壁剖面為階梯形，井刃腳踏面標高為-6.180 m，制作高度為6.180 m。井壁厚為500 mm，刃腳長為520 mm，刃腳寬為200 mm。

根據(jù)地質資料，施工區(qū)域從上而下分別為：①雜填土。呈灰色等雜色，成分以碎石、塊石等混黏性土為主。結構松散，以塊徑在30 cm以下的塊石為主，土質極不均一。層厚在0.40 m左右，地基承載力為75 kPa。②黏土。呈黃灰色，軟可塑和軟塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，含少許鐵錳質渲染。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。一般表部有0.3～0.4 m厚的灰色種植土，結構松散，富含植物根須。該層全場地均有分布，層厚0.90～2.60 m，地基承載力為60 kPa。③淤泥質黏土。呈灰色，流塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，土質不均，含少量有機質條帶，局部為淤泥。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。該層全場地均有分布，層厚2.50～3.60 m，地基承載力為50 kPa。④黏土。呈灰色，軟塑狀態(tài)，厚層狀，高壓縮性，土質較均一。土面有油脂光澤，無搖震反應，韌性高，干強度高。該層全場地均有分布，層厚8.50～10.90 m，地基承載力為60 kPa。地下水位為-1.0 m。

4.2 沉井結構形式

沉井的結構形式如圖1所示。

4.3 沉井施工前的計算要點

4.3.1 沉井下墊層的驗算

沉井工藝是先在淺基坑或地面澆注成型，待強度達到要求后再在井內和井壁下取土下沉。在此之前，預制好的井壁和內部構件靠井壁下刃腳承重，為了避免在下沉前因井壁自重破壞了下部的土層而發(fā)生沉降和傾斜，要對下部的地基承載力進行驗算。如果不符合要求，就要采取增加沙墊層、磚墊層或枕木的形式處理地基。

4.3.2 沉井下沉驗算

沉井下沉有兩種形式，分別為靠自重下沉和靠輔助下沉。比較理想的狀態(tài)是靠自重克服井壁四周和土的摩擦力來實現(xiàn)下沉，所以首先要進行沉井下沉的驗算。

4.3.3 沉井上浮驗算

沉井封底后，由于井內是空的，受地下水壓力的影響，整個沉井會受到被排出的地下水的浮力作用。因此，應對封底后的沉井進行抗浮穩(wěn)定性驗算，如果此時的沉井自重小于上浮力，那么沉井就會向上浮動，造成相接的管道差，無法滿足使用要求，所以要提前進行上浮驗算。

5 砂墊層鋪設厚度計算

沉井在地面上施工時，為了減少下沉的深度，一般會在沉井制作前開挖基坑，位置應根據(jù)設計的坐標確定，基坑底平面尺寸要滿足施工的需要?；拥姿闹茉O300 mm×300 mm的排水溝，并設置集水井（1 000 mm×1 000 mm）。要在基坑四周鋪設碎石，邊上設明溝和集水井。沉井內地面鋪100 mm厚的碎石，刃腳下鋪設1 m厚的砂墊層，墊層上均抹4 cm厚的水泥砂漿。

承載力驗算公式應滿足R>P，即砂墊層承載力大于沉井自重。

6 沉井下沉驗算

7 沉井抗浮穩(wěn)定計算

沉井封底后，水壓力會造成沉井上浮，如果沉井自重能夠克服上浮力，沉井會相對穩(wěn)定，否則就會造成上浮現(xiàn)象。這種現(xiàn)象一般可分為兩種情況，分別為沉井外未回填土和沉井外已回填土。

8 沉井的抗滑移和抗傾覆計算

沉井下沉封底后，由于使用的需要，常開挖進、出水管道的基槽，或由于其他原因造成沉井側面土壓力不均勻，因此，需要對抗滑移和抗傾覆進行計算。

9 測量控制與觀測

9.1 沉井井筒垂線傾斜度的觀測

觀測方法：提前在井筒內壁對稱標注垂直直線，并掛好垂直線錘。當井筒發(fā)生偏斜時，垂球錐尖就會偏離垂直線，垂球吊線就會偏離井筒內壁上的垂線。根據(jù)垂球偏離標盤中心和偏離井筒內壁垂線的方位和大小進行糾偏，一般在沉井下沉前后各觀測一次。

9.2 沉井刃腳踏面高程和下沉量的觀測

觀測方法：在沉井外地面上的軸線位置處預先設置水平標尺，然后前后分別測出下沉時刃腳踏面的高程及其前后差值（即下沉量），刃腳踏面下沉前高程減去測得下沉時踏面高程就是總下沉量。同時，兩個相對點高差值的正、負差也表示沉井井筒傾斜的方向和傾斜程度。一般上述觀測要在每次下沉前后各進行一次。

9.3 井筒傾斜度的測量

一般用水準儀或激光水平儀觀測在井外壁事先設置4個對稱點的高程，然后算出踏面的高程，最后用相對稱點的高程差算出井筒傾斜角。

9.4 沉井封底

根據(jù)以上計算可知，如果沉井下沉到標高不穩(wěn)定，即我們前面計算的K和K1均過大時，我們可以在封底前提前在井底用大塊石或大比例礦渣預壓，增加井底和四周基地的抵抗力，確保沉井下沉時的穩(wěn)定性。

如果計算封底后抗上浮系數(shù)不夠，可采取下沉到設計標高前，先對部分上部結構施工或在井上部放置重物等方法，來確保沉井下沉時的穩(wěn)定性。

10 結束語

通過對實例的計算和分析，可以了解到沉井施工計算的要點和施工注意事項，只有對各環(huán)節(jié)進行驗算，并采取相應的措施，才能確保沉井施工的質量和安全。

參考文獻

[1]段良策，殷奇.沉井的設計與施工[M].上海：同濟大學出版社，2006.

[2]建設部綜合勘察研究設計院.JGJ/T 8-97 建筑變形測量規(guī)程[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

〔編輯：王霞〕