沉井射水掏土法在粉砂土中的應(yīng)用

【摘要】在目前的沉井下沉施工中，采用機(jī)械挖土和人工配合的較多。但在粉砂性土中，一般地質(zhì)情況復(fù)雜，大多基坑有管涌、流砂等現(xiàn)象發(fā)生，較深地基且有豐富地下水，施工就很困難，也不經(jīng)濟(jì)。在艮山東路沉井施工中，靠沉井自重下沉，用射水掏土法，解決了在粉砂性土內(nèi)深基坑沉井難的問題，取得了很好的效，可供工程沉井施工借鑒。

【關(guān)鍵詞】沉井；下沉；射水掏土；封底

1、工程概況

本工程設(shè)計(jì)鋼筋砼沉井長(zhǎng)為7m，寬為3.5m，深為8m。地質(zhì)情況以砂質(zhì)粉土為主。地下水位1m-1.5m，粉沙土質(zhì)欠密，但透水性較好，易于處理。

2、工程地質(zhì)情況

①素填土：灰黃色，濕、松散，含少量碎磚屑及植物根莖，粘質(zhì)粉土性為主，層厚1.3m，局部分布。

②黃灰色量云母碎屑，搖振反應(yīng)中等，切面粗糙，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低，層厚1.2-3.5m，全線分布。

③砂質(zhì)粉土：黃灰色，飽和，中密，含少量云母碎屑，搖振反應(yīng)迅速，切面粗糙，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，韌性低。層厚4.00-6.70m，全線分布。

④砂質(zhì)粉土：灰色，飽和，中密，含少量云母碎屑，搖振反應(yīng)迅速，切面粗糙，無光澤反應(yīng)，干強(qiáng)度低，層厚3.00-9.00m，局部缺失。

本工程沉井?dāng)M定在②類型土層上制作，該層土的允許承載力為120Kpa，沉井的自重為13.5Kap/m。

3、施工特點(diǎn)

①施工方便，所用機(jī)具設(shè)備少；②方法簡(jiǎn)便，易于控制，安全可靠；③速度快，一天可下沉1米左右。

4、下沉前檢查

4.1下沉前應(yīng)根據(jù)勘測(cè)報(bào)告計(jì)算極限承載力，計(jì)算沉井下沉的分段摩阻力及下沉系數(shù)作為判斷每個(gè)階段可否下沉、是否會(huì)出現(xiàn)突沉，以確定下沉方法及采取措施的依據(jù)，應(yīng)保證地基及其自身穩(wěn)定性。

沉井下沉驗(yàn)算：K=Q-B/T+R K：下沉安全系數(shù) Q：沉井自重

B：井壁排水，當(dāng)排水下沉?xí)r，B=0 T：沉井的摩擦 R：刃腳的反力 T=ЛD（H-2.5）f

本工程施工時(shí)，刃腳采取底面掏空下沉，故R=0

K=16711+4.85×0.65×79.2×25/3.14×79.2（11.25-4.70-2.5） ×18

=22953/18129=1.26>1.15 可以下沉；

4.2下沉前應(yīng)進(jìn)行沉井結(jié)構(gòu)外觀檢查，檢查砼強(qiáng)度與抗?jié)B等級(jí)，砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，方可下沉；

4.3下沉前應(yīng)在沉井周圍設(shè)置深井降水，以降低地下水位，地下水位一般控制在沉井底1.5m以下，一方面可使沉井內(nèi)保持干燥，便于高壓水槍沖土；另一方面可防止沉井內(nèi)管涌、流砂等現(xiàn)象的發(fā)生；

4.4下沉前應(yīng)布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)周圍環(huán)境、建筑結(jié)構(gòu)、地面沉降等變化情況的監(jiān)控。

5、確定下沉方法及采取措施

5.1自重下沉射水掏土法

通過人工用高壓泥漿泵沖水，將土層沖破并稀釋成泥漿，然后通過泥漿泵抽取泥漿的方法。先沖井底中央部位，使井底形成鍋底狀，再由刃腳邊部向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱、均勻的沖削薄土層，每次削5-10cm，當(dāng)土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂，沉井便靠自重作用下均勻垂直擠土下沉在密實(shí)土層中，并根據(jù)實(shí)際下沉的情況變化進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)一端下沉的速度不均勻時(shí)，可以在不均勻的對(duì)面一端加大下沉速度的方法來調(diào)整。在沉井下沉外壁1.5m外四周設(shè)置井點(diǎn)降水機(jī)，用于控制調(diào)整沉井下沉?xí)r土質(zhì)的含水量，下沉速度快時(shí)及時(shí)啟動(dòng)，速度慢時(shí)可暫停，為防止沉井下沉困難，井壁澆搗時(shí)在外側(cè)埋設(shè)Φ25mm的PVC高強(qiáng)塑料管，其間距3米，模板拆除后用電鉆鉆Φ10mm小孔，間距1.0m。當(dāng)下沉困難時(shí)，用觸變泥漿進(jìn)行調(diào)節(jié)下沉速度。下沉過程中盡量保持沉井平穩(wěn)，注意下沉是否均勻，并及時(shí)觀察和控制土質(zhì)含水量和下沉的速度，確保沉井不傾斜，均勻下沉，有效地提高工作效率。沉井下沉配套機(jī)械：7.5KW泥漿泵四臺(tái)，經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和相配套的設(shè)備工具，指揮、管理施工人員到位，沉井在下沉前應(yīng)對(duì)沉井外壁原溝槽間的空隙及時(shí)用粉砂土回填密實(shí)，周邊回填的作用能保證沉井壁垂直而不傾斜，在下沉井過程中及時(shí)采用人工密切配合，施工技術(shù)人員及時(shí)觀察高程，控制下沉?xí)r的平穩(wěn)度，井周四側(cè)均勻一致。

5.2下沉注意事項(xiàng)：

①沉井下沉位置的保證，下沉過程中隨時(shí)用經(jīng)緯儀觀察，發(fā)現(xiàn)偏差，立即糾正。

②在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，周邊掏土深度應(yīng)小于30cm或更薄一些，避免發(fā)生傾斜，在離設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm處應(yīng)停止取土，依自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

③沉井下沉過程中，還要經(jīng)常檢查構(gòu)件情況，檢測(cè)深井降水情況，檢查周圍建筑物沉降變化情況。

④施工中要有專人觀測(cè)、檢查，防止意外事故發(fā)生。

5.3土方運(yùn)輸方法：

自重下沉射水掏土法施工時(shí)，在離沉井50m外可能的地方挖一沉砂池，待抽取的泥漿沉淀后，再用挖掘機(jī)挖掘裝進(jìn)泥漿車內(nèi)運(yùn)走。

6、下沉位置與標(biāo)高控制要點(diǎn)

沉井位置標(biāo)高的控制，是在沉井外部地面及井壁頂部四面設(shè)置縱橫十字中心控制線、水準(zhǔn)基點(diǎn)以控制位置和標(biāo)高。沉井垂直度的控制，是在井筒內(nèi)按4或8等分標(biāo)出垂直軸線，各吊線墜一個(gè)對(duì)準(zhǔn)下部底板來控制，并定時(shí)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測(cè)。掏土?xí)r，隨時(shí)觀測(cè)垂直度，等線墜離墨線達(dá)30mm或四種標(biāo)高不一致時(shí)，即應(yīng)糾正。沉井下沉的控制，系在井筒壁周圍彈水平線，或在井外壁上兩側(cè)畫出標(biāo)尺，用水平尺或水準(zhǔn)儀來觀測(cè)沉降。沉井下沉中應(yīng)加強(qiáng)位置、垂直度和標(biāo)高（沉降值）的觀測(cè)，接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，每2h一次，預(yù)防超沉，由專人負(fù)責(zé)并做好記錄，使偏差控制在允許范圍以內(nèi)，做好周圍建筑物的沉降觀測(cè)，由專人負(fù)責(zé)并做好記錄，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施處理。

7、沉井封底控制

當(dāng)沉井下沉到距設(shè)計(jì)標(biāo)高0.3m時(shí)，應(yīng)停止井內(nèi)取土和抽水，使其靠自重下沉至設(shè)計(jì)或接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，再經(jīng)2～3d下沉穩(wěn)定，當(dāng)觀測(cè)在8h內(nèi)累高下沉量不大于10mm時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底。

8、沉井下沉施工常遇問題分析及處理方法

8.1下沉困難（沉井被擱置中懸掛，下沉極慢或不下沉）

原因分析：1）井壁與土壁間的摩阻力過大；2）沉井自重不夠，下沉系數(shù)過??；3）遇有障礙物；4）遇流砂、管涌。

預(yù)防措施及處理方法：①為增加沉井重量，在井頂均勻加鐵塊或其他荷重。②挖除刃腳下的土或在井內(nèi)繼續(xù)進(jìn)行第二層碗型坡土。③在井壁與土壤間灌入觸變泥漿或黃土，降低摩阻力，泥漿槽距刃腳高度不宜小于3米。④清除障礙物。⑤加強(qiáng)降水控制措施。

8.2下沉過快（沉井下沉速度超過挖土速度，出現(xiàn)異常情況）

原因分析：1）遇軟弱土層，土的耐壓強(qiáng)度小，使下沉速度超過掏土速度。2）長(zhǎng)期因砂的流動(dòng)，使井壁與土間摩阻力減少。3）沉井外部土體液化。

預(yù)防措施及處理方法：①可用木剁在定位墊架處給予支承，并重新高速取土，在刃腳不取或部分不取土。②將排水法下沉改為不排水法下沉，增加浮力。③在沉井外壁間填粗糙材料，加大摩阻力，如沉井外部的土液化發(fā)生虛坑時(shí)，可填碎石處理。

8.3突沉（沉井下沉失去控制，出現(xiàn)突然下沉現(xiàn)象）

原因分析：1）取土不注意，將鍋底取得太深，沉井暫時(shí)被外壁摩阻力和刃腳托住，使處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)繼續(xù)挖土?xí)r，土壁摩阻力達(dá)到極限值，井壁阻力因土的處變性而突然下降，發(fā)生突沉。2）流砂大量涌入井內(nèi)。

預(yù)防措施及處理方法：①控制取土，鍋底不要掏太深，刃腳下避免掏空過多。②在沉井梁中設(shè)置一定數(shù)量的支架，以承受一部分土反力。③加強(qiáng)降水控制流砂現(xiàn)象發(fā)生。

8.4傾斜（沉井垂直度出現(xiàn)歪斜，超過也許限度）

原因分析：1）沉井刃腳下的土軟硬不均勻。2）井外四周的回填土夯實(shí)不均勻。3）沒有均勻掏土，使井內(nèi)上面高差懸殊。4）刃腳下掏空過多，沉井突然下沉，易于產(chǎn)生傾斜。5）刃腳一側(cè)被障礙物擱住，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。6）排水局部不到位時(shí)，井內(nèi)一側(cè)涌砂。

預(yù)防措施及處理方法：①加強(qiáng)沉井過程中的觀測(cè)和資料分析，發(fā)現(xiàn)傾斜要及時(shí)糾正。②及時(shí)用砂和礫石填夯實(shí)。③在刃腳高的一側(cè)加強(qiáng)取土，待糾正位后再均勻分層取土。④在刃腳低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石或石塊，延緩下沉速度。⑤在井外深挖傾斜反面的土方，回填到傾斜一面，增加傾斜面的摩阻力。⑥加強(qiáng)降水控制措施。

8.5偏移（沉井軸線與設(shè)計(jì)軸線不重合，產(chǎn)生一定的位移）

原因分析：1）大多由于傾斜引起的，當(dāng)發(fā)生傾斜和糾正傾斜時(shí)，井身常向傾斜一側(cè)下部產(chǎn)生一個(gè)較大壓力，因而伴隨產(chǎn)生一定的位移。2）測(cè)量定位差錯(cuò)。

預(yù)防措施及處理方法：①控制沉井不再向偏移方向傾斜。②有意使沉井向偏位的方向傾斜，當(dāng)幾次傾斜糾正后，即可恢復(fù)到正確位置。③加強(qiáng)測(cè)量的檢查復(fù)合工作。

8.6遇障礙物（沉井被地下障礙物擱置或卡住，出現(xiàn)不能下沉的現(xiàn)象）

原因分析：沉井下沉局部遇孤石、大塊卵石、地下溝道、圬工、管線、鋼筋、樹根等，造成沉井?dāng)R置、懸掛，難以下沉。

預(yù)防措施及處理方法：遇較小孤石，可將四周土掏空后取出，較大塊石、地下溝道、圬工等，可用風(fēng)轉(zhuǎn)工具或松動(dòng)爆破方法破碎成小塊取出，炮孔距刃腳不少于50cm，其方向須與刃腳傾斜面平行，藥量不得超過200g，并設(shè)鋼板防護(hù)；鋼管、鋼筋、樹根等可用氧氣燒斷后取出。

9、工程效益分析

本沉井下沉施工順序、下沉操作、技術(shù)方法控制得當(dāng)，并綜合考慮井體結(jié)構(gòu)受力情況及地基的承載力。沉井下沉?xí)r，井內(nèi)抽泥，井外裝運(yùn)，互不干擾，施工安全便利，施工速度快。與機(jī)械挖掘人工配合相比較，采用此方法，可節(jié)省大噸位吊機(jī)一輛和一臺(tái)挖掘機(jī)，減少了大量的取土吊裝過程，從而大大加快了工期，經(jīng)濟(jì)效益也比較顯著。節(jié)省工天約10個(gè)，工期可提前8-10天。

10、工程體會(huì)

10.1在沉井下沉過程中，現(xiàn)場(chǎng)施工各方應(yīng)將全部精力放在“搶時(shí)間，促進(jìn)度”上，特別是施工中的一些薄弱點(diǎn)，如本工程對(duì)東側(cè)電力管線的保護(hù)，由于泵站離管線僅2米左右，除用角鋼及工字鋼焊接支護(hù)外，還在兩端用支墩支撐鋼架。

10.2采用信息化施工，進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)，掌握沉井周邊的環(huán)境變化和安全動(dòng)態(tài)，十分必要和重要。本工程對(duì)周邊房屋設(shè)置位移和沉降觀測(cè)點(diǎn)，由于沉井下沉?xí)r間控制較短，沉降位移均控制在1cm內(nèi)（二十天）。

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