淺談大尺寸沉井下沉施工方法

茆文進

摘 要：結(jié)合六合經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水提升泵站的沉井下沉施工，詳細介紹沉井排水下沉法，并闡述了對下沉過程的控制措施、采用的設備及施工中出現(xiàn)問題的處理方法。

關鍵詞：大尺寸沉井 沉井下沉 施工工藝 排水下沉法 糾偏 干式封底

沉井施工法是修筑地下工程和深埋基礎工程所采用的重要施工方法之一。沉井組成一般包括井筒、刃腳、隔墻、梁、底板等，其平面形狀一般為圓形、矩形、橢圓形、菱形或其他不規(guī)則形狀。在施工場地地下水位較高、涌水量較大或有地下承壓水、流砂、軟土等地質(zhì)條件時，采用沉井施工是最為適宜的。

一、工程概況

六合經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水提升泵站，泵房設計流量為3萬m3/d。設計使用年限為50年，結(jié)構安全等級為二級。其新建高位井是處理出水排放前的自流壓力井，沉井平面呈“品”字形，沉井深度12.5m，9400mm×16400mm+

6500mm×8800mm，壁厚800mm，沉井高度12.5m，底板厚800mm。

施工場地位于滁河北岸，擬建場地原為村莊，現(xiàn)為道路用地，場地地貌單元為滁河河漫灘單元。沉井下沉經(jīng)過土層①雜填土：密實度較差，含磚混廢渣、植物根莖及塊石，工程性質(zhì)較差，層厚0.7～2.8m；②粉質(zhì)粘土：軟-流塑，中-高壓縮性，工程性質(zhì)較差，層厚0.7～1.5m；③粉土：稍～中密，中壓縮性，工程性質(zhì)一般，層厚0.7～8.5m；④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土：流塑，中-高壓縮性，層厚較厚，該層土工程性質(zhì)較差；⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：流塑，高壓縮性，該層土工程性質(zhì)較差，為場地主要軟弱下臥層，層厚1.9～9.5m。

二、施工方法

沉井施工一般分為不排水下沉和排水下稱兩種施工施工方法，根據(jù)本工程設計要求，地質(zhì)和地下水情況，本沉井采用排水下沉及干式封底施工方案。該方法可以在干燥的條件施工，沖土方便，容易控制均衡下沉，土層中的障礙物便于發(fā)現(xiàn)和清除，井筒下沉時一旦發(fā)生傾斜也容易糾正，而且封底的質(zhì)量也可得到保證。本工程擬定方案：沉井分兩次預制，一次整體下沉。在第一節(jié)砼強度達到100%的設計強度，二次部分達到75%的設計強度后進行下沉施工。

三、降水措施

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，決定選擇井外真空管井泵的降水方法。與其他降水方法相比，采用該方法降水不但施工方便、降水效果好，而且能有效防止粉土層可能發(fā)生的流砂或管涌等不良現(xiàn)象發(fā)生，以此保證沉井施工的安全和順利進行。泵房外圍布置8口Φ400mm的管井，距泵房外壁3m，管井深度為18m。泵房外圍布置8口Φ400mm的管井，距泵房外壁3m，管井深度為18m。

四、沉井下沉

降水管井水位降到設計井底水位以下時，根據(jù)實際施工經(jīng)驗，一般降水一周后，即可進行沉井下沉工作。

1、拆除磚胎模和砼墊層

先將刃腳磚胎膜及底部砼墊層對角、對稱、同步拆除，及時在挖除部位填砂夯實，以利于沉井穩(wěn)定。

當素混凝土墊層敲拆后，沉井重心偏高，沉井井壁的四周無摩擦力，沉井的下沉量很大，掏挖刃腳下的砼墊層不均勻，將會成沉井很大的傾斜，所以在沉井沖土前，沉井的刃腳先采用人工全面同時分層掏挖，挖除的土方先集中在倉底中央，然后用吊車將砂土、砼墊層吊出井外，運至指定地點，由于初沉時沉井在砂中下沉，因此只要分層挖出井內(nèi)泥砂，沉井便會逐漸下沉，初沉時，下沉速度控制在0.3～0.5m/日。讓沉井逐漸下沉，使沉井刃腳埋在土層中，降低沉井重心。由于沉井在初期下沉過程中，下沉量較大，故采取擠土下沉。

2、沉井下沉的主要方法

取土時，按照“先中間，后四角，先鍋底，后刃腳”的原則對稱。先在每格中央用高壓水槍沖出一個集水坑，將泥漿泵的吸泥管置于泥坑中央，然后用高壓水槍由中央向四周開挖鍋底，為防止突沉，造成很大的偏差，以及減少井外土的擾動坍塌，沖泥時先應在四周刃腳保留0.5-1.0m的土埂，當鍋底開挖結(jié)束后，在粉質(zhì)土中下沉時，沉井由于自重而下沉，會將刃腳下的土向中央擠；再繼續(xù)開挖，沉井可持續(xù)下沉，如鍋底形成后，此時不沉，可逐步均勻沖挖原先保留的土埂；首先沖除四角處的土埂，然后沖除四周土埂，最后沖除定位點處土埂，整個沉井對稱開挖，盡量使格間高差不大于20cm，避免沉井過大的偏差，如此重復進行，使沉井逐步均勻下沉。遇有塊石及雜物時，及時人工清理，用吊機吊出井外。

3、沉井下沉各階段速度控制

1）沉井初沉階段

即下沉深度0.3m內(nèi)，為保證沉井形成穩(wěn)定準確的下沉軌跡，此時緩慢下沉，速度嚴格控制在0.2-0.5m/d，刃腳高差20cm以內(nèi)。

2）沉井中沉階段

仍以緩慢為主，因沉井較高，應緩慢控制下沉，糾偏為主，保證下沉過程中緩慢下沉，防止出現(xiàn)突沉或傾斜等情況發(fā)生。

3）沉井終沉階段

即距設計標高還有2.5m時，應減緩下沉速度，仍以糾偏為主，做到有偏必糾，速度宜在0.2～0.5m/d。由于本沉井穿越粉質(zhì)粘土層，當下沉至設計標高還有2m時，停止下沉24小時，觀測出預留沉降量后繼續(xù)下沉至距設計標高還有50cm，再停止下沉觀察24小時，根據(jù)連續(xù)觀測得出的沉降量，嚴格控制沉井下沉標高，使沉井終沉達到設計要求。

4、沉井糾偏

1）筒體傾斜

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，超過允許限度。

治理方法：① 在初沉階段，一般可采取在刃腳較高部位的一側(cè)加強沖土，在較低的一側(cè)少沖土或回填砂石來糾正。② 在終沉階段，一般可利用設在井外側(cè)的射水管沖刷土體或采取井外射水來糾正傾斜。 ③ 在刃腳底的一側(cè)加墊木楔，刃腳高的一側(cè)多沖土。④ 在井口上端加偏心壓載糾正，務使在沉井封底以前糾正達到合格。

2）偏移或扭位

沉井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）。

治理方法：

位移糾正方法一般是控制沉并不再向位移方向傾斜，同時有意識地使沉井向位移相反方向傾斜，糾正傾斜后，使其伴隨向位移相反方向產(chǎn)生一定位移糾正。如位移較大，也可有意使沉井偏位的一方傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直到刃腳處中心線與設計中心線位置吻合或接近時，再糾正傾斜，位移相應得到糾正。扭位可按糾正位移方法糾正，使傾斜方向?qū)食辆行?，然后糾正傾斜，扭位隨之得到糾正。亦可先糾正一個方向的傾斜、位移，然后糾正另一個方向的傾斜、位移，幾次傾斜方向糾正后，軸線即恢復到原位置。

5、沉井封底

當沉井下沉至距設計底標高30cm時，應停止井內(nèi)挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近設計底標高，再經(jīng)過2～3天的下沉穩(wěn)定，即可進行沉井封底。沉井干封底的施工要點和主要技術措施如下述：

1）為防止井底滲水，先對井底進行修整使其形成鍋底形狀，再從刃腳向中心挖出放射形的排水溝，內(nèi)填卵石成為排水暗溝，并在中間部位設1個集水井（深1m），井間用盲溝相互連通，井內(nèi)插入?400mm、四周帶孔眼的鋼管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流匯集在井中，然后用潛水泵排出，以此保證沉井內(nèi)的地下水位低于基底面0.5m左右。

2） 封底砼澆筑要對稱均勻，分格澆筑，先四周后中間。封底結(jié)束后，向井內(nèi)注水到一定高度，從封底至砼達到強度設計值時，且沉井能滿足抗浮要求時，方可將井內(nèi)水抽除進行底板砼澆筑。

五、經(jīng)驗與體會

1、下沉中使用輕型水利機械。這種機械的配置主要是潛水泥漿泵、離心水泵和水槍、浮筒，施工工藝簡單、成熟，既適用于排水下沉，經(jīng)適當調(diào)整后亦可適用于不排水下沉，而且施工成本較低。

2、干式封底，井底內(nèi)部設立積水井。雖然沉井周圍設立了降水井，但是根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況來看，沉井到位后，基坑底部總會滲水，甚至有產(chǎn)生涌砂的危險，所以施工時不能怕麻煩，必須在坑底設立集水井和排水盲溝，保證坑底積水順利排水，這樣不但能保證封底的的效果，還能減少后期底板滲漏產(chǎn)生的不必要的經(jīng)濟損失。