淤泥質(zhì)軟土地基下的沉井施工技術(shù)

周 建 平， 王 萌， 劉 常 林

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

甌飛工程瑞安墾區(qū)與南金公路連接線道路工程(萬松東路延伸工程二期)PPP項目位于浙江省溫州市瑞安市境內(nèi)，工程全長約4.74 km，標準路幅寬60～76 m，工程所在地區(qū)地貌屬海積平原地貌，地處飛云江北岸平原區(qū)，地形平坦，高程約2.68～4.48 m，表部填土厚度一般為0.6～1.7 m。該工程污水工程中鋼筋混凝土沉井共64座，深8 m左右，采用C30P6混凝土，主要分為1 100 mm×1 100 mm、2 000 mm×2 000 mm、3 000 mm×2 000 mm、φ3 000 mm四種規(guī)格。

2 工程地質(zhì)情況

根據(jù)地質(zhì)勘測報告，沿線軟土分布廣泛，淤泥層厚度深達40 m。果蔬種植區(qū)、河溝、水塘縱橫交錯布置，比例近1∶1，果蔬種植區(qū)與河溝、水塘兩者允許承載力差異較大，地質(zhì)性質(zhì)均極差，具有高壓縮性、低承載力、抗剪強度低、含水量高、孔隙比大、靈敏度高等特點，屬軟土路基。

3 施工工藝

地基處理→第一節(jié)沉井制作與下沉→第二節(jié)沉井制作與下沉→沉井封底→頂板施作。

3.1 地基處理

在沉井制作前，做好作業(yè)面周邊的截排水工作，保證沉井工作面不受流水影響。沉井施工時，首先開挖基坑深1 m后回填中粗砂，中粗砂墊層承載力須不小于120 kPa，墊層在基坑內(nèi)須鋪滿。沉井第一節(jié)制作時刃腳下澆筑200 mm厚C20素混凝土墊層，以增強地基承載力并穩(wěn)定井身。

3.2 第一節(jié)沉井的制作與下沉

第一節(jié)沉井包含刃腳段與井身段，模板對拉采用止水螺栓。刃腳段制作時，在后澆底板凹槽處安裝預(yù)埋鋼筋。井身段制作時，在施工縫處設(shè)置鋼板止水帶。對后澆底板凹槽處及施工縫混凝土連接面作鑿毛處理。

混凝土強度達到100%后開始下沉，下沉采用18 m長臂液壓反鏟開挖井室中部，開挖過程中嚴格控制開挖位置與開挖量，確保沉井均勻下沉。產(chǎn)生不均勻沉降時，利用長臂反鏟對稱開挖土體和液壓臂頂進措施糾偏，將井內(nèi)開挖出的土體立即運出。

3.3 第二節(jié)沉井的制作與下沉

第二節(jié)沉井為井身段。制作前檢驗第一節(jié)沉井的穩(wěn)定情況，必要時向井室內(nèi)回填土體，確保其穩(wěn)定后進行第二節(jié)沉井的制作。

下沉?xí)r參照第一節(jié)沉井的下沉方式進行，當(dāng)下沉困難時，采用外加荷載助沉。

3.4 沉井封底

沉井第二節(jié)下沉就位后，通過沉降觀測8 h、累計下沉量小于10 mm后可進行封底施工。通常情況下，沉井采用干封底。干封底通過液壓反鏟清除井室底部淤泥至刃腳底后分別回填45 cm厚統(tǒng)渣、45 cm厚手腳片石?；靥钔瓿珊螅ㄟ^10 cm厚C15混凝土找平繼而施作底板。

但在濱海深厚淤泥環(huán)境下的沉井井室內(nèi)偶爾存在持續(xù)性上涌淤泥土，導(dǎo)致干封底作業(yè)無法成功清基進行下一步施工。為克服上涌淤泥土對沉井封底的影響，該工程比選了以下方案：

(1)固化軟土地基。

沉井井室內(nèi)軟基的加固措施主要為注漿加固，通過向淤泥土內(nèi)注入高壓水泥漿加固淤泥質(zhì)土體以達到阻止土體上涌的目的。注漿加固后需等待強度增長、清除頂部浮漿后開始后續(xù)施工。

(2)基坑圍護法。

在沉井周邊施工圍護樁可有效阻止上涌淤泥質(zhì)土體，基坑圍護主要通過在井室外壁打入鋼板樁、槽鋼等樁體，使樁體超過刃腳一定深度，形成可靠的帷幕以減小周邊土壓力，從而阻止井室內(nèi)的土體上涌。

(3)濕封底施工。

沉井濕封底是利用水的自重壓力、蓄水反壓淤泥后，通過蛙人潛水進入井室內(nèi)進行基底清理，具備澆筑條件后搭設(shè)澆筑平臺，通過導(dǎo)管進行水下混凝土澆筑，澆筑完成后清除底板頂部的浮漿。

通過對比得知，固化軟土地基在淤泥質(zhì)軟土地質(zhì)條件中的沉井施工成本較高、工期較長?；訃o因圍護樁較長、施工難度大、成本高且對井身周邊土體擾動過大、易造成沉井持續(xù)下沉而不宜采用。傳統(tǒng)濕封底作業(yè)的危險性較高，通過導(dǎo)管澆筑下沉后的混凝土易被淤泥污染而無法產(chǎn)生強度，可靠性較低。

通過對比與總結(jié)，結(jié)合現(xiàn)場實際情況，該工程改良了傳統(tǒng)水下混凝土澆筑施工工藝，通過布設(shè)底模澆筑水下混凝土。首先進行簡易封底，再抽水施作設(shè)計底板進行二次封底，使淤泥質(zhì)軟土地基下的沉井封底更加高效、安全，成本更低，具備可操作性。

3.5 封底施工

第一次封底為臨時封底，目的是為永久封底創(chuàng)造干地施工條件。在沉井蓄滿水的狀態(tài)下，通過澆筑水下混凝土、提供足夠的地基反力阻止土體持續(xù)上涌的方法，水下澆筑混凝土可采取導(dǎo)管澆筑或汽車泵澆筑，該工程采用汽車泵澆筑。

井室蓄滿水后，采用長臂反鏟將井室內(nèi)的淤泥清理至計算高程，開挖全過程在蓄滿水的狀態(tài)下進行，隨時注水。開挖完成后采用鋼筋加固的膠合木模作為底模，用以抵抗泵送混凝土的沖擊，同時避免混凝土與沉井底部的淤泥混合后導(dǎo)致其強度整體性差。

混凝土澆筑前，在泵管上標示控制線，使泵管口距離底模15～20 cm?；炷寥雮}后，通過測繩或其它測量設(shè)備控制澆筑情況，確保井室內(nèi)混凝土具有足夠的厚度(40 cm)?；炷翝仓^程中，勿隨意挪動泵管，防止泵管口脫離混凝土而導(dǎo)致封底失敗。

第二次封底為永久封底，第一次封底混凝土達到90%強度后，抽水并鑿除多余的混凝土，使井底具備第二次封底即澆筑設(shè)計底板的條件。此次封底施工條件極好，沉井底板澆筑質(zhì)量得到了有效保障，與沉井井身形成了統(tǒng)一、可靠的整體。

3.6 頂板的施作

沉井封底成功后，根據(jù)設(shè)計要求進行沉井頂板的施作。

4 結(jié) 語

沉井井室內(nèi)的底部涌土是淤泥質(zhì)軟土地基下沉井施工中時常遇到的問題。傳統(tǒng)的固化軟土地基、基坑圍護和傳統(tǒng)濕封底方式持續(xù)時間長、成本較大且安全性較差。而萬松東路項目利用土體與水壓平衡、底模抵抗泵送沖擊、分隔淤泥的二次封底澆筑技術(shù)快速解決了淤泥土上涌的問題并順利完成了沉井施工。目前該項技術(shù)應(yīng)用于普通小型鋼筋混凝土沉井效果良好，可為今后類似地質(zhì)情況下的沉井封底施工提供參考；對于大型沉井或其它地質(zhì)情況下的施工應(yīng)用具有一定的借鑒意義。