談沉井工程施工技術

尹 世 強

(太原市政建設集團有限公司，山西 太原 030002)

1 沉井的適用范圍

沉井是在地面進行箱體預制，而后對箱體內(nèi)土體進行挖掘，從而使箱體依靠自重，克服與土體間的摩擦力從而下沉，到達設計指定位置。

沉井與傳統(tǒng)的大開挖施工相比：

1)傳統(tǒng)大開挖土方量大，施工占用場地較大，在挖深較深的情況下，不論施工安全及施工造價均難以達到最優(yōu)的施工目的。

2)沉井下沉到位后可以作為地下構(gòu)筑物的外殼，同時沉井可以作為支護結(jié)構(gòu)使用，減少基坑支護的大量費用。

3)大開挖施工中如果地下水位較高，則會產(chǎn)生大量的降排水費用，而降排水又會引起施工范圍內(nèi)周邊建筑物、路面等的塌陷、裂縫等。沉井施工則可以采用不排水下沉，由于地下水位不會下降，因而不會產(chǎn)生上述一系列施工問題。

4)對于施工深度較大的地下工程，往往采用大開挖是不可能的，這就需要沉井來完成這部分施工任務。

5)由于沉井施工為地下施工，地下情況較為復雜，有很多不可預見性，故對前期地質(zhì)勘探及了解地下情況有很高的要求。

2 沉井制作及下沉

沉井施工中會遇到各種問題，比其他基礎工程要復雜，這主要是由于沉井是一個動態(tài)狀況下施工的基礎工程，除復雜的地質(zhì)因素外，在施工過程中，施工經(jīng)驗和施工措施對施工的影響很大。

1)刃腳。

作為沉井下沉的切土部位，在確定其位置時要考慮到：

a.應根據(jù)地下構(gòu)筑物的施工凈空，確定刃腳踏面的設計標高。

b.沉井刃腳應埋在沖刷線以下足夠深度，而且應該滿足地下構(gòu)筑物穩(wěn)定性的要求。

c.刃腳應落在較好的持力層上，持力層應滿足承載力的要求。

d.刃腳踏面寬度的選擇應綜合考慮切土下沉時剪切力以及與土體間摩擦力的影響種種因素。

e.為方便施工，刃腳外側(cè)水平筋應設置在豎向鋼筋外側(cè)，內(nèi)側(cè)鋼筋應設置在豎向鋼筋內(nèi)側(cè)，豎向鋼筋應錨入刃腳根部以上，豎向鋼筋之間應設置拉筋，刃腳踏面需設置加強筋。

f.刃腳高度通常為1.0 m，在軟土地基中可達2.5 m,為防止踏面破壞，踏面上需埋深角鐵或采用鋼板進行加固。

2)井壁。

a.井壁需考慮施工過程中抵抗土體的剛度要求，還要滿足沉井重量的下沉要求。

b.沉井施工大多為地下結(jié)構(gòu)工程，對構(gòu)筑物防水要求較高，故沉井混凝土多為防水混凝土。

c.由于沉井下沉過程為動態(tài)變化，期間受力狀態(tài)隨時產(chǎn)生變化，故沉井結(jié)構(gòu)需滿足最不利受力情況下的安全要求。

3)沉井制作中應注意的問題。

a.刃腳下墊層的選用：常用的類型有混凝土墊層和墊木。采用混凝土墊層時應按混凝土剪切強度計算，以免計算厚度過大不符合實際施工要求。墊層表面應平整，同時在墊層拆除時應考慮到沉井刃腳踏空后的受力狀態(tài)，一般按照(先短后長，先兩側(cè)后支點)的順序進行。

b.沉井節(jié)數(shù)及每節(jié)高度的選擇：沉井工程由于高度較大，經(jīng)常分節(jié)制作，每次制作應考慮到混凝土澆筑周期、基礎的承載力是否可以滿足要求、對挖土時工率的影響、高度過高時的安全穩(wěn)定性要求。一般每節(jié)高度不宜高于7 m。

c.沉井內(nèi)部結(jié)構(gòu)的要求：沉井面積較大時、沉井內(nèi)應適量設置地梁、系梁、構(gòu)造柱、扶壁柱等構(gòu)造措施，滿足沉井剛度要求。相應措施應與井壁同時澆筑，在下沉過程中共同受力。

d.施工縫的處理：沉井模板大多采用對拉桿固定，極易造成漏水現(xiàn)象，因此，對拉桿宜加止水片，止水片一般采用鋼板制作，在對拉桿頂部采用可拆卸端頭，拆模后對端頭部位采用環(huán)氧樹脂砂漿進行封堵，可防止對拉桿的銹蝕和地下水的滲入，效果較好。

4)沉井下沉中應注意的問題。

a.沉井所穿過的土層滲透性較差、地下水位不高或排水不會引起流沙情況的發(fā)生，為了施工的準確性和便于施工，可采取排水下沉的方法。反之，則應采取不排水下沉的方法。

b.沉井挖土設備大多為履帶吊車和抓斗，施工過程中對現(xiàn)場道路要求較高，同時施工機械需與沉井保持一定的安全距離，井壁兩側(cè)不得堆土，對于多孔沉井應配置多臺挖土設備，保證沉井各倉內(nèi)同時取土，均勻下沉。

c.沉井下沉后需及時封底，封底時應對榫槽進行清理，以保證底板與榫槽連接緊密，防止?jié)B水。

d.施工過程中如出現(xiàn)流沙現(xiàn)象，則應及時向井內(nèi)灌水，減少水力梯度排除流沙產(chǎn)生的條件，然后采用不排水下沉工法施工。也可在下沉前進行井周邊降水施工，降低沉井部位地下水位，減少流沙發(fā)生的條件，在條件允許的情況下，通過地基加固處理改變土體可能發(fā)生流沙的特性。

e.下沉過程中應及時糾偏，加強測量頻率，及時采取相應措施進行糾偏，不得積累偏差，最后造成井壁開裂或井壁傾斜無法糾正的情況發(fā)生。

f.下沉速率應滿足池壁剛度、沉井位置等要求，同時需與挖土機械相適應，下沉過快或過慢都易產(chǎn)生質(zhì)量問題。

3 沉井施工對周邊環(huán)境的影響

沉井施工不管采用何種方案，首先應在施工前對沉井所在位置做詳細的勘察，用以確定沉井投影面積下是否存在難以或無法排除的障礙物影響下沉，在沉井周圍最好沒有對土體擾動，水位變化非常敏感的構(gòu)筑物，否則實際情況發(fā)生時會付出昂貴的代價。

1)對周圍土體的影響。

a.由于沉井內(nèi)土體被挖空，使井壁兩側(cè)土壓力增大，引起井底土體的移動。

b.由于下沉過程中，井壁與周邊土體之間存在一定空隙，隨著下沉深度的逐漸增加土體會填充井壁之間的空隙，從而引起井周土體之間移動。

c.在沉井下沉期間需不斷進行糾偏，在挖土過程中會擾動土體，從而引起土體的不規(guī)則移動。

d.若井底存在流沙，由于流沙的運動引起周邊土體向內(nèi)運動，地下水位下降，從而會使土體出現(xiàn)塌陷、裂縫等病害。

e.若井底存在承壓水，由于上部土體被挖除，引起水頭出現(xiàn)變化，易出現(xiàn)突涌，引起周邊土體的塌陷。

f.井壁外有臺階的比垂直井壁影響范圍大，沉井深度越深影響范圍越大。

g.若實施井外降水的，由于受排水固結(jié)的影響，沉井影響范圍會進一步加大。

2)預防措施。

a.在施工時要勤糾偏，控制偏差，只有有效控制了沉井的偏差才會減小對土體的擾動，從而減小周邊環(huán)境的破壞。

b.在施工中應對井壁與土體間的空隙，隨時用黃沙進行填充，這樣既可以避免因為空隙土體的向內(nèi)運動引起地面塌陷，又可以減少井壁與土體之間的摩擦力，使沉井下沉更為順利。

c.采用觸變泥漿套，既可以減少摩擦力，又可以保持土體的穩(wěn)定性。

d.采用排水下沉時，若需進行施工降水應保證周邊道路及構(gòu)筑物的安全，在沉井外圍應設置回灌井，保持地下水水位，避免因為施工降水使水位線下降引起道路及構(gòu)筑物的沉降。

e.在構(gòu)筑物處進行地基預加固，隔斷土壓力影響，減少影響范圍，保護構(gòu)筑物安全。

4 結(jié)語

實際施工中，由于沉井下沉時對周邊環(huán)境有一定的影響，因此限制了沉井在城市密集建筑群中既作為基坑圍護結(jié)構(gòu)同時又兼做地下結(jié)構(gòu)主體的施工應用，但只要我們認識到沉井下沉過程中對周邊環(huán)境的影響原因和變化過程，我們就可以有針對性的加強沉井結(jié)構(gòu)的受力計算，采取相應措施對可能出現(xiàn)的負效應進行限制和減小其影響范圍。從而使沉井在合適的結(jié)構(gòu)中，在一定的條件下取代圍護結(jié)構(gòu)和臨時支撐等方法，達到縮短工期、降低工程造價的效果。