淺談不排水下沉沉井施工技術(shù)

魏永祥

摘要：在埋深較深的頂管施工過程中，其中最為普遍的一項(xiàng)工程技術(shù)是沉井施工技術(shù)。沉井下沉一般有兩種方式，一是排水挖土下沉，二是不排水下沉。本文結(jié)合西安城市應(yīng)急供水工程項(xiàng)目，詳細(xì)剖析不排水下沉沉井的施工工藝，對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行總結(jié)，為沉井施工提供參考。

關(guān)鍵詞：沉井施工;沉井下沉;施工技術(shù)

1工程概況

本工程位于西安市灃東新區(qū)澇渭水源地區(qū)，為輸水管道下穿灃河段管道施工，本標(biāo)段管道主要以頂管施工為主，頂管長(zhǎng)度610米。為保證頂管施工質(zhì)量及施工進(jìn)度，頂管沿線設(shè)置四座沉井，三座頂管工作井，一座頂管接收井，分別設(shè)置于灃河兩岸。

本工程沉井設(shè)計(jì)尺寸為：頂管工作井12m×9m，頂管接收井7.6m×7.6m。沉井側(cè)壁為C35鋼筋混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8，封底采用C25水下混凝土，沉井下沉平均深度23.5米，由于沉井深度較大，每座沉井設(shè)置5節(jié)井壁。

2沉井施工工藝

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→旋噴樁止水帷幕施工→刃腳開挖→混凝土墊層→第一節(jié)沉井制作→第一節(jié)沉井下沉→第二節(jié)至第五節(jié)沉井制作→第二節(jié)至第五節(jié)沉井不排水下沉→沉井封底→澆筑底板混凝土→附屬工程施工。

3沉井施工

3.1高壓旋噴樁施工

高壓旋噴樁施工是影響沉井下沉質(zhì)量的關(guān)鍵工序，本標(biāo)段井位全部處于灃河兩岸，地下水位高，且沉井持力層為條件較差的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層，采用高壓旋噴樁進(jìn)行止水和加固，可有效的防止沉井下沉過程出現(xiàn)涌砂涌水現(xiàn)象。

考慮到本工程地質(zhì)特點(diǎn)，沉井持力層處在地質(zhì)條件較差的淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層內(nèi)，設(shè)計(jì)要求在1#～4#沉井施工前對(duì)井口四周施工雙管高壓旋噴樁加固土體和止水。旋噴樁樁徑φ600mm，樁間距為400mm，樁間咬合200mm，樁長(zhǎng)為刃腳以下1m。

3.2沉井制作施工

3.2.1鋼筋工程。沉井井壁鋼筋綁扎的好壞，直接影響著沉井的質(zhì)量，井壁鋼筋綁扎的關(guān)鍵是控制好鋼筋的搭接長(zhǎng)度與搭接位置，井壁的豎向鋼筋應(yīng)上下垂直，綁扎牢靠或采用對(duì)接焊連接，其位置按照軸線尺寸校核。每一節(jié)井壁施工完成后預(yù)留接茬鋼筋，并保證同一截面鋼筋接頭數(shù)不大于50%?；炷帘Ｗo(hù)層采用同強(qiáng)度等級(jí)的水泥砂漿墊塊，以確保鋼筋位置準(zhǔn)確。

3.2.2模板工程。模板采用18mm厚膠合板，內(nèi)外模板橫圍檁采用雙鋼管、豎向圍檁采用方木，內(nèi)外模采用φ14對(duì)拉止水螺桿固定，拆除模板后采用砂漿密封并涂刷防水涂料，避免滲水。

3.2.3混凝土工程。井壁及底板采用C35混凝土，抗?jié)B等級(jí)P8，混凝土采用商品混凝土泵送入模。混凝土初凝后及時(shí)采用塑料膜覆蓋灑水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不小于7天，混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)，方可拆除側(cè)模。井壁模板在澆筑混凝土完成后24小時(shí)可松動(dòng)對(duì)拉螺桿外拉桿。

3.3沉井下沉

待混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可進(jìn)行下沉施工，本工程位于灃河兩岸，地下水位高，并根據(jù)地層條件情況，采用不排水下沉法施工。沉井下沉按照“先中后邊、分層對(duì)稱破土、先高后低、及時(shí)糾偏”的原則進(jìn)行操作。

3.3.1水位線以上下沉。沉井內(nèi)的分層挖土和土方吊運(yùn)采用機(jī)械和人工相配合的方法，第一節(jié)和第二節(jié)沉井以長(zhǎng)臂挖掘機(jī)為主，人工和小型挖掘機(jī)為輔，沉井開挖至10m以下后以履帶挖機(jī)挖土為主，人工配合下沉修邊。

井內(nèi)靠周邊的土方以人工開挖、扦鏟為主，以此嚴(yán)格控制每層土的開挖厚度，防止超挖。井內(nèi)土體如較為干燥，可增配一臺(tái)小型（0.25m3）液壓反鏟挖掘機(jī)，在井內(nèi)進(jìn)行機(jī)械開挖，達(dá)到減少勞動(dòng)力和提高工效的目的。

沉井外刃腳邊保留1m寬左右的土堤，使沉井在刃腳處擠土下沉，以減少對(duì)井周土體的擾動(dòng)程度。下沉過程中，需要測(cè)量沉井頂面四周標(biāo)高及軸線位置，有效控制下沉量及位移偏差，方便糾偏。

3.3.2水位線以下下沉。沉井下沉至第三節(jié)標(biāo)高時(shí)進(jìn)行水位線以下，由于井內(nèi)有水，小型機(jī)械及人工無法完成井內(nèi)挖土下沉，可采用25噸吊車配合抓土吊斗（3m3）法進(jìn)行井下抓土下沉。

3.4沉井封底

當(dāng)沉井下沉至距設(shè)計(jì)底標(biāo)高時(shí)，應(yīng)停止井內(nèi)挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近設(shè)計(jì)底標(biāo)高，再經(jīng)過2～3天的下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測(cè)在8天內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10mm時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底。

4施工過程中的問題及解決措施

4.1沉井下沉過快

原因分析：沉井下沉過快，主要是由于井壁與地層間摩阻系數(shù)過小造成下沉速度加大，或遇軟弱地層造成刃腳踏面承載力降低及沉井外部土液化。

預(yù)防措施及處理方法：在沉井外壁間填粗糙材料或?qū)⒕硗獾耐梁粚?shí)，加大摩阻力;井內(nèi)應(yīng)多留土，利用加大“邊載”，提高刃腳下的土阻力，然后從中間格逐步對(duì)稱向邊格，分格進(jìn)行挖土;如沉井外部的土液化發(fā)生虛坑時(shí)，可填碎石處理。

4.2沉井下沉過慢或不下沉

原因分析：井壁與土壁間的摩阻力過大;沉井自重不夠，下沉系數(shù)過小沉井下沉困難;開挖面深度不夠，或偏斜，正面阻力大;遇到障礙物或堅(jiān)硬巖層和土層;井壁無減阻措施或泥漿套;井身在軟粘性土層中因故停沉?xí)r間太長(zhǎng)，側(cè)摩擦力恢復(fù)增大等。

4.3沉井傾斜

原因分析：井身制作場(chǎng)地高低不平，土層軟硬不勻，地質(zhì)條件不良;鑿取墊層的方法不妥，回填不及;刃腳制作質(zhì)量差，不平，不垂直，井壁制造有問題，其中線與刃腳不在一根直線上;開挖土不對(duì)稱不均勻，在沉井時(shí)有突沉井和停沉的現(xiàn)象;井身的正面和側(cè)面的阻力不對(duì)稱。

預(yù)防措施及處理方法：對(duì)初沉的偏斜可用在高側(cè)多挖土，低側(cè)少挖土的辦法糾正;終沉或其他階段的偏斜，可用井外射水或噴氣破壞高一側(cè)土層進(jìn)行糾偏;有意使沉井向偏移的相反方向傾斜，當(dāng)幾次傾斜糾正后，即可恢復(fù)到正確位置，或有意使沉井向偏位的一方傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直至刃腳處中心線與設(shè)計(jì)中線位置相吻合或接近時(shí)，再將傾斜糾正。

5結(jié)束語

沉井施工現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于市政、橋梁、建筑、地鐵等施工中。因此，對(duì)沉井工法施工的學(xué)習(xí)和研究，不僅具有理論指導(dǎo)意義，還有很大的施工經(jīng)濟(jì)價(jià)值。目前，沉井的實(shí)際施工過程中依然存在較多問題和難題。本文以實(shí)際項(xiàng)目為依托，對(duì)沉井施工工藝進(jìn)行闡述，對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題及解決措施進(jìn)行分析，并針對(duì)本工程沉井施工特點(diǎn)，可為類似沉井施工提供一定參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王婷.沉井施工技術(shù)在頂管工程中的應(yīng)用研究[J].邢臺(tái)職業(yè)技術(shù)學(xué)院報(bào)，2019，36（5）：84-87.

[2]鐘永新.超大沉井預(yù)留核心土開挖下沉施工技術(shù)[J].施工技術(shù)，2018，47（22）：112-116.

[3]葛永曄.不排水下沉施工技術(shù)在排水泵站沉井工程的應(yīng)用[J].山西建筑，2018.44（1）：84-85.

（作者單位：中鐵七局集團(tuán)西安鐵路工程有限公司西安應(yīng)急供水項(xiàng)目部）