沉井技術(shù)在XX工作井施工中的應(yīng)用

朱學(xué)光

（安徽省地礦局327地質(zhì)隊(duì)，安徽合肥230011）

1 工程概況

工程場地位于XX鋁業(yè)有限公司鋼絲繩鑄造機(jī)室，地貌單元為黃淮沖積平原工作井位處在一車間內(nèi)部，車間已基本建成。

根據(jù)建筑設(shè)計(jì)要求，鋼絲繩鑄造機(jī)室工作井采用沉井工藝施工。該井為方形，外輪廓設(shè)計(jì)尺寸4300mm×4200mm，壁厚600mm。地面設(shè)定為0.00m 標(biāo)高，刃腳底標(biāo)高-13.50m，底板厚700mm（標(biāo)高-11.50～12.20m）。

2 沉井施工方案

2.1 方案與工藝方法

2.1.1 思路

本工程場地土層以砂類土為主，土體結(jié)構(gòu)松散。土層水量豐富，并且地下水位很淺。沉井施工需要在井筒內(nèi)排土，盡管采取不排水工法施工，也會有相當(dāng)量的水要隨土排出，井周地下水位會有一定下降，從而可能會引起附近建筑物下沉。另一方面，不排水沉井要求在水下封底，施工人員須潛入井底開鑿、整理“鍋底”。實(shí)際施工中，沉井內(nèi)、外總會存在壓力差，一定量的涌砂、流土在所難免，并且受水下工作條件限制，封底工作要嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求，困難也大。

為此，本次提出另外一種施工思路，即先行構(gòu)建防水帷幕——包括帷幕側(cè)墻—構(gòu)成地下防水體系。而后在防水體系內(nèi)進(jìn)行沉井施工，只要排出少量集水，沉井即可順利進(jìn)行。沉井施工中常出現(xiàn)的“超沉”、“底涌”以及“涌土”、“流砂”等現(xiàn)象，就基本上可以避免。這既能嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、確保沉井工程質(zhì)量，又能保證井周地面建筑物安全，同時(shí)也使施工更為安全。

2.1.2 帷幕防水體系

防水體系采用高壓旋噴工藝近年廣泛使用，其基本原理是：以水氣同軸噴嘴、高壓水流外環(huán)繞氣流組成水泥漿高壓噴射流，沖擊切削土體，使土體顆粒分散，并同水泥漿液混合、凝固，形成具有一定強(qiáng)度和抗?jié)B能力的固結(jié)體，達(dá)到充填、加固具有架空結(jié)構(gòu)、松散結(jié)構(gòu)的巖土體，改善巖土體的均勻性和抗?jié)B性。固結(jié)體抗壓強(qiáng)度10～20MPa，滲透系數(shù)可達(dá)10-6～10-7cm/s。

2.1.2.1 帷幕尺寸

幕墻在距沉井筒外壁0.60m 外建造。帷幕尺寸設(shè)計(jì)為：

帷幕墻高（標(biāo)高0.00 ～17.0m）17.0m；帷幕側(cè)墻厚度0.60m；

帷幕底板厚（標(biāo)高-13.50～-17.0m）3.50m。

2.1.2.2 施工技術(shù)參數(shù)

為保證防水帷幕質(zhì)量，本次使用三重管高壓噴射工法（CJP）構(gòu)建帷幕，由高壓水、一定壓力漿液噴射流外部環(huán)繞壓縮空氣，形成復(fù)合噴射流，可是破壞土體的能量增大，從而提高固結(jié)體的均勻性和抗?jié)B能力。幕墻施工采用定噴工法，以便于形成墻體；幕底板施工采用旋噴工法，以便于形成板狀固結(jié)體。

2.1.3 材料與配合比

高壓噴射所采用的硬化劑主要是水泥，為防止沉淀和加快凝固也需要加進(jìn)一定量的外加劑。本工程以帷幕防滲為主，為此選擇有助于提高抗?jié)B性的外加劑。主要材料有：425＃水泥、水玻璃（模數(shù)2.4～3.4）、膨潤土等。

2.1.4 沉井技術(shù)參數(shù)

（1）首節(jié)井筒高2000mm，刃腳下鋪墊木，墊木規(guī)格（長×寬×厚）：1000mm×300mm×200mm，墊木下基底壓力不大于100kPa；

（2）從第二節(jié)起，單節(jié)井筒高1250mm，直至末節(jié)；

（3）首節(jié)井筒在砼強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí)方可拆除模板，從第二節(jié)起砼強(qiáng)度達(dá)到50%以上時(shí)可拆模；

（4）水位觀測井中水位下降超過500mm 時(shí)，須停止井內(nèi)挖土、排水，在采取堵水措施并待水位有一定恢復(fù)時(shí)才可繼續(xù)施工；

（5）沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，須進(jìn)行沉降觀測，在48h內(nèi)下沉量不大于10mm時(shí)，方可轉(zhuǎn)入封底施工；

（6）抗浮穩(wěn)定性系數(shù)大于1.20；

（7）井筒制作偏差、井體高程偏差、水平和垂直度偏差等按設(shè)計(jì)圖紙執(zhí)行；

（8）沉井及底板采用C30、抗?jié)B等級S8 防水砼，基礎(chǔ)C25砼，墊層C10砼，鋼筋采用HPB235、HRB335，型鋼、鋼管采用Q235B；材料按圖紙規(guī)定型號、規(guī)格采購，材料質(zhì)量符合規(guī)范要求。

2.2 主要工作內(nèi)容和工作的難點(diǎn)及解決辦法

2.2.1 主要工作內(nèi)容

鑄造室工作井沉井工程主要工作內(nèi)容包括：

（1）建造防水幕墻，包括側(cè)幕墻、底幕墻；

（2）構(gòu)筑沉井，包括構(gòu)筑首節(jié)沉井、挖土下沉、接高沉井、封底和澆筑底板等；

（3）施工地下水水位觀測孔；

（4）工程測量，井筒沉降量監(jiān)測、井周地面變形監(jiān)測。

2.2.2 工作的難點(diǎn)

（1）帷幕防水體系的建立，鉆孔的垂直度控制，高壓旋噴的提速控制，高壓旋噴樁垂直度的控制。

（2）沉井井體下沉重中水平度的控制與糾偏。

（3）預(yù)防管涌和流砂。

（4）工程監(jiān)測的控制。

（5）車間樁基礎(chǔ)變形監(jiān)測。

2.2.3 工作的難點(diǎn)解決辦法

（1）為確保鉆孔的垂直度符合要求，在鉆機(jī)就位時(shí)用水平尺進(jìn)行檢查，確保鉆孔鉆進(jìn)的垂直度符合技術(shù)要求；高壓旋噴的提速控制應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)控制，控制高壓旋噴樁垂直度，以防止高壓旋噴樁傾斜阻礙沉井。

（2）沉井井體下沉中水平度的控制與糾偏，沉井下沉井要?jiǎng)討B(tài)觀測井的水平度，確保井體均衡下沉，如有誤差應(yīng)及時(shí)糾偏。

（3）在粉砂土層中沉井，尤其是粉顆含量大于75%以上，土的含水量大于30%以上，土的孔隙率大于43%很容易造成砂土流動(dòng)，當(dāng)表層不在一個(gè)平面時(shí)，井壁周圍的砂層就會往井底中心流動(dòng)。為此在沉井中要注意觀測土層變化，注意沉井挖土、下沉中工人的安全，如發(fā)現(xiàn)流砂和涌水嚴(yán)重，應(yīng)停止不排水方式沉井，改用排水方式沉井，采取用沉井耐磨吸砂泵，抽砂沉井中注意保持井體中水位的平衡，以防止下沉較快和出現(xiàn)井體傾斜現(xiàn)象，如發(fā)現(xiàn)下沉較快應(yīng)及時(shí)向井體內(nèi)抽水保持一定水位，抽砂中應(yīng)根據(jù)情況常移動(dòng)泵的位置以控制部分區(qū)域出現(xiàn)偏斜下沉。

（4）沉井中要經(jīng)常測量井體四周的高程和井體周圍一定區(qū)域的地面高程。以確保井體均衡下沉，確保周圍建筑物的安全。

（5）沉井中要常關(guān)注井體周圍建筑物基礎(chǔ)的變形觀測，如有異常應(yīng)立即停止井體下沉和排水抽砂，并向井體抽入一定水，使井體內(nèi)水位保持在地下水位以上保持井體和周圍區(qū)域地層的穩(wěn)定。

3 主要技術(shù)

3.1 帷幕施工技術(shù)要求

（1）測量放線、定位。根據(jù)業(yè)主提供的基準(zhǔn)點(diǎn)，在場內(nèi)設(shè)置構(gòu)筑物輪廓點(diǎn)，并埋設(shè)占標(biāo)。構(gòu)筑物輪廓控制點(diǎn)應(yīng)經(jīng)過復(fù)測，確保定位的準(zhǔn)確性。

（2）鉆機(jī)按放線標(biāo)志就位，鉆頭對準(zhǔn)孔位，調(diào)整鉆機(jī)水平，保持鉆桿垂直，對中誤差不得超過50mm。

（3）引導(dǎo)孔口徑?91mm，泥漿護(hù)壁，達(dá)到設(shè)計(jì)深度后啟動(dòng)噴射裝置，調(diào)整噴射技術(shù)參數(shù)，使之符合設(shè)計(jì)要求。

（4）值班技術(shù)人員應(yīng)時(shí)刻注意漿液配比、噴漿流量、風(fēng)量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等是否符合設(shè)計(jì)要求，并做好記錄，繪制作業(yè)過程曲線。

（5）為保證旋噴質(zhì)量和樁徑，需要進(jìn)行三次復(fù)噴，即上、下、上三次復(fù)噴。

（6）注意觀察冒漿情況，及時(shí)了解土層狀況，對噴射效果、參數(shù)合理性做出大致判斷。發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)查找原因，并采取相應(yīng)處理措施。

（7）冒漿量過大時(shí)（按達(dá)到漿量的20%掌握），可采取提高噴射壓力、適當(dāng)縮小噴嘴口徑或加快提升和旋轉(zhuǎn)速度等措施來解決。

（8）復(fù)噴程序完成并提升到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，一個(gè)噴射過程即告結(jié)束。把注漿管等機(jī)具沖洗干凈，就可以移機(jī)到新孔位。

3.2 沉井施工技術(shù)要求

（1）HPB235鋼筋、HRB335鋼筋，搭接要相關(guān)技術(shù)要求控制。

（2）鋼筋保護(hù)層厚度：與土壤接觸部位40mm，其它部位30mm。

（3）采用人工取土法下沉，挖土次序是先中央后邊緣、均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，使井筒緩慢、均勻下沉，防止突沉。

（4）沉井下沉過程中須加強(qiáng)觀測，每班至少測量一次，動(dòng)態(tài)觀測，并在每次下沉后進(jìn)行檢查；發(fā)現(xiàn)傾斜位移，應(yīng)及時(shí)采取糾正措施。

（5）防止超沉，沉井在即將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高之前，應(yīng)停止挖土，利用下沉慣性下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高；如出現(xiàn)欠沉，則要視欠沉量的大小，少量挖土助沉。

（6）沉井過程中，應(yīng)始終注意觀測井水位和車間樁基礎(chǔ)高程變化，按信息法施工要求，及時(shí)掌握水位動(dòng)態(tài)和車間基礎(chǔ)的變化。

（7）封底后觀察井筒上浮情況，如出現(xiàn)上浮情況須立即采取配重阻浮措施，保證沉井符合抗浮要求。

4 工程質(zhì)量

4.1 防水幕墻質(zhì)量檢查

（1）施工前檢查噴射參數(shù)、漿液配方、外加劑的選擇是否合適，施工措施是否能夠保證工程目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（2）施工后主要檢查固結(jié)體質(zhì)量是否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，可以通過開挖檢查、室內(nèi)試驗(yàn)（強(qiáng)度、滲透性）、標(biāo)貫試驗(yàn)等手段檢查墻體質(zhì)量。

（3）以設(shè)計(jì)參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)，以試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，評價(jià)固結(jié)墻體的整體性、均勻性；墻體的有效厚度、垂直度以及固結(jié)體的強(qiáng)度特征。運(yùn)用上述分項(xiàng)評價(jià)結(jié)果，綜合評價(jià)幕墻的工程效果。

4.2 沉井工程質(zhì)量檢查

（1）以《建筑工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》、設(shè)計(jì)圖及說明書為標(biāo)準(zhǔn)，檢查沉井施工過程、沉井尺寸及頂?shù)讟?biāo)高等是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

（2）表觀指標(biāo)是否符合要求，沉井平面、立面包括水平偏移誤差是否超標(biāo)。

（3）沉井井身的砼強(qiáng)度、抗?jié)B性以及墊層強(qiáng)度是否符合設(shè)計(jì)要求，試樣試驗(yàn)條件是否符合相應(yīng)規(guī)范、規(guī)程要求。

（4）沉降檢測結(jié)果是否可靠。

（5）沉井水平度的控制和糾偏是否在允許范圍之內(nèi)。

（6）根據(jù)檢查結(jié)果，得出工程通過驗(yàn)收的綜合結(jié)論。

5 效果檢驗(yàn)

以上施工方案的實(shí)施和技術(shù)方法的應(yīng)用使該井下沉均衡，帷幕防水施工效果顯著，井體下沉高程和水平控制均符合設(shè)計(jì)要求，施工質(zhì)量良好，贏得了建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位的一致好評。

6 結(jié)論

事實(shí)證明應(yīng)用沉井施工技術(shù)在粉質(zhì)粘土、粉細(xì)砂地層中開挖工作井中技術(shù)方法可行、效果顯著、工期短、施工本低，質(zhì)量良好，效果顯著。