沉井地基處理與封底方法分析

孫冠芳

（廣州市黃埔建設(shè)監(jiān)理有限公司，廣東廣州 510700）

0 引言

本文著重探討市政污水干管施工過程中，混凝土沉井的地基處理與封底方法。

1 項(xiàng)目概述

1.1 項(xiàng)目概況

某項(xiàng)目污水干管采用D1500mm鋼筋混凝土頂管管材，長約828.4m，管道設(shè)計(jì)坡度1.5‰，管底埋深12～14.5m，用頂進(jìn)法施工，共設(shè)沉井9座（工作井4座，接收井5座）。

項(xiàng)目位置在市郊農(nóng)田地，勘察報(bào)告指出，水位較淺，地下水位埋深基本上在1.5～2.5m之間，其中豐水期按往上提高0.5m考慮，枯水期按下降0.5m考慮。潛水層主要為②1粉土層，微承壓水含水層主要為③2層粉細(xì)砂層、④層粉細(xì)砂層。

該工程基坑全部為一級(jí)基坑，由于施工場(chǎng)地多在農(nóng)田里，地下水位高，地基承載力較低，為保證大型機(jī)械工作有安全作業(yè)面，沉井周圍30m×20m范圍內(nèi)，硬化處理。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)靜止水位情況及管線設(shè)計(jì)埋深情況，沉井下沉須采取支護(hù)、降水措施。先支護(hù)、降水后再下沉、開挖。

1.2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)參數(shù)

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，本項(xiàng)目所有沉井（接收井和工作井）均為鋼筋混凝土圓形沉井，井內(nèi)直徑為7.5m，井壁厚為1.2m，井壁、底板混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30，底板封底采用C25素混凝土，無抗?jié)B要求，鋼筋等級(jí)為HPB300和HRB400。頂管管道主管徑為DN1500mm、管材為鋼筋混凝土專用頂管，頂管機(jī)最大外徑分別為1900mm、2500mm，長度4.5m，最小頂程 31m，最大頂程133.09m。根據(jù)本工程基坑支護(hù)及降水設(shè)計(jì)圖紙，沉井基坑深度，擬采取的措施為：沉井+井外深井井點(diǎn)降水（?700mm）+高壓旋噴樁（?850mm）（場(chǎng)地受限采用）。

2 沉井地基處理

2.1 沉井降水

按照該項(xiàng)目圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，工作井、接收井處采用孔徑700mm深井井點(diǎn)降水，并在井周4m處打帷幕樁。降水施工嚴(yán)格按批準(zhǔn)的施工方案執(zhí)行。降水工作停止的時(shí)間為沉井底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的75%后。

2.1.1 施工方法

根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告揭示的土體地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件，采用打深井井點(diǎn)降水，本工程每座沉井布置7眼井（沉井外4眼降水井，沉井內(nèi)1眼降水井，2眼回灌井），孔徑為700mm，濾水管采用?420mm鋼管，降水深度為作業(yè)面以下0.5m。

（1）降水井位置：沿沉井外側(cè)四周距沉井4m的位置設(shè)置。

（2）排水方式：沿帷幕樁周邊外側(cè)1.5m位置設(shè)置排水溝。

（3）井點(diǎn)布置：每座沉井設(shè)置5眼降水井，2眼回灌井，井點(diǎn)深度 20.5～24.5m。

（4）降水周期：降水周期為80d（視施工情況而定）。

（5）降水井及泥漿坑、排水溝平面示意圖，見圖1。

圖1 降水井及泥漿坑、排水溝平面

（6）降水井剖面示意圖，見圖2。

圖2 降水井剖面

2.1.2 井點(diǎn)降水要點(diǎn)以及對(duì)施工產(chǎn)生的影響

井點(diǎn)降水需要經(jīng)常檢查水泵的工作狀態(tài)，保證水泵始終在連續(xù)抽水狀態(tài)，并配雙電源，以防因斷電導(dǎo)致中途抽水停頓、濾網(wǎng)堵塞。且中途停抽，地下水位驟升驟降，也可能引起周圍土體變形、建筑物開裂、坍塌等事故。應(yīng)安排專人對(duì)水位進(jìn)行隨時(shí)監(jiān)控觀測(cè)，確保降水井內(nèi)水位與附近水位差控制在1m之內(nèi)，當(dāng)超過該數(shù)值時(shí)，及時(shí)采取措施，避免引起附近建筑物開裂、沉降。

采用坑外井點(diǎn)降水改變動(dòng)水壓力的方向能有效防止流沙、管涌的發(fā)生，為后期沉井順利封底打下良好的基礎(chǔ)。

2.2 止水帷幕樁

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)給出兩種帷幕樁止水方案，分別是三軸水泥攪拌樁和高壓旋噴樁。該項(xiàng)目井位上空有高壓線，空間有限，故選用高壓旋噴樁。

2.2.1 高壓旋噴樁止水帷幕施工

高壓旋噴樁采用雙重管法施打，旋噴樁施工按試噴樁選定的參數(shù)進(jìn)行，漿液攪拌后不得超過4h，如超過時(shí)應(yīng)進(jìn)行專門的試驗(yàn)，以證明其性能符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求方可使用。旋噴樁在灌漿前要對(duì)管路進(jìn)行清洗，噴樁時(shí)要從下至上連續(xù)作業(yè)，搭接段必須復(fù)噴，且要滿足復(fù)噴長度不少于20cm，保證樁體完整性。在施工過程中還需控制樁體垂直度，垂直度偏差控制在樁長的1%內(nèi)施工中采用雙向吊錘觀察每根樁的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差過大及時(shí)調(diào)正。變射能力、提升速度對(duì)成樁直徑有較大影響，發(fā)現(xiàn)情況異常，應(yīng)及時(shí)調(diào)整，并記錄在專門的表格上，以便判斷加固效果，為后期施工及質(zhì)量檢驗(yàn)提供資料。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)高壓旋噴樁直徑為850mm，長度為越過沉井刃腳11m，水泥采用42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.5之間，水泥用量按延米280kg控制，具體布置如圖3所示。

圖3 降水、止水帷幕

2.2.2 止水帷幕樁對(duì)施工產(chǎn)生的影響

止水帷幕樁可以在沉井周圍形成封閉的止水帷幕結(jié)構(gòu)，阻斷沉井內(nèi)外的水層交流，有效防止后期封底時(shí)沉井底部的管涌與隆起，所以施工時(shí)一定要認(rèn)真、嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求，打好帷幕樁，嚴(yán)格控制樁長及水泥用量，絕不能存僥幸心理而偷工減料。筆者所在項(xiàng)目由于當(dāng)時(shí)工期較緊張，施工單位為了趕工期，止水帷幕樁施工不到位，導(dǎo)致個(gè)別井位底涌非常嚴(yán)重，冒水冒泥，給后期沉井封底帶來很大困難。

3 沉井封底方法

3.1 沉井封底

當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，觀測(cè)沉降累計(jì)值，如8h內(nèi)累計(jì)下沉值小于2cm時(shí)，立即進(jìn)行沉井封底。封底混凝土最好采用C30以上抗?jié)B混凝土，厚度一般為1～1.5m，具體封底厚度需根據(jù)地下水壓大小計(jì)算而定，井底宜全斷面一次連續(xù)澆注完成，且應(yīng)保證表面平整，無地下水上冒現(xiàn)象，在沉井封底時(shí)，底部必須設(shè)置1.0m×1.0m×0.5m泄水井，保證干封底，注意泄水井絕不能因嫌施工麻煩而省略。泄水井具有舉足輕重的作用，設(shè)置泄水井相當(dāng)于在底板上預(yù)留出水口，當(dāng)因中途停止降水等因素導(dǎo)致地下水位上升時(shí)，地下水就會(huì)通過預(yù)留的泄水井口進(jìn)入沉井內(nèi)，達(dá)到平衡井內(nèi)外水位壓力差，避免了沉井上浮。封堵泄水井的時(shí)間應(yīng)根據(jù)底板混凝土強(qiáng)度和底板是否滿足抗浮要求來確定。

何時(shí)抽出沉井內(nèi)積水，由封底混凝土強(qiáng)度來確定，抽水過早會(huì)導(dǎo)致封底混凝土承受地下水壓而破壞開裂，造成封底失敗。

3.2 沉井底涌嚴(yán)重時(shí)井內(nèi)地基處理及封底方法

實(shí)際施工中，在市政工期緊張及個(gè)別施工人員經(jīng)驗(yàn)不足、或不能嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工的情況下，往往存在井點(diǎn)降水不到位、止水帷幕樁中水泥用量不足、帷幕樁長度不夠等情況，導(dǎo)致帷幕樁止水效果差、底涌嚴(yán)重，造成封底困難的現(xiàn)象。

（1）井點(diǎn)降水地下水位能降到封底混凝土底面以下時(shí)，在封底前，清除持力層表面的浮、雜土、虛土，超挖部分可回填砂礫，碎石、煤渣等處理，然后再澆筑封底混凝土。

（2）沉井底涌較輕時(shí)，清除底部淤泥后，拋填1m厚片石，再立即澆筑封底混凝土。

（3）對(duì)于底涌嚴(yán)重的沉井，采用水下混凝土灌注來處理。但是直接下導(dǎo)管灌注混凝土盲封很難達(dá)到封底效果，會(huì)出現(xiàn)地下水上涌破壞封底混凝土的情況，導(dǎo)致封底失敗。

在實(shí)際施工時(shí)，我們采用的是蛙人潛入沉井底部，人工控制泵送導(dǎo)管進(jìn)行有針對(duì)性的澆筑混凝土，保證混凝土的澆筑順序，使混凝土能夠連續(xù)澆筑，不出現(xiàn)斷層、夾層等情況，可使封底混凝土表面平整，厚度均勻，達(dá)到比較理想的封底效果。

4 結(jié)語

總之頂管后期施工能否順利實(shí)施，關(guān)鍵在于沉井能否干封底，而干封底的關(guān)鍵在于沉井周圍地基的降水、止水的效果。