沉井施工對周邊環(huán)境影響的控制技術(shù)分析

胡 俊

（國網(wǎng)湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430063）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，不管是城市建設(shè)還是農(nóng)村建設(shè)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷完善，但是在完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的同時，我們也要加強對環(huán)境的保護。在建設(shè)中，部分工程會對周邊環(huán)境造成較大的破壞，比如沉井下沉施工。沉井施工是深基礎(chǔ)工程和地下結(jié)構(gòu)建筑物工程最常見的施工技術(shù)，在沉井施工中，會對周邊的環(huán)境造成影響，而且影響是無法避免的，只有通過相關(guān)的控制技術(shù)來減少對周邊環(huán)境的影響。針對沉井施工的地質(zhì)情況，周邊環(huán)境的具體情況，施工人員要采用不同的施工方法和控制方法，來嚴格控制沉井施工對周邊環(huán)境造成的影響，從而減少環(huán)境損壞，加強對周邊環(huán)境的保護。

1 沉井施工對周邊環(huán)境的影響

沉井在下沉施工中，容易對周邊的環(huán)境造成影響，因為在進行沉井施工中，需要將沉井中心部位的泥土進行開挖，但是在開挖過程中周邊的泥土也會受到影響，比如地下水的滲透影響，從而隨著沉井的下沉而出現(xiàn)下沉現(xiàn)象，導(dǎo)致周邊的環(huán)境出現(xiàn)水土流失現(xiàn)象，進而造成較大的影響。沉井周邊的水土流失主要的方向是由下而上或者由近到遠，隨著沉井邊水土流失量的增加，最終會在沉井周邊形成一個凹地，從而造成地表下陷。而沉井周邊地表下陷程度會受到多種因素的影響，比如地下水水位的高低、土體的透水性、沉井的下沉深度等等。一般情況下，如果沉井的地下水位比較高，則其土體的導(dǎo)水性就越高，從而導(dǎo)致周邊土體的下沉深度越大。但是在實際施工，如果遇到特殊的情況，比如地下暗槽，也會對土體下沉的傾斜度造成影響。所以如果在沉井施工中，針對一些特殊情況沒有及時采取恰當?shù)拇胧?，不僅會對沉井施工造成影響，也會對周邊環(huán)境以及管線工程造成較大的影響，嚴重情況下還會導(dǎo)致周邊建筑物出現(xiàn)不均勻沉降，從而造成巨大的經(jīng)濟人員損失。

2 減少沉井施工對周邊環(huán)境影響的施工技術(shù)

2.1 掏芯開挖下沉法

當前沉井施工的方法主要有兩種，分別是帶水下沉方法和不帶水下沉方法。關(guān)于沉井土方的開挖方法也有兩種，不同的開挖方法施工成本和施工速度不同，比如機械開挖的施工成本大，但是施工速度快；水力開挖施工成本小，但是施工速度慢。在實際施工中，施工人員需要結(jié)合現(xiàn)場情況來采取恰當?shù)拈_挖方法和下沉方法，減少對周邊環(huán)境的影響。當前在沉井施工中，最常見的開挖下沉方法就是掏芯開挖下沉法，就是在沉井開挖中，其工作面是呈現(xiàn)出鍋底形狀，但是在開挖中必須保證周邊要保留有一定的土體，土體的厚度和高度都要符合防止?jié)B流的標準，從而保證沉井在下沉時是依靠自身的重力，進而減少對周邊土體的影響。使用掏芯開挖下沉的方法可以避免井壁外側(cè)的土體出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，減少周邊土體的流失和下陷，做好對周邊環(huán)境的保護。采用掏芯開挖下沉法時，要加強土層透水性和下沉深度的控制，如果沉井的地下水位較高，而且土質(zhì)是砂性，則所留置的土體厚度要大，而且挖土面和土臺之間的高度差要適當?shù)乜s小。采用掏芯開挖下沉法可以有效地減少沉井周邊的水土流失，但是沉井的下沉施工速度較慢，所需的施工時間較長。

2.2 帶水下沉法

在沉井施工中，也可以采用帶水下沉的方法，主要是針對地下水位的土方開挖，在開挖施工時，施工人員要保證沉井內(nèi)的水位和地下水位之間的平衡性，減少井內(nèi)外的水壓，從而減少對沉井周邊土體的影響，避免由于水壓作用而導(dǎo)致沉井出現(xiàn)滲流現(xiàn)象。因此，在沉井施工中，施工人員要做好對井內(nèi)水位的控制，不能因為沉井地下水位較深，開挖難度大，而采用抽排的方式來降低井內(nèi)水位。在施工中，如果沉井內(nèi)的水位較低，就導(dǎo)致井內(nèi)外出現(xiàn)水壓差，不僅對沉井的下沉和防滲造成影響，也會對周邊環(huán)境造成影響。要加強對沉井周邊環(huán)境的保護，在使用機械開挖時，要避免對刃腳土體進行開挖，因為這些土體對沉井外側(cè)的流失會起到阻流的作用。在采用實際沉井施工方法時，施工人員都要結(jié)合施工現(xiàn)場的情況來采取恰當?shù)拇胧梢詥为毷褂靡部梢造`活組合使用。

3 減少沉井施工對周邊環(huán)境影響的施工措施

3.1 加強對下沉速率的嚴格控制

由于沉井施工會對周邊環(huán)境造成較大的影響，還會造成較大的經(jīng)濟和人員損失，因此做好沉井施工的控制十分重要。在施工中，施工人員要采取相關(guān)的措施來減少沉井對周邊環(huán)境的影響，減少對周邊建筑物的影響。施工人員要做好對沉井下沉速率的嚴格控制，因為沉井的下沉速率會對周邊土體的流失速度造成直接的影響，當沉井下沉速率較大時，周邊土體的流失速度就越大，就越容易造成土體的突發(fā)性變形，進而造成大面積的下陷，對周邊的環(huán)境和建筑物造成巨大的影響，因此施工人員必須要做好對沉井下沉速率的控制。

3.2 加強對變形的監(jiān)測

為了減少沉井施工對周邊環(huán)境的影響，施工人員要做好對周邊土體變形的監(jiān)測。因周邊土體在流失過程中會出現(xiàn)各種變形，所以施工人員需要在沉井周邊設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測點，專門做好土體的變形監(jiān)測，幫助施工人員及時發(fā)現(xiàn)周邊土體的變形情況，從而為沉井下沉施工提供數(shù)據(jù)，保證沉井施工質(zhì)量的同時，也做好對周邊環(huán)境的保護。

3.3 做好對沉井周邊環(huán)境的維護

施工人員在開展沉井下沉施工之前，需要對周邊做好維護工作。施工人員可以根據(jù)距離沉井的遠近以及周邊對象的重要性，來采取不同的維護方法，比如，施工人員要在沉井周邊做好高壓旋噴樁的施工，切實做好對周邊土體的保護。但是在采用高壓旋噴樁施工時，要做好對周邊建筑物和管線工程的保護，因此要結(jié)合施工現(xiàn)場情況，嚴格控制好樁和沉井之間的距離，在保護周邊環(huán)境的同時也要保證沉井下沉施工的正常開展。一般情況，當沉井周邊有已建的水管、燃氣管等，為了做好對這些管道的保護，應(yīng)當選用高壓旋噴樁的保護方法。但是采用該方法進行周邊環(huán)境的維護，所需要的投入資金比較多，而且也存在較大的局限性，會影響周邊地表的水平位移，因此在進行高壓旋噴樁施工時，必須要保證施工質(zhì)量，切實有效地提高其抗壓能力。

3.4 做好注漿阻流

沉井在施工過程中，如果遇到滲透通道，就容易出現(xiàn)大量冒砂的現(xiàn)象，此時施工人員要即刻停止施工，借助勘測工具來探測通道的具體情況，比如通道的走向、通道的范圍等，然后再使用注漿的方法阻止冒砂現(xiàn)象的發(fā)生，保證沉井的正常施工。使用注漿的方式來阻斷滲流通道，不僅可以防止冒砂現(xiàn)象的發(fā)生，也可以提高沉井周邊地表的堅固性，避免地表出現(xiàn)較為嚴重的坍塌。

3.5 做好沉井周邊陷坑的及時回填

在沉井施工中，會導(dǎo)致周邊土體都出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，而且沉井方向是由下而上、由近而遠的，因此施工人員必須要及時做好周邊陷坑的回填工作，減少地表的下陷情況，減少對水平位移的影響。此外，施工人員還要做好對沉井周邊的及時排水工作，因為積水會導(dǎo)致地表水和沉井之間出現(xiàn)滲流的現(xiàn)象，這樣的情況更容易引起地表出現(xiàn)下陷坍塌，因此做好周邊積水的排水工作十分重要。

4 沉井施工的監(jiān)測方案

4.1 關(guān)于深層土體水平位移的監(jiān)測

要減少沉井下沉施工對周邊環(huán)境的影響，減少對周邊環(huán)境造成的破壞，做好對周邊環(huán)境的監(jiān)測十分重要，因此施工人員需要制定科學合理的監(jiān)測方案。首先要做好深層土體水平位移的監(jiān)測。在監(jiān)測時，主要對沉井的地下水水位進行監(jiān)測，對沉井周邊的土體水平位移進行監(jiān)測，對周邊建筑物樁頂水平位移進行監(jiān)測。因為沉井在施工過程中，周邊的土體無法避免出現(xiàn)土體的下陷和位移情況，施工人員需要借助監(jiān)測來掌握周邊土體位移的范圍和大小，避免由于沉井下沉過快而造成周邊土體出現(xiàn)較大的位移，進而對周邊建筑物的基礎(chǔ)造成破壞。施工人員需要在沉井的兩條中軸線上設(shè)監(jiān)測點，并且布置八個測斜孔，采用XB30 型的加速度式測斜儀來進行監(jiān)測。

4.2 關(guān)于地下水位的監(jiān)測

做好沉井地下水位的監(jiān)測，是因為沉井在施工中出現(xiàn)的降水現(xiàn)象，周邊土體出現(xiàn)固結(jié)的情況，從而導(dǎo)致周邊土體出現(xiàn)水平位移，所以在出現(xiàn)降水時，施工人員必須要做好排水工作，并且做好地下水位的監(jiān)測。一般情況下，施工人員可以采用SWJ8090 型鋼尺水位計來進行水位的監(jiān)測，并在沉井的周邊設(shè)置四個監(jiān)測孔，監(jiān)測孔的位置需要設(shè)置在沉井的中軸線上，并且和沉井壁之間的距離要保持在10 米左右。關(guān)于地下水位的監(jiān)測，需要進行動態(tài)監(jiān)測，因此施工人員在上午和下午的時候都需要對地下水進行測量和記錄，及時掌握沉井周邊水位的變化情況。

4.3 關(guān)于樁頂水平位移的監(jiān)測

做好周邊建筑物基礎(chǔ)樁頂水平位移的監(jiān)測，主要是為了保護好周邊建筑物的穩(wěn)定性和安全性。因為在沉井施工中，所出現(xiàn)地表下陷現(xiàn)象，會對周邊建筑物基礎(chǔ)和樁基造成不同程度的影響，比如會對樁基的頂端和底端造成位移影響，樁基出現(xiàn)損壞的情況，從而導(dǎo)致樁基承載力下降，對建筑物的穩(wěn)定性造成影響，所以做好建筑物樁頂水平位移的監(jiān)測至關(guān)重要。一般情況，施工人員需要選取周邊建筑物樁基的其中五條管樁進行監(jiān)測，并且使用OTS612 型全站儀進行監(jiān)測，監(jiān)測時所使用的監(jiān)測方法是后方交會法。

5 沉井施工對周邊環(huán)境影響的案例和防治分析

為了切實做好對沉井周邊環(huán)境的保護，需要通過案例分析來研究，從中探究更加實際有用的保護方法。

5.1 案例工程概況

該工程的沉井形狀為矩形，外壁結(jié)構(gòu)是階梯形，沉井周邊有民宅緊靠，沉井結(jié)構(gòu)的建筑高度約為20 米，在施工中，文件要求在沉井四周設(shè)置深層的攪拌樁，并且采用井管降水的方法，沉井的東側(cè)設(shè)置回灌井。該工程的土體表層內(nèi)為雜填土，中間層范圍為粉土，底層為細砂。

5.2 案例發(fā)生經(jīng)過

工程先進行帷幕施工，然后進行降水施工，在降水施工的第五天已經(jīng)無法在井內(nèi)進行抽水，部分沉井已經(jīng)出現(xiàn)干水的情況。然后施工人員在土體表層刃腳基坑進行開挖，沉井在下沉時的澆筑次數(shù)為三次，下沉深度為16 米。工程在首節(jié)下沉2 米時，小型的挖掘機就無法正常行駛，而且出現(xiàn)多起陷機事件，造成挖掘機損壞，而且工程內(nèi)的降水井已經(jīng)無法持續(xù)進行地下水的抽取，許多沉井都出現(xiàn)干水情況。沉井所挖掘出來的土體濕度較大，無法及時清運，并且堆積在沉井周邊。隨著施工的繼續(xù)深入，帷幕內(nèi)開始出現(xiàn)裂縫，程度不同，隨著沉井的持續(xù)下沉，和周邊民宅相鄰的地表也出現(xiàn)裂縫，并且周邊民宅屋墻也出現(xiàn)裂紋。針對該情況，經(jīng)過專家小組論證，采取墻體加固的方法，但是隨著沉井的持續(xù)下沉，地表裂縫無法控制，四周地面下陷范圍不斷擴大，對周邊民宅的地基造成了影響，民宅屋墻出現(xiàn)開裂情況。最后，工程施工方?jīng)Q定先對危房村民進行轉(zhuǎn)移，然后進行施工，最后造成巨大的經(jīng)濟損失。

本次案例發(fā)生主要原因是由于沉井下沉過程中對周邊土體造成巨大的破壞，導(dǎo)致土體出現(xiàn)變形以及失穩(wěn)的情況。在沉井中，施工人員是借助沉井自重來對刃腳土體進行切割下沉，而井壁也會對周邊土體造成摩擦，從而造成摩擦下拉，最后刃腳的土層出現(xiàn)斷裂，導(dǎo)致沉井周邊地表下陷，造成無法挽救的損失。幸好該案例在施工中及時轉(zhuǎn)移村民，避免了人員傷害，但是造成了巨大的經(jīng)濟損失，施工方需要承擔賠償責任。

5.3 案例的防治措施

因為在沉井施工中，周邊土體下陷的情況是無法避免的，施工人員只有做好對周邊土體下陷深度的控制，進而減少沉井施工對周邊環(huán)境的影響。一般情況，施工人員可以結(jié)合實際的沉井施工數(shù)據(jù)來劃定影響地表的范圍，然后對周邊影響地表范圍內(nèi)的建筑物進行拆遷或者加固處理，進而起到保護的作用。在施工中，施工人員可以選用穩(wěn)定性能好、強度高的圓形沉井，其中做好施工控制，保證施工質(zhì)量，減少對周邊地表的影響。首先，施工人員需要合理劃定周邊地表的影響范圍。在劃定影響范圍時，可以采用相應(yīng)的公式進行計算，比如，L＝Htan（45°-φ/2），但是該公式適用于圓形沉井。因此，在實際施工中，施工人員需要結(jié)合沉井土體的土質(zhì)情況，沉井的下沉深度等來合理劃定影響范圍，然后再結(jié)合施工投入來對周邊建筑物進行恰當?shù)拇胧?/p>

其次，施工人員需要做好沉井結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計，一般情況，沉井結(jié)構(gòu)主要有兩種，分別是圓形沉井和矩形沉井，兩者不僅形狀不同，優(yōu)點也不同。圓形沉井的形狀對稱性較好，所以在下沉過程中不容易發(fā)生傾斜，因此在沉井施工中有著廣泛的應(yīng)用。但是圓形沉井在下沉時，要做好周邊地表沉降的控制，選用的沉井應(yīng)當保證其強度大，穩(wěn)定性能好。最后，做好沉井下沉施工中的控制，在下沉施工時，施工人員應(yīng)當遵守“以糾偏為主，下沉為輔”的原則，嚴格控制好沉井在下沉時的偏斜程度，進而減少對周邊土體的影響。在下沉過程中，沉井周邊不能有堆積物，特別堆積土，避免對沉井結(jié)構(gòu)造成偏壓的影響。沉井在下沉過程中，要保證井壁外側(cè)的均勻性，在回填砂時，要保證回填的對稱性，從而更好地穩(wěn)定周邊的土體，保證沉井的均勻下沉，加強對周邊環(huán)境的保護。

總而言之，隨著我國建筑工程的增多，沉井結(jié)構(gòu)得到了廣泛的應(yīng)用，比如在自來水工程、城市污水工程等都有廣泛的應(yīng)用，但是沉井工程的施工會對周邊環(huán)境造成巨大的影響，因此做好沉井施工技術(shù)的控制至關(guān)重要。在進行沉井下沉施工時，必須要充分掌握施工現(xiàn)場的土質(zhì)情況，掌握周邊環(huán)境的地面情況，特別是建筑物情況、管道情況，從而選擇合適的施工方案，保證施工質(zhì)量的同時，也要減少對周邊環(huán)境的破壞。