沉井工程質量通病及施工過程控制

李福占

（大慶市建設技工學校，黑龍江 大慶 163000）

沉井施工工藝的優點是：可在場地狹窄情況下施工較深（可達50余米）的地下工程，且對周圍環境影響較小；可在地質、水文條件復雜地區施工；施工不需復雜的機具設備；與大開挖相比，可減少挖、運和回填的土方量。其缺點是施工工序較多；技術要求高、質量控制難。筆者就如何預防該類工程質量通病進行交流與探討。

1 沉井工程質量通病

1.1 沉井偏斜

現象：井體不垂直，上部水平出現高差。

原因分析：沉井制作場地土質不良，事前未進行地基處理；抽承墊木時未按施工規定實施，致使沉井的初沉階段出現偏斜；刃腳與井壁施工質量差，本身不垂直，使刃腳失去導向功能；挖土局部超挖過深，下沉不均、不對稱，又沒及時糾偏。

1.2 沉井停沉

現象：下沉困難以至不下沉。

原因分析：開挖面挖土深度不夠，正面阻力過大；沉井偏斜，形成較大的正面阻力；遇到堅硬土層；沉井在軟粘土層中因故中途停止，下沉時間過久，側壓力恢復增加。

1.3 沉井突沉

現象：在瞬時內下沉較大。

原因分析：

在軟土層中，井筒內挖土較深或刃腳的土被挖而失去支承時會產生大量下沉；當粘土層中挖土超過刃腳太深或粘土層只局部穿透，但其下部砂層卻被水力吸泥機吸空時，刃腳下的粘土一旦被水浸泡等原因而失穩，即引起突然坍塌，沉井隨之突沉；土挖深已超過刃腳很多，因沉井四周有導向裝置頂住暫沉不下，當導向裝置一旦松開，沉井將突沉。

1.4 沉井超沉或欠沉

現象：達不到設計規定標高和超過允許偏差值。

原因分析：封底時沉井下沉尚未穩定。測量差錯。

1.5 沉井干封底的一般故障

現象：下沉不均勻、沉井上浮、接縫滲漏水。

原因分析：

封底前井底的積水和浮泥未除凈；封底混凝土未按合理施工順序進行。在含水地層，井底未做到濾層，封底時未從集水井內把水不斷抽去，停抽時無措施。新老混凝土接縫未處理好。

1.6 沉井水下混凝土封底的一般故障

現象：導管下口拔不出、混凝土在導管內堵塞、導管漏水或斷裂、球塞卡堵。

原因分析：

導管埋入混凝土堆過深，提動次數太小或時間過久，混凝土配合比選擇不當，初凝時間太短，和易性差。導管埋入混凝土堆太淺，有水進入導管，導管有輕微漏水；混凝土含砂率偏低，和易性欠佳。導管接頭橡皮膠墊圈不平；接頭螺栓沒有擰緊；導管組裝后未經水密試驗和拉力試驗。導管下口距基底面太近，球塞未出導管；貯料時間過久；導管內徑與球塞外徑配合不當。

2 解決的方案

2.1 材料要求

水泥要求：宜用32.5級以上普通硅酸鹽水泥。使用前必須查明其品種、標號及出廠日期。凡過期水泥、受潮或結塊的水泥不準使用。

細骨料要求：選用質地堅硬的中、粗砂，含泥量不大于3%，不得含有垃圾、泥塊、草根等。

粗骨料要求：應采用質地堅硬碎石或卵石。石子級配粒徑以5~40mm組合為宜，最大粒徑不宜大于50mm，含泥量不大于2%。

用水要求：一般飲用水或潔凈的天然水。

鋼材要求：有出廠合格證和復試報告，符合鋼材技術指標的規定方可使用。

外加劑要求：根據不同要求，通過試驗確定后應用。

其他要求：沉井、沉箱工程中的模板、鋼筋、混凝土、砌磚、鋼殼制作等分項工程均應符合有關規定；有資質等級并符合設計要求的商品混凝土供應廠。

2.2 施工過程控制

地質勘察時要在沉井施工處進行鉆探，鉆孔設在井外，距外井壁距離宜大于2m，需有一定數量和深度的鉆孔，以提供土層變化、地下水位、地下障礙物及有無承壓水等情況，對各土層要提供詳細的物理力學指標，掌握確鑿的地質資料至關重要，為制訂施工方案提供技術依據。

鉆孔要求如下：

面積在200m2以下（包括200m2）的沉井，至少要有一個鉆孔（可布置在中心位置）；在沉井周邊均勻布置4個5m以內的鉆孔，探明是否有暗浜存在。

面積在200m2以上的沉井，在四角（圓形為相互垂直的兩直徑端點）各布置一個鉆孔。

特大沉井可根據具體情況增加鉆孔。

鉆孔底標高應深于沉井的終沉標高。

每座沉井至少有一個鉆孔提供土的各項物理力學指標、地下水位和地下水含量資料作為編制施工方案的可靠依據，用以指導施工。

編制施工方案施工方案是指導沉井施工的核心技術文件，要根據沉井結構特點、地質水文條件、已有的施工設備和過去的施工經驗，經過詳細的技術、經濟比較，編制出技術上先進、經濟上合理的切實可行的施工方案。在方案中要重點解決沉井制作、下沉、封底等技術措施及保證質量的技術措施，對可能遇到的間題和解決措施要做到心中有數。

布設測量控制網事先要設置測量控制網和水準基點，用于定位放線、沉井制作和下沉的依據。如附近存在建（構）筑物等，要設沉降觀測點，以便施工沉井時定期進行沉降觀測。

刃腳支設沉井下部為刃腳，其支設方式取決于沉井重量、施工荷載和地基承載力。常用的方法有墊架法、磚砌墊座和土模。在軟弱地基上澆筑較重的沉井，常用墊架法。墊架的作用是將上部沉井重量均勻傳給地基，使沉井井身澆筑過程中不會產生過大不均勻沉降，使刃腳和井身產生裂縫而破壞；使井身保持垂直；便于拆除模板和支撐。采用墊架法施工時，應計算井身一次澆筑高度，使其不超過地耐力，其下砂墊層厚度亦需計算確定。

沉井制作可在修建構筑物的地面上進行，亦可在基坑中進行，如在水中施工還可在人工筑島上進行。應用較多的是在基坑中制作。如沉井過高，下沉時易傾斜，宜分節制作、分節下沉。沉井分節制作的高度，應保證其穩定性并能使其順利下沉。采用分節制作、一次下沉時，制作高度不宜大于沉井短邊或直徑，總高度超過12m時，需有可靠的計算依據和采取確保穩定的措施。分節下沉的沉井接高前，應進行穩定性計算，如不符合要求，可根據計算結果采取井內留土、填砂（土）、灌水等穩定措施。

施工前應審查沉井施工單位的資質，并考察該企業的施工業績和信譽。

沉井制作時，承墊木或砂墊層的采用，影響到沉井的結構，施工企業對沉井制作的穩定計算和施工措施，應征得設計的認同。

多次制作和下沉的沉井，每次制作接高時，應對下臥層作穩定復核計算。避免因接高一節的混凝土重量，對沉井的刃腳踏面增加荷載，當踏面下土的承載力不足以承擔增加的荷載，造成澆筑過程中產生大的沉降，甚至突然下沉或沉井傾斜。工程中常在沉井接高前，在井內回填部分沙子，增加接觸面，減少沉井的沉降。

排水封底沉井的條件是確保終沉時井內不發生管涌、涌土及沉井止沉穩定，如不確保上述條件時，應采用水下封底方法。

沉井施工前應對鋼筋、電焊條及焊接成形的鋼筋半成品進行檢驗。不用商品混凝土時，應對管料、水泥做檢驗。

刃腳支設及井壁制作：采用承墊木方法制作沉井時，砂墊層鋪筑厚度應根據擴散沉井沉井重量的要求由計算確定，并應便于抽出承墊木。刃腳下的承墊數量、尺寸及間距應由計算確定，承墊木鋪設應牢固、對稱，并應使頂面保持在同一水平面上。

直徑（或邊長）在8cm以內的較輕沉井，當土質較好時可采用磚墊層；重量較輕的小型沉井，土質好時可采用磚墊層、灰土墊層或在地基中挖槽做成土模。其表面用1:3水泥砂漿抹平，以保證成型后的刃腳表面平滑。

在基坑中制作時，基坑應比沉井寬2～3m，四周設排水溝、集水井，使地下水位降至基坑底面下0.5m，同時要防止地表水向基坑流入，以免土體滑坡或坍方。

沉井過高常常不夠穩定，下沉時易傾斜，一般高度大于12m時，宜分節制作，待第一節混凝土達到設計強度70%后，方可澆筑其上一節混凝土。

沉井接高的各節豎向中心線應與前一節的中心線重合或平行。

沉井鋼筋可用吊車垂直吊裝就位，用人工綁扎或焊接連接，接頭錯開1/4。

沉井混凝土澆搗應分成段同時對稱均勻分層澆灌，每層厚度30cm，以免造成地基不均勻下沉或產生傾斜。

沉井有抗滲要求時，上下節井體的接縫應設置水平凸縫，或加設鋼板止水帶，接縫處鑿毛洗凈，再澆灌上一節混凝土。井體上的各類穿墻管件及固定模板的對穿螺栓等應采取抗滲措施。

沉井下沉：沉井強度：下沉時的混凝土應具有一定強度，第一節混凝土達到設計強度的100%，其上各節達到70%以后方可開始下沉。承墊木拆除：大型沉井混凝土應達到設計強度100%；小型沉井達到70%始可拆除。墊架拆除后即用砂或砂礫填實，同時要加強觀測，注意下沉是否均勻。井壁孔洞處理：沉井壁有預留地下廊道、地溝、管道、進水窗等孔洞，為避免下沉時泥土和地下水涌入，在下沉前應先進行處理。

標高與軸線：

①挖土下沉時，應分層（每層挖土厚0.4～0.5m）均勻、對稱地進行。在刃腳處留1～1.5m臺階，然后再沿沉井壁每2～3m一段向刃腳方向逐層、全面、均勻削薄土層，每次削5～10cm。當土層經不住刃腳的擠壓而破裂下沉至穩住，再從沉井中間開始逐漸向四周，每層挖土厚40～50cm，如此反復操作，使沉井均勻豎直下沉，并防止有過大的傾斜。一般情況不應從刃腳踏面下挖土。

②由數個井孔組成的沉井，為使其下沉均勻，挖土時各井孔土面高差不應超過1m。

③在軟土層中以排水法下沉沉井，當沉至距設計標高2m時，對下沉與挖土情況應加強觀測。如沉井尚不斷自沉時，則應向井內灌水或采取其他使沉井穩定的措施。

④沉井下沉過程中，每班至少測量兩次，如有傾斜、位移應及時糾正。

沉井封底：

沉井下沉至設計標高，應進行繼續沉降觀測，在8h內下沉量不大于10cm時，方可封底。

干封底時規定：①沉井基底土面應全部挖至設計標高。②井內積水應盡量排干。③混凝土鑿毛處應洗刷干凈。④澆筑混凝土時，應防止沉井不均勻下沉，在軟土層中封底宜分格對稱進行。⑤在封底和底板混凝土未達到設計強度以前，應從封底以下的集水井中不斷地抽水。停止抽水時，應考慮沉井的抗浮穩定性。

采用導管法進行水下混凝土封底時：

①基底為軟土層時，應盡可能將井底浮泥清除干凈，并鋪碎石墊層。基底為巖基時，把積物及風化巖塊盡量清除干凈。

②混凝土鑿毛處應洗刷干凈。

③水下封底混凝土應一次澆搗完。當井內有間隔墻、底梁或混凝土供應受到限制時，應預先隔斷，分格澆筑。

④水下混凝土面平均上升速度不應小于0.25m/h，坡度不應小于1:5。

⑤澆筑前，導管中應設置球塞與隔水：澆筑時，導管插入混凝土的深度不小于1m。

⑥水下混凝土達到設計強度后，方可從井內抽水。

混凝土的配合比：

①在選擇配合比時，試配強度應比設計強度提高15～20%。

②水灰比不宜大于0.6。

③有良好的和易性。坍落度應為16～22cm；在灌筑初期為使導管下端形成混凝土堆，坍落度宜為14～16cm。

④水泥用量一般為350～400kg/m3。砂率一般為45%～50%。

[1]孫冬海.沉井工程施工技術及施工要點[J].水利規劃與設計,2009-03-01.