流塑狀淤泥軟土地基中異型沉井施工技術

【摘 要】介紹了在灘涂流塑狀淤泥軟土地基中大型異型沉井下沉施工實例，總結了沉井施工中遇到的問題和處理辦法，著重介紹了排水下沉法和不排水下沉法在工程中的施工方法。

【關鍵詞】沉井下沉；排水下沉法；不排水下沉法；沉井終沉

1、工程概況

某污水處理廠一期建設用地15.48公頃，日處理能力10萬噸；新建粗格柵間及進水泵房為異型沉井，呈“凸”字形狀。沉井壁厚外壁厚1米、內壁厚0.6米，沉井下沉階段制作高度為14米，制作時刃腳標高為-3米，終沉標高為-16.5米，下沉深度13.5米，沉井平面積340m2，下沉總土方量為4590m3，沉井下沉重量為3158t。由于該沉井呈“凸”字形狀，重心明顯偏移，下沉系數大，對地基不均勻沉降十分敏感，沉井施工措施稍欠缺，就可能造成沉井扭曲變形，受力不均而傾斜和開裂（見下圖）。

本場地淺部沉積土類型以海相淤泥質土為主，含水量大、壓縮性高，且分布廣泛，因此，地貌類型屬于第四紀濱海淤泥積平原。場地早期為淤積灘涂，后經人工圍墾成養殖魚塘，以養殖魚蝦為主，東北側外圍為近幾年新修海塘，故本場地不受海水潮汐漲落影響。

2、工程地質概況

根據巖土工程勘察報告，地質分層從上至下為：

表層：場地回填塘渣層：現塘渣層頂面標高2.5米，相對標高-1.4米；0層；

素填土：局部為近期人工回填成，由塊石、碎石、粘性土，呈松散狀態，下部為粉煤灰，層厚0.5m-1.0m，層底標高為0.86m；1b層：粉煤灰、層厚為0.42m，層底標高為-0.44m；2a層淤泥質粉質粘土：層厚1.9m左右，層底標高為-2.34m，流塑，飽和，高壓縮性，地基承載力特征值為50Kpa；2b層淤泥質粉質粘土層厚5.3m左右，層底標高為-7.64m，流塑，飽和，高壓縮性，地基承載力特征值為55Kpa；2c淤泥質粘土層厚6.9m左右，層底標高為-14.54m，流塑，粘塑性好，高壓縮性，地基承載力特征值為50Kpa；3粉砂層層厚5m，層底標高為-19.54m，中密，砂質分選較差，搖震反應迅速，地基承載力特征值為140Kpa；4a淤泥質粉質粘土，流塑，粘塑性一般，高壓縮性。

水文條件：本場地地下水為孔隙潛水類型，主要賦存于2層淤泥質土中，受大氣降水及海水補給，深層承壓水主要賦存于3層粉砂層中。根據地質資料顯示，該沉井下沉土質情況極差，土體含水量大，高壓縮性，低承載力，持力層為2c淤泥質粘土層，距3粉砂層頂為1.9m。

3、沉井預制

原設計沉井為四節，表層填土挖除后，地面標高為第三節沉井標高，因此第四節沉井不再視作沉井結構，待三節沉井下沉到位封底后再接著打。為減少第一次澆筑混凝土的重量，避免下沉過大及不均勻沉降造成混凝土開裂，第一節澆筑刃腳（高3.85m），待混凝土強度達到設計強度70%以上時澆筑第二節側壁（高5m），再依次澆筑第三節側壁（高5.15m）。待三節沉井混凝土全部完成，一次下沉就位。

4、沉井下沉施工

4.1因本工程地質差，挖除表層回填土和粉煤灰層至2a層，在第一節沉井制作前需對沉井刃腳處地基進行處理。同時為減少沉井沉入深度，降低施工作業面，刃腳標高挖至-4米。對刃腳處地基進行鋪設1米厚砂墊層和0.25米厚C25混凝土墊層處理。

4.2根據本工程沉井的結構特點初階段采用排水下沉法，水位差將部分地下水滲入沉井中，按照常規經驗判斷，沉井周邊擾動范圍與沉井下沉深度之比為1：1，在施工中應密切關注利用現場的砂或粘土及時回填壓實，以防地面水進入擾動土體，形成更大范圍的塌陷，同時也確保周邊環行道路的安全。排水下沉過程中為防止沉井外土體擾動，沉井內取土施工應進行有效控制，采取先中間后邊上，適當保留大梁和隔墻下部土體，形成七個小鍋底，以防止土體承載力極差所帶來的突沉。由于本粗格柵間沉井呈“凸”字形狀，重心明顯偏移，容易產生大端易沉，小端難沉的現象。應此在下沉過程中要把握小端先糾原則，即小端先沉20～30厘米，大端再沉20～30厘米糾平，循環至終沉。

4.3沉井終沉，沉井刃腳標高離設計標高0.5米時進入終沉階段。沉井底部取土不能形成鍋底，而應沿刃腳邊定量取土不超過0.10米，使沉井底部泥面形成反鍋底。由于沉井內灌滿水浮力較大，使刃腳踏面下定量取土后沉井也不會自沉。此時可適當降低井內水位，使沉井的浮力減少、下沉力增大，沉井將穩妥下沉。終沉順序：定量取土→井內降水→觀測→井內加水，通過三至四個循環使沉井標高達到設計要求。待沉井下沉還差0.10米到設計標高后，停止施工觀察下沉量，通過沖泥修平鍋底，沉井在8小時內，自沉累計下沉量不大于0.1米便能保持穩定，12小時后便基本穩定，可以開始拋石后澆筑封底混凝土施工。

4.4施工效果，本次下沉總計用時為19天，整個施工過程中嚴格按照施工方案操作控制沉井最大下沉量3厘米/小時，最大刃腳高差控制在36厘米以內，下沉過程及封底時沉井無變形、傾斜、開裂現象；沉井結構無流線現象，底板無滲水現象取得了較好的效果。沉井終沉到位后，刃腳平面中心位置縱向為3.5厘米，橫向為5.8厘米；沉井四角中任何兩角的刃腳底面高差不大于1.8厘米；刃腳平均高程為1.3厘米，均符合設計及規范要求。

5、施工經驗總結

①沉井下沉期間要勤測勤糾，用測量數據來指導下沉施工，嚴格控制沉井高程偏差在10厘米內，以防止沉井產生較大的位移。

②在后期，沉井不排水下沉期間要經常觀察沉井內水位，及時補充水源，勤測水下泥面情況，與井下作業的潛水員保持聯絡暢通，及時提供沉井鍋底及偏差情況。

③終沉段放慢下沉速度，宜采取多次抽放水糾偏方式，確保沉井到達設計標高，傾斜率、位移等指標符合要求。

④下沉期間應每日對沉井周圍所設的測量監控點進行觀測，做好記錄，發現異常要及時采取措施處理。

⑤做好混凝土試塊工作，按規范要求進行同條件試塊養護，等混凝土試塊強度達到設計要求強度70%后方可抽水

參考文獻：

[1]市政工程設計與施工實例應用手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2000

[2]工程地質手冊（第三版）[M].北京：中國建筑工業出版社，1994

[3]深基礎施工實例[M].北京：中國建筑工業出版社，1992