簡析水力沖吸法在較大沉井施工中的運用問題

趙炳敏

(鄧州市張崗水庫管理所，河南 鄧州 474150)

以筆者接手的某個工程為例，這個工程是某市污水處理的重點工程，它位于某鄉的西南側，周邊地下水位比較高，東側有一個造紙廠，施工降水難度比較大而且成本較高。造紙廠的污水是通過廠外的聯絡井，經過地下兩米的管道流入了廠內污水池，沉井內徑面積為25m×18m，下沉深度為8.04m，結構高度是15.6m。從性質上來看，它下沉的土層為細砂層和粘土層，所以需要使用水力機械不排水法沉降，這種方法操作比較簡單、使用機械設備的數量較少，加快了施工進程，且保護了施工人員的人身安全。

1 水力沖吸法的施工流程

在設計沉井的井壁時，需要分成兩次制作，其中一次是設計下沉。筆者根據經驗，將施工流程總結歸納如下：首先需要挖基坑；然后再鋪設砂墊層；再安裝墊架；再制作底節、第二節沉井、隔墻。這些工序完成后，就可以開始拆除墊架和模板了；然后建筑循環儲泥池；開始使用高壓水泵沖吸泥漿，促使其排水下沉；使用高壓水泵沖吸泥漿，促使其不排水下沉；沉井封底、澆筑鋼筋砼底板；最后再制作第三節沉井梁板。

2 選擇沉井下沉方案

一般情況下，沉井下沉存在兩種方案，其一是沉井下沉有排水，其二是沉井下沉不排水。根據筆者的經驗來看，前者比較適用于滲水量不大，穩定性較強的粘性土，或者是滲水量較大的砂礫層，無論是哪種情況，都適用于排水情況較好的時期。后者比較適用處于流砂地層和滲水量大的砂礫層，加上無法排除地下水或者會影響附近建筑物使用安全的大量排水情況。所以本文論述的工程場地，其土層從上到下依次是雜填土、粉質粘土、粉質黏土層(夾細砂)、細砂層。并且這個工程的地下水位在水平面以下三米處，粉質黏土層(夾細砂)也正好處于這個位置，所以容易產生流砂現象，周邊地面普遍出現下沉現象，影響了周圍建筑物的安全使用，所以當時就使用了不排水下沉方案。

3 沉井下沉

3.1 準備工作

(1)運用水力機械來吸泥下沉時，會碰到大量泥漿，這個泥漿必須立即處理，不然就會影響施工質量。所以，當時在沉井南邊設立了一座1250立方米的大型泥漿池，沉井下沉施工開始之后，產生的泥漿通過了排水系統排放到泥漿池內進行沉淀。沉淀之后產生的水開始循環利用，沉在池底的泥漿，可以使用渣土運輸車運送到棄土場。

(2)按照施工組織設計的相關規定，進行水力機械設施安裝，正常情況下，水力機械包括了調節水箱、水槍、低壓取水泵、高壓水泵、泥漿泵、水槍操作平臺、井上和井下的高壓進水管道、低壓排泥漿管路等。水力機械的相關設備安裝完畢后，就可以開始進行負荷試運轉，這主要是為了保證設備可以按照組織設計要求，正常運轉。水力吸泥機和水槍都應當經過水壓檢測，檢測出的壓力值應當是正常工作壓力值的1.5倍。

(3)安裝沉井的施工人員，在上下行走扶梯時，需要根據倉內的實際情況來放置簡易扶梯，在沉井下沉的過程中，應當根據下沉的深度逐漸割除外井壁環梯踏步。

(4)在處于下沉狀態之前，需要在鏡內外搭建平臺和扶梯，井上需要設置照明欄桿等輔助設施。在沉井四周外井壁周圍設置多個下沉高程控制點，這主要是用作觀測沉井下沉的噴制水準尺尺花和標高。

(5)為了減小施工過程中沉井與土層之間的摩擦力，保障沉井能夠順利下沉，應當在井外側周圍涂上瀝青。

3.2 沉井初沉階段

在沉井下沉過程中，下沉深度在0—4米之間屬于初沉階段，如果在下沉過程中使用排水法下沉，就需要使用四只高壓水槍，分別對準沉井井格中心位置，需要沖出直徑為2000—2500毫米的集泥坑。每個泥坑的深度為0.5米左右，然后用水槍在每個方位進行連續沖土，泥坑的形狀保持漏斗狀，這主要是為了保證泥漿水不會蔓延到吸泥排水系統之外的泥漿池中。隨著高壓水槍的持續使用，集泥坑的面積也在不斷擴大，沉井開始慢慢下沉，沉井的初沉階段，可以允許有偏差，但是偏差角度不應當過大，這主要是為了防止在后續的下沉階段碰上突發事件。

3.3 沉井不排水階段

當沉井的下沉深度接近了地下水位的標高時，應當立即停止排水下沉作業，轉而使用水力吸泥法不排水下沉，潛水員需要同步下沉。用兩臺Q=155m3/h這種流量規格的離心泵，對沉井內部開始注水，直到注水高度達到1米為止。保證沉井內部壓力比外部壓力大，這主要是為了防止沉井在下沉過程中因井外壓力過大，導致大量井外泥漿土流入沉井內，最后導致沉井外側地面下陷。

水利排土沉井下沉的施工步驟可以按照從中間到兩邊的順序開展，分層對稱破土、從高到低的原則來開展。在泥漿泵吸水頭端口的地方，應當先沖出集泥坑，一般情況下，泥坑的深度應當保持在0.5米左右，然后使用高壓水槍在周圍沖出多個漏斗狀的土坑，促使泥漿水不斷的匯集到集泥坑的吸排井周圍。沉井外側的腳邊應當保留1米寬左右的土堤，這樣是為了防止沉井在下沉過程中，外刃腳處擠土下沉，這樣是為了減少對井周圍土體的擾動程度。只有當沉井中部的土體全部沖除掉之后，沉井依然不下沉或者是沉井處于糾偏時，絕不能使用水槍清潔外刃腳踏面的土體。在施工過程中，應當使用高壓水槍來將泥漿沖到井底，然后再使用吸泥機吸出泥漿和滲漏進來的水。

當水力機械系統處于正常工作狀態時，各個部分的水量應當符合相關平衡條件，筆者根據經驗將常用的平衡條件總結歸納如下：

Q泵=Q吸機+Q沖

Q泥=Q沖+Q滲+Q土

Q總=Q泥+Q吸機

在上述公式中：Q泵——水泵的出水量，單位為m3/h

Q沖——水力沖泥機的耗水量，單位為m3/h

Q泥——水力吸泥機吸收泥漿的總量，單位為m3/h

Q吸機——水力吸泥機的耗水量，單位為m3/h

Q土——沉井內部排出土的總量，單位為m3/h

Q總——水力吸泥機的總排水量，單位為m3/h

Q滲——滲入沉井內的水量，單位為m3/h

當沉井的傾斜角比較小時，每個井格中的土面高差不能超過一米，這主要是為了讓沉井保持均勻垂直的下沉狀態。沉井井格中間部分進行鉆底的深度應當控制在兩米之內。泥漿泵的吸水頭應當用繩子吊空，這主要是為了避免吸水頭埋在浮泥之中，出現泥沙堵住吸水頭的問題。在沉井的設計標高達即將到時，應當更加嚴格地控制沉井下沉的速度，為了防止出現超沉現象，與此同時，還需要調節糾偏，保證沉井的設計標高和實際標高相吻合。隨著沉井下潛的潛水員需要下沉到井底排摸井刃腳底部土層，專門清洗刃腳沖洗不到的地方，保障刃腳底部處于同一水平面。

4 結束語

本文基于水力沖吸法的內容特點，詳細論述了水力沖吸法在較大沉井施工中的運用問題，希望對相關工作者有所幫助。

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