淺談特殊地質條件沉井下沉施工方法

李剛

摘要：沉井廣泛應用于泵房、大型深基礎工程，沉井下沉施工是整個沉井施工過程中的難點重點，科學合理的施工方案是保證沉井下沉施工安全和質量的重要前提。本文以廣西中石化北海LNG取水口海水泵房工程為研究對象，該項目通過合理的策劃布署，施工過程中動態控制，根據施工過程中出現的一些問題采取了有效果的處理措施，順利完成了下沉施工。

關鍵詞：沉井 下沉 排水 不排水

一、工程概況

廣西液化天然氣（LNG）取水口工程位于廣西液化天然氣（LNG）接收站場地東北靠海側，包含取水泵房和進水管兩部分；取水泵房為沉井結構，沉井平面尺寸為45.2×37.4m（長×寬），主要包括前池、濾網間及泵房三段，三段整體現澆成一箱涵結構，沉井刃腳底標高為-9.20m，面板頂標高+8.50m，總高度為17.7m，由頂板、底板、邊墻及中間隔墻、墩柱、刃腳等組成。施工圖中的±0.00m相當于當地理論最低潮面+8.50m。

二、施工地形地質條件

沉井區已經過吹填形成陸域，陸域高程約為8.2m，臨海向已建護岸，并用水泥塊護坡。

沉井下沉開始擬定于2013年12月1日，查2013年潮汐表《鐵山港（石頭埠）》：海水高潮位在3.84～5.32m范圍、低潮位在3.22～2.32m范圍。

廣西液化天然氣（LNG）項目工碼頭及陸域形成工程《巖土工程勘察報告（施工圖設計階段）》地質剖面圖見下圖示。

沉井下沉穿過土層主要有：即7.2m厚的吹填中粗砂層、7.0m厚的粉質粘土層和0.5m厚原狀粉細砂及中粗砂層，其土工指標見下表：

三、施工方法

3.1施工平面布置

在進水口兩側距沉井外壁12m外，各用砂袋壘墻修建容量有600m3 的沉淀池，并用砂袋修建排水通道至護岸外。 在護岸外水域設取水點，布置潛水泵或離心泵抽海水至沉井內補水。

沉井下沉施工平面布置圖見下圖示：

3.2下沉施工方法

沉井下沉依次穿過穿過三類主要土層，即7.2m厚的吹填中粗砂層、7.0m厚的粉質粘土層和0.5m厚原狀粉細砂及中粗砂層，工程主要難點是各層厚度不均，粉質粘土層堅硬挖，底部原狀粉細砂層及中粗砂層透水性較強。最后本工程根據各土層特點采取了三種不同的挖取砂土方法完成了施工。

3.2.1吹填中粗砂層

采用不排水下沉，用抽砂泵將回填砂抽出井外。不排水除土下沉主要采用潛水抽砂泵施工，依據沉井平面尺寸、分格情況及抽砂泵性能，沉井不排水下沉配置9套抽砂泵，平面位置見圖3-1，抽砂泵取土范圍見圖3-2。

將沉井底部的56個格倉，劃分為兩個工作區域，即內部的30個格倉為1#工作區、周邊的26個格倉為2#工作區。除土時遵循：先1#區后2#區，每個工作區按“定位準確、先中后邊、對稱取土、深度適當”原則進行； 施工時先沖挖四角的土堤，再沖挖四周的土堤，使沉井逐步下沉，各孔（格）之間的沖挖，在沉井偏斜不大時，應力爭同時沖挖。如偏斜較大時，則井孔之間的沖挖速度，應根據偏斜情況進行調整，保證沉井平穩下沉。

3.2.2粘土層

該粘土層比較堅硬，采用用水力沖切機，絞切機不排水施工除土效果不佳，最終采用井外設置旋噴樁止水帷及鋼板板支護，井內小挖機挖土干施工的方案完成了該段施工。

在沉井周邊4.8m處實施注漿帷幕止水措施，止水帷深度不固定，貫穿粉細砂夾層，上下各進入粘土層1m。

鋼板樁支護的重點是阻斷粘土層以上回填砂。鋼板樁布置在距離沉井外邊1.5m，自8.2m標高地面往下打，鋼板樁長12m。

沉井排干水后，用小型挖機按50～80cm厚分層，采用逐層開挖，沉井內取土采用1臺50t履帶吊機+抓斗（斗容0.8m3）和2臺5512型塔吊+吊斗（斗容1.0m3）進行。

3.2.1底部粉細砂和中粗砂層

該項土層范圍為-8.7m～-9.2m，總深度0.5m，處于沉井終沉階段。此時沉井中間穿過粘土層，且中部開挖已經達到設計標高，但四周尚有1-2m未開挖完。此時井內外水壓差很大，為防止流砂、突沉等情況發生，采用不排水施工。施工時先將井內注滿水，然后采用長臂液壓旋挖機沿井內四周內分層開挖下沉，每層按30cm控制。沉井沉至距設計標高10cm時停止開挖，讓其緩慢自沉，觀察幾天后狀態穩定，即實施封底施工。

四、總結

廣西液化天然氣（LNG）取水口海水泵房沉井下沉施工地質特殊，按上述方案施工取得了良好的效果，安全、進度、質量均得到保障，為后續施工打下了良好的基礎。本下沉方案可供同類型沉井預制施工參考。

參考文獻：段良策， 殷奇. 沉井設計與施工. 上海： 同濟大學出版社， 2006.5.