淺談沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)

■張景麗，康云健 ■.黃河交通學(xué)院，河南 焦作 454950;.河南方大建設(shè)工程管理有限公司，河南 鄭州 450000

引言

沉井，是現(xiàn)代比較先進的建筑方式，它具有面積小、不污染環(huán)境、性價比高等優(yōu)點，在工程建設(shè)中得到了廣泛的應(yīng)用。例如，在城市中會應(yīng)用到大量的管線，這些管線需要設(shè)置許多檢查井或者施工井，沉井施工技術(shù)就能極大地實現(xiàn)這種需要，它能經(jīng)常避免開挖造成的負(fù)面影響，給施工帶來便利。

1 沉井技術(shù)的原理

沉井的基礎(chǔ)比較像一個筒狀的結(jié)構(gòu)，挖掘過程是從井內(nèi)開始，挖到合適的深度之后，再使用混凝土進行封底，再對井壁和井孔進行施工，使質(zhì)量達到建筑的要求，為建筑打下一個堅實的基礎(chǔ)。沉井的基礎(chǔ)可以建設(shè)的非常深，建筑的面積也可以比較大，機構(gòu)的整體比較堅固，進而使得沉井的性能得到加強，由于它的面積較大，能夠承載的壓力也就隨之增加，這種壓力是垂直和水平都存在的，沉井還能起到檔土和防水的作用，而且效果也比較明顯，它的施工過程也比較簡單。沉井施工技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖如右:

圖1 沉井構(gòu)造圖

2 沉井制作

(1)施工前的準(zhǔn)備工作。首先，要對施工的現(xiàn)場的土地進行平整，土地平整的大小要超過沉井外圍2 米左右的距離，在整平之后，在建筑的地方做劃線處理，把位置做的更加精確，然后再申請驗收，合格之后再施工。(2)設(shè)置墊木、立底節(jié)沉井模板和綁扎鋼筋。①墊木施工的具體方法。首先是在現(xiàn)場撒上一層沙子，厚度大約在0.5m，這樣做的目的是為了抽取墊木方便，然后在沙子上對稱的鋪一層墊木，然后在墊木的夾層之間再鋪一層沙子，再根據(jù)之前的設(shè)計建造模型、澆筑混凝土，作為第一個底節(jié)沉井。②無墊木的施工方法。如果土地非常的平整，可以不使用墊木，直接在土地上進行施工就可以，這種方法就是先澆筑一層混凝土，厚度與井壁的厚度相同，混凝土在刃腳的下方，使地基不出現(xiàn)下沉。③土模施工方法。沉井的施工土地都是粘土，粘土也有好處，可以直接用來制作土模。土模有兩種制作方法。第一種是填土內(nèi)模:用粘土按照沉井的形狀和尺來夯實，使得整個土模的穩(wěn)定性得到提升，與原來的設(shè)計相統(tǒng)一。第二種是挖土內(nèi)模:如果沉井的底部沒有滲水，土層比較堅硬時，就使用這種方法，在刃腳的地方開始挖基槽，基槽成形時，土模就完成了。(3)混凝土的澆筑環(huán)節(jié)。混凝土的澆筑環(huán)節(jié)一定要注意幾個問題，分別是澆筑的厚度要均勻、對稱，混凝土的成分要統(tǒng)一，不能產(chǎn)生沉降和龜裂等情況，最好一次完成，不能反復(fù)施工。(4)模板和墊木的拆除。隨著時間的推移，混凝土?xí)饾u變得堅固，當(dāng)它的強度達到設(shè)計強度的25%以上時，就可以撤掉其中的模板，當(dāng)它的強度達到設(shè)計強度的75%時，就可以撤掉井壁、底部和刃腳斜面的模板。當(dāng)它的強度達到設(shè)計強度的100%時，就可以撤掉墊木。拆除順序是:先拆除內(nèi)部，再拆除外部，先拆短的墊木，再拆長的墊木，長的墊木要隔一根撤一根，對稱拆除，如果拆除不方便，可以適當(dāng)挖掘下面的土層。拆除墊木時要格外小心，最后四根是比較重要的，它們是定位墊木，一般是用紅油漆涂刷的。

3 沉井的下沉

這個環(huán)節(jié)主要就是在沉井的下方和四周進行除土操作，除土的過程可以使用機械，也可以使用人工方法，來減小刃腳下方土層的正面阻力，同時，還可以減小四周的土層對沉井的外壁產(chǎn)生的摩擦力，讓沉井依靠自己的重力下沉，下沉的施工措施主要包括:排水下沉、不排水下沉以及中心島式下沉等方法。在陸地土層上方的下沉施工主要使用排水下沉法，主要依靠大型機械來挖掘，人工進行輔助配合，機械做垂直運輸?shù)呐潘魍诜ㄊ┕ぃ约坝盟C械來代替人工挖土的排水法下沉。還可以使用空氣吸泥的方法，潛水員進行輔助配合，也可以使用大型機械進行挖掘，潛水員進行輔助配合。如果在河流中進行沉井作業(yè)，主要使用不排水法下沉法。由此可見，使用哪種方法進行下沉，主要取決于沉井所處的位置以及土層的質(zhì)量。如果下沉的深度較深，面積較大，在下沉的后期，外壁的阻力逐漸增大，或者，由于沉井重力較小，導(dǎo)致沉井無法繼續(xù)運行，這是非常嚴(yán)重的問題。在設(shè)計環(huán)節(jié)以及沉井制作的前期，就要考慮到這個問題，要在井壁的外側(cè)設(shè)置泥漿潤滑套，或者，在井壁的內(nèi)側(cè)安裝滑道，使用高壓射水或噴射壓縮空氣等方法來降低沉井外壁的阻力，以及在沉井的上部施加壓力來幫助沉井下沉，使沉井能夠順利的下沉。

4 沉井的封底施工

(1)前期準(zhǔn)備工作。首先，在沉井封底前，要將刃腳處凹槽內(nèi)的污泥清理干凈。其次，在井點降水條件下施工的沉井，在封底前應(yīng)用大石塊或其他砌塊將刃腳斜面下墊實，同時要檢查井點降水設(shè)備是否完好，保證可以連續(xù)抽水。采用觸變泥漿護壁下沉的沉井，當(dāng)下沉到設(shè)計的位置時，立即準(zhǔn)備進行置換觸變泥漿工作。再次，準(zhǔn)備好封底時所需的各種材料和機具，以及制定出封底方案。當(dāng)沉井下沉到設(shè)計標(biāo)高前，應(yīng)及時進行封底，若拖延時日，有可能發(fā)生條件變化，產(chǎn)生偏差，或有大量土體涌入井內(nèi)等，給干封底帶來很大的困難，因此，應(yīng)抓緊做好封底的準(zhǔn)備工作。最后，封底前，還應(yīng)做好井內(nèi)集水井筒，以便封底時預(yù)放在井底的一定位置，便于封底后抽除地下水之用。其深度、大小應(yīng)滿足水泵吸水要求。(2)干封底施工。一般先鋪一層碎石，整平后，再澆筑素混凝土封底，澆筑混凝土?xí)r均需沿井壁四周向中央進行。素混凝土封底應(yīng)一次澆筑，分格、分批、逐段、對稱進行，不得中途停頓，避免產(chǎn)生施工縫而造成滲漏，澆筑封底混凝土?xí)r，不得堵塞集水井，保證井內(nèi)排水工作能繼續(xù)進行。素混凝土封底后表面要平整，當(dāng)強度達到設(shè)計強度的25%以上時，才可以綁扎底板鋼筋。

5 沉井的設(shè)計與計算環(huán)節(jié)

(1)設(shè)計程序:沉井作為整體深基礎(chǔ)設(shè)計主要是根據(jù)上部結(jié)構(gòu)特點、荷載大小以及水文、地質(zhì)情況，結(jié)合沉井的構(gòu)造要求及施工方法，擬定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后進行沉井基礎(chǔ)的計算。(2)沉井的計算。沉井基礎(chǔ)埋置深度在局部沖刷線以下僅數(shù)米時:可按淺基礎(chǔ)設(shè)計計算規(guī)定，不考慮沉井周圍土體對沉井的約束作用，按淺基礎(chǔ)設(shè)計計算。

當(dāng)沉井埋置較深時:需要考慮基礎(chǔ)井壁外側(cè)土體橫向彈性抗力的影響按剛性樁計算內(nèi)力和土抗力，同時應(yīng)考慮井壁外側(cè)接觸面摩阻力，進行地基基礎(chǔ)的承載力、變形和穩(wěn)定性分析與驗算。

沉井基礎(chǔ)一般要求下沉到堅實的土層或巖層上，作為地下結(jié)構(gòu)物，附加荷載相對較小，地基的強度和變形通常不存在問題。

沉井基底的地基強度驗算應(yīng)滿足:F+G≤Rj+Rf

圖2 井側(cè)摩阻力分布假定

沉井底部地基土總反力Rj 等于該處土的承載力容許值fa 與支承面積A 的乘積，即:Rj=faA沉井側(cè)壁與土接觸面提供的抗力，可假定井壁外側(cè)與土的摩阻力沿深度呈梯形分布，距地面5m 范圍內(nèi)按三角形分布，5m 以下為常數(shù)，如圖2 所示，故總摩阻力為:Rf=U(h-2.5)q

6 結(jié)束語

綜上所述，沉井技術(shù)作為一種先進便捷的現(xiàn)代化施工作業(yè)技術(shù)，在建筑施工方面發(fā)揮著重要的作用。然而，隨著社會的發(fā)展以及建筑施工難度的增加，需要不斷改進和完善沉井基礎(chǔ)技術(shù)，為施工作業(yè)帶來更大的方便，促進建筑工程質(zhì)量的提高。

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