水力排土法沉井施工工藝研究與應用

劉　凱

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都　610091)

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水力排土法沉井施工工藝研究與應用

劉凱

(中國葛洲壩集團第二工程有限公司，四川 成都610091)

水力排土沉井是采用高壓水流破土、使鋼筋混凝土構筑物下沉的施工方法。介紹了沉井下沉工藝方法及糾偏措施，以指導該工藝能更好地應用并創造良好的經濟效益。

水力排土；沉井；工藝方法

1　工藝研究背景

水處理項目一般平面布置緊湊，結構密度較大，當構筑物埋深大、地下水位高時，采用大開挖的方式施工難度大且投入多，不安全。在這種情況下，采用沉井方式施工較為合理。

2　工藝流程

水力排土沉井施工流程見圖1。

3　主要施工設備

圖1　水力排土沉井施工圖

水力排土沉井下沉施工需要的主要設備類型包括：(1)高壓水泵(揚程50 m以上，單機流量100 m3/h以上為宜)；(2)水槍(噴嘴口徑φ12～15為宜)；(3)水力吸泥機(噴嘴口徑φ22～30為宜)。

4　沉井下沉施工

4.1初沉階段施工

最初的0～3 m為初沉階段。首先在枕木上套上鋼絲繩用挖掘機抽出枕木，枕木需對稱抽出，防止沉井不均勻下沉。枕木抽出后隨即開始鑿除井壁下的混凝土墊層，在鑿除井壁下的混凝土墊層時應由周邊向中心施工，盡可能地使沉井平穩地切入土中。混凝土墊層鑿除后，將碎石取出，初沉階段在挖碎石墊層的同時從內中部向四周均勻、對稱地擴展。碎石墊層挖除后，改用水力機械破土。破土時，應加強觀察，注意下沉是否均勻。

4.2正常下沉階段施工

在初沉階段末期，一般將下沉沉井鍋底深度控制在1 m左右，當下沉的各項技術指標良好時可增加沉井鍋底深度，控制在1～1.5 m以內為宜。沉井下沉的整個過程中要對稱沖切，均勻下沉；施工中隨時觀察沉井下沉的情況；若發現傾斜，及時采取糾偏措施；嚴禁出現井內刃腳懸空、刃腳中部被局部擱置現象；施工中應做好沉井下沉的記錄。

4.3終沉階段施工

當沉井下沉至最后2 m時為進入終沉階段，挖土鍋底形狀由“凹”逐步過渡到“凸”反鍋底形狀。終沉階段要適當放慢取土速度，嚴格按照均勻對稱的原則布置挖土范圍。終沉階段是挖土最重要的施工階段，要加強對沉井下沉的觀測，防止沉井下沉速度過快和沉井偏移。當沉井刃腳達到距設計要求的標高20 cm時停止取土，用大塊石拋填在加強刃腳處，密切注意觀察、測量沉井下沉情況，在24 h內沉井下沉量不大于10 mm既為剎車成功；如靠沉井自重下沉不到位時，再用人工慢慢取土，使沉井到達設計深度。沉井下沉到位后，立即進行封底，防止沉井繼續下沉。

5　沉井下沉的施工要點

(1)按照施工組織設計規定安裝好水力機械設施：高壓水泵、低壓取水泵、調節水箱、 水力吸泥機或泥漿泵、水槍、井下及井上的高壓進水管和低壓排泥漿管路、水槍操作平臺等。

(2)水力機械設施安裝好后應進行負荷試運轉，應保證設備能按施工組織設計要求正常運轉，水力吸泥機及水槍均應經過水壓檢驗，檢驗壓力為工作壓力的1.5倍。

(3)為保證水力破土效果和吸泥機的正常工作，必須將井底各類雜物垃圾清除干凈。

(4)水力排土沉井下沉施工應按"先中后邊、分層對稱破土、先高后低、及時糾偏"的原則進行操作。

(5)沉井外刃腳邊一般應保留l m寬左右的土堤，使沉井在外刃腳處擠土下沉，以減少對井周土體的擾動程度。只有當沉井中部土體全部沖除還不下沉或糾偏時方可適當沖除外刃腳處的土體，但仍嚴禁用水槍掏刷外刃腳踏面外側土體。

(6)當沉井傾斜很小時，應將各井格內土面高差控制在1 m以內，使沉井保持均勻垂直下沉。

(7)一般應將沉井井格中部鍋底深度控制在l～1.5 m以內為宜。鍋底過深則易產生突沉，使沉井下沉量和慣斜度無法控制，同時井外土體也易塑流入井，引起井周地面產生過多的沉降。

(8)當沉井底土質較硬時，在沉井下沉到位前，為減少井內回填砂石料的數量，在井格內土面標高已達到封底要求時，可將內外刃腳處的土體適當沖空使井下沉到位(形成反鍋底)。

(9)用水力機械沖泥時，應在吸泥機吸水頭處(位于井格中部)先沖出集泥坑，泥坑深0.5 m左右，然后用水槍在各個方向沖土形成漏斗形土坑，使泥漿水不斷匯集到集泥坑吸排出井外。

(10)吸泥機的吸水頭應用繩子吊空，不應讓吸水頭埋在集泥坑的浮泥內而導致土塊堵塞吸水頭的網罩。為防止集泥坑中泥砂淤泥，要經常用水槍在吸水頭處沖刷攪動，使排土暢通。

(11)在水槍沖泥時，應注意控制好井格內泥水的數量，水槍應直接沖刷土體。工作中要經常檢查吸泥機工作是否正常。

(12)高壓水泵停車時，水槍上的操縱閥門和吸泥機上的逆止閥均應關閉，防止調節水箱內的水倒灌入井內。

(13)當采用泥漿泵排泥時，應做好泥漿泵接力串聯技術措施。

(14)在施工過程中，應及時做好各項施工監控工作。

6　沉井下沉糾偏

沉井下沉過程中，如遇沉井已經傾斜時可采取在刃腳較高一側加強挖土并可在較低的一側適當回填砂石，必要時配以井外射水或局部偏心壓載，均可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。

位移產生的原因多由傾斜而導致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在糾正傾斜時，如傾斜一側土質較松軟時,由于重力作用，有時也沿傾斜方向產生一定的位移。因此，預防位移應避免在傾斜情況下下沉，加強觀測,及時糾正傾斜。

沉井下沉產生扭轉的原因是多次不同方向傾斜和位移的復合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜的方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許的范圍以內。

7　沉井封底

在沉井中心位置設置滲井一個，先將沉井內的土形整理成鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝、填以石子做濾水暗溝，中心井深1～2 m，插入直徑0.6～0.8 m、周圍有孔的混凝土或鋼套管，四周填以卵石，使井底的水都匯集到集水井中并用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50 cm。刃腳混凝土鑿毛處應洗刷干凈，然后澆筑毛石混凝土，強度達到一定強度后，鋪設底板鋼筋并澆筑混凝土，搗固密實，混凝土養護14 d期間，在封底的集水井中應不斷抽水，待底板混凝土

達到70%設計強度后，抽除井筒中的水后立即向濾水井管中灌入C30早強干硬性混凝土搗實，裝上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板頂面相平。如地下水較少或無地下水時，可一次性澆筑底板混凝土。

8　結　語

沉井工藝最大的優點是在結構壁被保護的情況下進行作業，施工安全性高，尤其適合在總平場地有限和地下水位高的的情況下進行地下構筑物的施工，該工藝應用前景廣闊。

(責任編輯：李燕輝)

2016-05-20

TV52;TU53.61;TU53.64

B

1001-2184(2016)04-0129-02

劉凱(1976-)，男，甘肅平涼人，高級工程師，學士，從事市政公用工程施工技術工作.