沉井施工中常見(jiàn)問(wèn)題分析與處理

尹毅穎，彭輝，呂連兵（泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410000）

沉井施工中常見(jiàn)問(wèn)題分析與處理

尹毅穎，彭輝，呂連兵（泛華建設(shè)集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙410000）

本文介紹了沉井下沉的理論控制原則，對(duì)沉井施工過(guò)程中常見(jiàn)的下沉困難、下沉過(guò)快或突沉、傾斜、流砂、浮起等問(wèn)題進(jìn)行歸納總結(jié)，分析其出現(xiàn)的原因并提出處理辦法，對(duì)工程實(shí)踐具有重要的指導(dǎo)意義。

沉井；下沉系數(shù)；下沉困難；流砂；施工處理辦法

前言

沉井作為一種特殊的結(jié)構(gòu)形式，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：①沉井結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)埋置深度可以很大，穩(wěn)定性好、整體性強(qiáng)，有較大的承載面積，能承受較大的荷載；②沉井既是基礎(chǔ)，又是施工時(shí)的擋土、擋水結(jié)構(gòu)物，下沉過(guò)程中無(wú)需單獨(dú)設(shè)置坑壁支撐或板樁圍護(hù)，簡(jiǎn)化了施工，節(jié)省了工程費(fèi)用；③沉井不需大開(kāi)挖施工，對(duì)鄰近建筑物影響較小。因此沉井廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)埋深較大、開(kāi)挖施工有困難的工程。但沉井也有幾項(xiàng)缺點(diǎn)：①相對(duì)于大開(kāi)挖施工方式，沉井施工工期較長(zhǎng)；②施工技術(shù)要求高；③施工中易發(fā)生不沉或難沉、下沉過(guò)快或突沉、下沉傾斜、流砂、浮起等問(wèn)題[1]。

在市政給排水工程中，沉井結(jié)構(gòu)主要應(yīng)用于取水頭部、吸水井、取水泵房、排水泵房、管線頂管工作井和接收井、拱管橋支座等。本文從理論及實(shí)踐的角度對(duì)沉井施工過(guò)程當(dāng)中常見(jiàn)的問(wèn)題進(jìn)行原因分析，并給出處理辦法。

1 沉井下沉理論控制原則[2]

（1）下沉系數(shù)。為了使沉井能夠順利下沉，下沉系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足下式要求[3]：

其中，kst為沉井下沉系數(shù)；G1k為沉井自重標(biāo)準(zhǔn)值（包括外加助沉重量）；Ffw，k為下沉過(guò)程中水的浮托力標(biāo)準(zhǔn)值；Ffk為井壁總摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值。

（2）下沉穩(wěn)定系數(shù)。當(dāng)沉井的下沉系數(shù)較大（一般大于1.2時(shí)），或在下沉過(guò)程中遇有軟弱土層時(shí)，為防止突沉或下沉標(biāo)高不能控制，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行下沉穩(wěn)定驗(yàn)算。下沉穩(wěn)定系數(shù)應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：

其中，kst，s為沉井下沉穩(wěn)定系數(shù)，可取0.8～0.9；F′fw，k為驗(yàn)算狀態(tài)下水的浮托力標(biāo)準(zhǔn)值；F′fk為驗(yàn)算狀態(tài)下井壁總摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值；Rb為沉井刃腳、底梁和隔墻下地基土極限承載力之和。

（3）抗浮系數(shù)。沉井抗浮應(yīng)區(qū)分沉井封底和使用兩個(gè)階段，分別根據(jù)實(shí)際可能出現(xiàn)的最高水位進(jìn)行驗(yàn)算，在不考慮沉井壁摩阻力條件下應(yīng)滿(mǎn)足下式要求：

其中，kfw為沉井抗浮系數(shù)；Fbfw，k為基底的水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值。當(dāng)封底混凝土與底板間有拉結(jié)鋼筋等可靠連接時(shí)，封底混凝土的自重可作為沉井抗浮重量的一部分。

2 施工中常見(jiàn)問(wèn)題分析與處理

2.1 沉井下沉困難

沉井下沉發(fā)生困難，主要是由于沉井自身下沉力克服不了井壁摩阻力，下沉系數(shù)過(guò)小，或刃腳下遇到大的障礙物導(dǎo)致沉井被擱置所致。

處理辦法：①增加沉井自重。當(dāng)沉井采用多次澆筑下沉?xí)r可繼續(xù)澆筑上節(jié)混凝土增加重量，或在沉井頂部均勻施加其它重量。②減小沉井外壁的摩阻力。常用的方法有：在沉井壁內(nèi)預(yù)埋射水管，利用高壓水沖松井壁外側(cè)的砂類(lèi)土，使沉井外壁的摩阻力減小；在沉井外壁與土間灌入觸變泥漿或黃土，降低摩阻力；在沉井周?chē)诔糠指采w土，減小部分摩阻力；不排水下沉改為排水下沉，以減少浮力，相當(dāng)于變相減小摩阻力。③當(dāng)刃腳下遇較大障礙物或較堅(jiān)硬巖層時(shí)，可用小型藥包爆破振動(dòng)，但刃腳下挖空宜小，爆破過(guò)程中控制好藥量，同時(shí)刃腳應(yīng)做好防護(hù)措施。

2.2 沉井下沉過(guò)快或突沉

為鑒定插入的序列是否正確，將重組質(zhì)粒送公司測(cè)序，結(jié)果如圖3，此質(zhì)粒所攜帶的目的基因測(cè)序結(jié)果與NCBI收錄的序列100%匹配，可用于下一步轉(zhuǎn)染細(xì)胞。

沉井下沉過(guò)快，根本原因在于沉井下沉系數(shù)偏大，具體可能是下沉過(guò)程當(dāng)中遇到軟弱土層，土的抗壓強(qiáng)度小，沉井下沉速度超過(guò)挖土速度，也有可能是沉井外部土體在外部作用下發(fā)生液化現(xiàn)象或是因?yàn)殚L(zhǎng)期抽水作用，使井壁與土體間摩擦力減小[4]。特別的，當(dāng)下沉?xí)r遇到淤泥或淤泥質(zhì)黏土?xí)r，由于此類(lèi)土具有觸變性，經(jīng)擾動(dòng)后，其強(qiáng)度急劇降低，導(dǎo)致井壁摩阻力瞬間驟減，產(chǎn)生突沉；在飽和粉砂、細(xì)砂土中進(jìn)行下沉施工時(shí)，出現(xiàn)嚴(yán)重流砂，也極易造成突沉現(xiàn)象。

處理辦法：①將排水法下沉改為不排水法下沉，增加浮力。②將沉井外壁處的土夯實(shí)，增大土體與井壁的摩阻力。③調(diào)整單節(jié)沉井澆筑高度，減輕沉井自重。④控制挖土，杜絕突沉前的滯沉現(xiàn)象，特別是發(fā)生停沉?xí)r，應(yīng)通過(guò)逐步挖除刃腳位置的土體，使沉井?dāng)D土下沉。⑤控制流砂現(xiàn)象發(fā)生，在砂土層中進(jìn)行下沉施工時(shí)，要確保井點(diǎn)的降水效果，注意沉井內(nèi)外水位的變化，使沉井內(nèi)部水位始終高于沉井外部水位0.5～1.0m。

2.3 沉井下沉傾斜

沉井下沉過(guò)程中垂直度出現(xiàn)歪斜，超過(guò)允許限度。主要的原因有以下幾種：①沉井刃腳下的土質(zhì)軟、硬不均；②挖土過(guò)程中未能實(shí)現(xiàn)均勻開(kāi)挖，沉井內(nèi)側(cè)土面高差懸殊；③沉井外部四周的土壓荷載不均，造成對(duì)沉井側(cè)壁的偏壓；④由于沉井突沉、流砂而造成下沉傾斜。

沉井發(fā)生傾斜時(shí)，主要的糾偏方法有[5]：①土糾偏，即通過(guò)調(diào)整土的高差及調(diào)整沉井刃腳處保留土臺(tái)的寬度進(jìn)行糾偏，具體為當(dāng)沉井向某一側(cè)傾斜時(shí)，可在刃腳高的一側(cè)多挖土，使沉井恢復(fù)水平，然后再均勻挖土；②射水糾偏，即在下沉少的一側(cè)的沉井井壁外側(cè)注射高壓水，以減小土的抗力和沉井外壁與土之間的摩擦力，促使沉井較高一側(cè)下沉；③局部增加荷載糾偏，即在沉井下沉較少一側(cè)的井壁上施加荷載，促使其下沉；④針對(duì)沉井突沉、流砂而造成下沉傾斜的情況，可綜合采用上述幾種方法進(jìn)行處理。

2.4 沉井下沉過(guò)程中發(fā)生流砂側(cè)地面嚴(yán)重下沉，甚至危及附近建構(gòu)筑物及施工人員的安全。

2.5 沉井浮起

當(dāng)沉井的自重（含上部配重）小于浮力時(shí)，沉井浮起[7]。產(chǎn)生的主要原因有：①在不排水下沉施工情況下，沉井本身自重不夠，當(dāng)下沉到某一定深度后，沉井自重小于基坑內(nèi)水的浮力，從而導(dǎo)致沉井浮起。②在雨期施工時(shí)，基坑內(nèi)地下水位急劇上升，或地表水大量涌入基坑，使沉井自重小于浮力，從而導(dǎo)致浮起。

根據(jù)上述原因，采用的抗浮措施主要有：①增加沉井的自重或配重；②引入外來(lái)水進(jìn)入構(gòu)筑物，消除沉井內(nèi)外水位差，以減小其浮力；③在雨期施工時(shí)，應(yīng)在沉井四周設(shè)置擋水設(shè)施，防止外來(lái)水進(jìn)入基坑；④在構(gòu)筑物下或基坑內(nèi)四周埋設(shè)排水盲管和抽水設(shè)備，一旦發(fā)生沉井內(nèi)積水及時(shí)抽除。

3 結(jié)語(yǔ)

本文講述的這些問(wèn)題是沉井施工過(guò)程中最常遇到的，是對(duì)沉井施工實(shí)踐中常見(jiàn)問(wèn)題的歸納總結(jié)。由于各個(gè)工程設(shè)計(jì)思路不同，水文地質(zhì)條件不同，施工方法也有所不同，所以工程實(shí)踐中出現(xiàn)問(wèn)題的表象可能不盡完全相同，但原因應(yīng)該是大同小異的，只要找到合適的方法，對(duì)癥下藥，就能快速的處理好工程施工上的問(wèn)題。

[1]曾源新.建筑沉井施工技術(shù)探討[J].建筑知識(shí)：學(xué)術(shù)刊，2014（B10）：351.

[2]《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS137：2002）[S].

[3]應(yīng) 俊.沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工方法[J].中國(guó)市政工程，2013（5）：56～57.

[4]陳風(fēng)雷.對(duì)沉井工程施工要點(diǎn)及常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題的探討[J].建筑施工，2011，33（6）：502～503.

[5]張艷華，賈建珍.淺談污水處理廠進(jìn)水泵房沉井施工[J].河北建筑工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2007，25（3）：43～45.

[6]侯建軍.大型鋼筋混凝土沉井施工技術(shù)研究[D].天津大學(xué)，2002.

[7]黃麗菊，何榮林.沉井施工中的常見(jiàn)問(wèn)題及預(yù)防處理措施[J].黑龍江科技信息，2014（28）：225.

在含有飽和粉砂、細(xì)砂層的場(chǎng)地進(jìn)行沉井下沉施工，由于施工前未采取有效措施或措施不到位，或因井點(diǎn)降水失效，造成地下水的動(dòng)水壓力水力梯度達(dá)到臨界水力，導(dǎo)致流砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，從而進(jìn)一步造成沉井傾斜、周?chē)馏w嚴(yán)重坍塌、沉井外

TU753.64

A

2095-2066（2016）22-0205-02

2016-7-23

尹毅穎（1985-），男，工程師，碩士，主要從事市政結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及工程管理工作。

彭 輝（1988-），男，工程師，碩士，主要從事市政結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。

呂連兵（1988-），男，助理工程師，碩士，主要從事市政結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作。