探究復雜地質條件下沉井下沉施工技術

摘 要：沉井下沉施工技術是沉井施工的一個核心技術，科學的設計是沉井下沉順利進行的關鍵，尤其是在一個復雜地質條件下。在沉井下沉過程中，會對周邊環境產生許多有害影響，因此，在不同的施工過程中，要有效控制，針對不同的地質條件，采取不同的施工技術。以盡量減少對環境的影響，提高施工效率。

關鍵詞：復雜地質；深井下沉；施工技術

“將各種形狀的井筒（沉井）邊排土邊沉入地下，最后固定在土層中，形成地下建筑物或構筑物的施工技術稱為沉井施工技術”。沉井下沉施工技術是沉井施工的一個核心技術，科學的設計是沉井下沉順利進行的關鍵，尤其是在一個復雜地質條件下。在沉井下沉過程中，會對周邊環境產生許多有害影響，因此，在不同的施工過程中，要有效控制，針對不同的地質條件，采取不同的施工技術，以盡量減少對環境的影響，提高施工效率。

1 沉井下沉對周邊環境的影響

因為在施工過程中沉井中心的土壤被挖出，因此沉井下沉時會產生地下水的滲流。而且隨著沉井下沉，挖出的土壤越來越多，會形成一個以沉井為中心的大致像鍋底狀的凹地。在這種情況下，由于地下水的滲透，表面會出現一個地表下陷。這個地表下陷的深度與范圍大小，一方面與地下水位高低有關，另一方面還與土層的滲水性強弱有關。在沉井下沉施工過程中，如果采取的方法不當，會對周邊地表建筑物造成巨大甚至不可挽回的影響，還會對地下管線造成巨大損害。

2 降低復雜地質條件下沉井下沉對環境影響的施工方法

通過以上分析可以知道，降低沉井下沉過程中對周邊環境的影響十分重要，尤其是在面對一個復雜的施工環境。就目前來看，沉井下沉一般有兩種方法：一是，帶水下沉；二是，不帶水下沉。關于開挖土方，方法一般也有兩個，水力開挖與機械開挖。為了盡量降低沉井下沉對環境的影響，就要選擇科學、適當的下沉方法。一般來看，機械開挖進度快，但成本較高；水力開挖成本相對較低，但有些土質不適合水力開挖，比如粘性較大和砂礫較大的地質。

2.1 打防滲樁

在沉井下沉前或下沉過程中，通過采取打防滲樁的技術可以控制沉井下沉對周邊環境的破壞程度，可以盡量避免施工對周邊地上建筑物等造成有害影響。具體方法如下：

在沉井施工前，必須對周邊環境有詳細的摸底考察，根據受保護對象距離沉井的距離和受保護物的重要程度，在沉井的周圍打預防土壤滲漏的樁，主要有槽鋼樁和鋼板樁。通過打樁的方式可以減小周邊土體的流失，從而降低對周邊易受影響保護對象的影響。

這個樁該如何打，有何標準呢？首先，采取這種方法時，必須嚴格控制樁底標高及其軸線同沉井之間的直線距離。在一般情況下，“樁底標高要超滲透水層1.5米以下，最好達到刃腳底標高下1.5米為宜。防滲樁軸線與沉井間水平距離不得低于沉井深度的1.5倍，且不得影響沉井下沉施工”。

2.2 對沉井周邊的沉陷坑進行及時回填

在沉井下沉過程中，地表會出現一個由淺變深、由近到遠的一個沉降，為了防止這種沉降面積繼續變大、程度繼續變深，就要對這個沉降“坑”進行及時的填土或其他物體，以防止周圍土層的繼續沉降。對沉井周邊的沉陷坑進行及時回填雖不能從根本上解決的地表下沉，但可以控制和減緩下沉的速度與規模，可以盡量減少沉井下沉施工過程中對周邊環境的影響。在回填的過程中既要注意速度又要把握效度，要適度、適量。

2.3 注漿法

這一方法主要是在應急過程中使用。如果在沉井下沉施工過程中，遇到的地質條件十分復雜，比如特殊的滲流通道，會出現一定的土壤大面積下陷，這時就要立即停止施工，然后勘察、分析地況，先對地質條件進行徹底的分析后，通過鉆孔注漿的方法，向地下塌陷區注入砂漿，防止發生更加嚴重的土壤塌陷。

2.4 抽取沉井附近積水

積水，是沉井下沉過程中必然要遇到的一個問題，在復雜地質條件下，這一問題尤其顯得突出和重要。在沉井下沉過程中，沉井周邊會產生一定的積水，當積水增多時會嚴重威脅工程安全和周邊地表物體的安全，嚴重時甚至會發生地表的塌陷，對人身及財產造成重大威脅。因此，當沉井附近積水達到一定程度，超過警戒線時，必須對積水及時抽取，以防止更大問題的出現，保證工程安全。

3 沉井下沉時土壓力研究

在沉井下沉施工過程中，沉井下沉必須面對側壁摩擦力與刃腳反作用力的問題，要是沉井下沉順利進行必須克服這兩個阻力。在國內，我們在計算這兩個力時通常使用的是庫侖土壓力等經典力學理論，這一經典理論力學概念明確，它的公式比較簡單，便于實際操作，故適用范圍十分廣泛。但是，在實際應用過程中，它的實測值同理論值有著較大的差距。它有著許多問題：在沉井下沉過程是一個運動過程，而經典理論公式是建立在擋土墻與土體相對靜止的狀況下得到的；經典庫侖土壓力計算的摩阻力是主動土壓力的受力模式，而沉井在一直下沉過程中的摩阻力是順著沉井壁向上的，因此它們是不一樣的。

面對以上理論，我們在面對復雜地質條件下沉井下沉施工過程中必須考慮更多因素，對經典理論進行完善，提高適用性。我們要通過假設，分析他們的受力模式，計算出單一非粘性土壤土層條件下沉井土壓力同側壁的摩阻力，然后進行對比分析。只有這樣，我們在施工過程中，才能根據具體的地質、土壤條件推算得出符合具體實際狀況的數據，為工程施工提供科學準確的數據支持。尤其是在面對復雜地質條件下，這一問題顯得尤為突出和重要。

4 案例分析

文章以一個水泵房沉井下沉施工技術為例。

案例工程簡介：該工程位于浙江寧波市的北侖區，區位有其特殊性，它地處杭州灣口外金糖水道的南岸，距海較近，地質條件十分復雜，地下水位較淺，且面臨海水倒灌的危險。該水泵房是一個循環水泵房，該水泵房沉井的結構如下，外形尺寸48m×40m，運行層的標準高度為5.5m。該循環水泵房的沉降采用整體沉降方式，一次性沉降到位。采取一次沉降到位工期短，程序相對簡單，施工的安全性能也比較好。

選擇下沉方案：前面已經提到，目前來說主要有兩種比較常用的下沉方案，排水下沉和不排水下沉。根據對周邊環境影響的評估，并根據沉井的具體結構，本次下沉采用排水下沉的方式施工。

沉井下沉的施工分析：第一，下沉系數分析；第二，沉井封底穩定分析；第三，下沉階段嵌套樁基的保護。在這一施工過程中，主要對以上三個關鍵的數據進行采集與分析，為施工的安全、科學進行提供有力保障。在沉井下沉施工過程中要對沉井周邊的土層進行實時監測，防止出現底邊塌陷和積水過深狀況。

5 結束語

通過上文的論述與分析可以得出，復雜地質條件下沉井的下沉施工技術十分復雜，面臨的周邊環境也十分復雜，在沉井下沉施工過程中需要考慮眾多的因素。為了能使施工安全、順利的進行，在施工過程中，不僅僅要遵循經典下沉力學的理論，又不能拘泥于經典下沉力學理論，要根據面臨的地質土壤條件的實際，綜合考慮各種因素，推算得出符合工程實際的具體數據。同時，如果是沉井沉降施工是在城市或者其他周圍有居民和建筑物的地區時，我們尤其要注意地表的周圍環境，一定要避免對周圍建筑物和日常社會生活的影響，同時，還要注意保護自然環境，做到“生態環保施工”。總之，復雜地質條件下沉井下沉施工技術是一項繁瑣的技術，它的技術含量高，考慮的因素較多，是一項十分復雜的過程。

參考文獻

[1]周申一，張立榮，楊仁杰，等.沉井沉箱技術[M].北京：人民交通出版社，2005：66.

[2]李得勝，田滿義.防止沉井下沉對周邊環境有害影響的施工技術[J].水利建設與管理，2013（10）：17.

[3]江正榮，朱國梁.簡明施工計算手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.

[4]段良策，殷奇.沉井設計與施工[M].上海：同濟大學出版社，2006.