淺談大尺寸沉井下沉施工方法

茆文進(jìn)

摘 要：結(jié)合六合經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水提升泵站的沉井下沉施工，詳細(xì)介紹沉井排水下沉法，并闡述了對下沉過程的控制措施、采用的設(shè)備及施工中出現(xiàn)問題的處理方法。

關(guān)鍵詞：大尺寸沉井 沉井下沉 施工工藝 排水下沉法 糾偏 干式封底

沉井施工法是修筑地下工程和深埋基礎(chǔ)工程所采用的重要施工方法之一。沉井組成一般包括井筒、刃腳、隔墻、梁、底板等，其平面形狀一般為圓形、矩形、橢圓形、菱形或其他不規(guī)則形狀。在施工場地地下水位較高、涌水量較大或有地下承壓水、流砂、軟土等地質(zhì)條件時，采用沉井施工是最為適宜的。

一、工程概況

六合經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水提升泵站，泵房設(shè)計流量為3萬m3/d。設(shè)計使用年限為50年，結(jié)構(gòu)安全等級為二級。其新建高位井是處理出水排放前的自流壓力井，沉井平面呈“品”字形，沉井深度12.5m，9400mm×16400mm+

6500mm×8800mm，壁厚800mm，沉井高度12.5m，底板厚800mm。

施工場地位于滁河北岸，擬建場地原為村莊，現(xiàn)為道路用地，場地地貌單元為滁河河漫灘單元。沉井下沉經(jīng)過土層①雜填土：密實度較差，含磚混廢渣、植物根莖及塊石，工程性質(zhì)較差，層厚0.7～2.8m；②粉質(zhì)粘土：軟-流塑，中-高壓縮性，工程性質(zhì)較差，層厚0.7～1.5m；③粉土：稍～中密，中壓縮性，工程性質(zhì)一般，層厚0.7～8.5m；④淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉土：流塑，中-高壓縮性，層厚較厚，該層土工程性質(zhì)較差；⑤淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：流塑，高壓縮性，該層土工程性質(zhì)較差，為場地主要軟弱下臥層，層厚1.9～9.5m。

二、施工方法

沉井施工一般分為不排水下沉和排水下稱兩種施工施工方法，根據(jù)本工程設(shè)計要求，地質(zhì)和地下水情況，本沉井采用排水下沉及干式封底施工方案。該方法可以在干燥的條件施工，沖土方便，容易控制均衡下沉，土層中的障礙物便于發(fā)現(xiàn)和清除，井筒下沉?xí)r一旦發(fā)生傾斜也容易糾正，而且封底的質(zhì)量也可得到保證。本工程擬定方案：沉井分兩次預(yù)制，一次整體下沉。在第一節(jié)砼強(qiáng)度達(dá)到100%的設(shè)計強(qiáng)度，二次部分達(dá)到75%的設(shè)計強(qiáng)度后進(jìn)行下沉施工。

三、降水措施

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，決定選擇井外真空管井泵的降水方法。與其他降水方法相比，采用該方法降水不但施工方便、降水效果好，而且能有效防止粉土層可能發(fā)生的流砂或管涌等不良現(xiàn)象發(fā)生，以此保證沉井施工的安全和順利進(jìn)行。泵房外圍布置8口Φ400mm的管井，距泵房外壁3m，管井深度為18m。泵房外圍布置8口Φ400mm的管井，距泵房外壁3m，管井深度為18m。

四、沉井下沉

降水管井水位降到設(shè)計井底水位以下時，根據(jù)實際施工經(jīng)驗，一般降水一周后，即可進(jìn)行沉井下沉工作。

1、拆除磚胎模和砼墊層

先將刃腳磚胎膜及底部砼墊層對角、對稱、同步拆除，及時在挖除部位填砂夯實，以利于沉井穩(wěn)定。

當(dāng)素混凝土墊層敲拆后，沉井重心偏高，沉井井壁的四周無摩擦力，沉井的下沉量很大，掏挖刃腳下的砼墊層不均勻，將會成沉井很大的傾斜，所以在沉井沖土前，沉井的刃腳先采用人工全面同時分層掏挖，挖除的土方先集中在倉底中央，然后用吊車將砂土、砼墊層吊出井外，運(yùn)至指定地點，由于初沉?xí)r沉井在砂中下沉，因此只要分層挖出井內(nèi)泥砂，沉井便會逐漸下沉，初沉?xí)r，下沉速度控制在0.3～0.5m/日。讓沉井逐漸下沉，使沉井刃腳埋在土層中，降低沉井重心。由于沉井在初期下沉過程中，下沉量較大，故采取擠土下沉。

2、沉井下沉的主要方法

取土?xí)r，按照“先中間，后四角，先鍋底，后刃腳”的原則對稱。先在每格中央用高壓水槍沖出一個集水坑，將泥漿泵的吸泥管置于泥坑中央，然后用高壓水槍由中央向四周開挖鍋底，為防止突沉，造成很大的偏差，以及減少井外土的擾動坍塌，沖泥時先應(yīng)在四周刃腳保留0.5-1.0m的土埂，當(dāng)鍋底開挖結(jié)束后，在粉質(zhì)土中下沉?xí)r，沉井由于自重而下沉，會將刃腳下的土向中央擠；再繼續(xù)開挖，沉井可持續(xù)下沉，如鍋底形成后，此時不沉，可逐步均勻沖挖原先保留的土埂；首先沖除四角處的土埂，然后沖除四周土埂，最后沖除定位點處土埂，整個沉井對稱開挖，盡量使格間高差不大于20cm，避免沉井過大的偏差，如此重復(fù)進(jìn)行，使沉井逐步均勻下沉。遇有塊石及雜物時，及時人工清理，用吊機(jī)吊出井外。

3、沉井下沉各階段速度控制

1）沉井初沉階段

即下沉深度0.3m內(nèi)，為保證沉井形成穩(wěn)定準(zhǔn)確的下沉軌跡，此時緩慢下沉，速度嚴(yán)格控制在0.2-0.5m/d，刃腳高差20cm以內(nèi)。

2）沉井中沉階段

仍以緩慢為主，因沉井較高，應(yīng)緩慢控制下沉，糾偏為主，保證下沉過程中緩慢下沉，防止出現(xiàn)突沉或傾斜等情況發(fā)生。

3）沉井終沉階段

即距設(shè)計標(biāo)高還有2.5m時，應(yīng)減緩下沉速度，仍以糾偏為主，做到有偏必糾，速度宜在0.2～0.5m/d。由于本沉井穿越粉質(zhì)粘土層，當(dāng)下沉至設(shè)計標(biāo)高還有2m時，停止下沉24小時，觀測出預(yù)留沉降量后繼續(xù)下沉至距設(shè)計標(biāo)高還有50cm，再停止下沉觀察24小時，根據(jù)連續(xù)觀測得出的沉降量，嚴(yán)格控制沉井下沉標(biāo)高，使沉井終沉達(dá)到設(shè)計要求。

4、沉井糾偏

1）筒體傾斜

沉井下沉過程中或下沉后，簡體發(fā)生傾斜，使筒體中心線與刃腳中心線不重合，沉井垂直度出現(xiàn)歪斜，超過允許限度。

治理方法：① 在初沉階段，一般可采取在刃腳較高部位的一側(cè)加強(qiáng)沖土，在較低的一側(cè)少沖土或回填砂石來糾正。② 在終沉階段，一般可利用設(shè)在井外側(cè)的射水管沖刷土體或采取井外射水來糾正傾斜。 ③ 在刃腳底的一側(cè)加墊木楔，刃腳高的一側(cè)多沖土。④ 在井口上端加偏心壓載糾正，務(wù)使在沉井封底以前糾正達(dá)到合格。

2）偏移或扭位

沉井下沉過程中或下沉后，筒體軸線位置發(fā)生一個方向偏移（稱為位移），或兩個方向的偏移（稱為扭位）。

治理方法：

位移糾正方法一般是控制沉并不再向位移方向傾斜，同時有意識地使沉井向位移相反方向傾斜，糾正傾斜后，使其伴隨向位移相反方向產(chǎn)生一定位移糾正。如位移較大，也可有意使沉井偏位的一方傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直到刃腳處中心線與設(shè)計中心線位置吻合或接近時，再糾正傾斜，位移相應(yīng)得到糾正。扭位可按糾正位移方法糾正，使傾斜方向?qū)?zhǔn)沉井中心，然后糾正傾斜，扭位隨之得到糾正。亦可先糾正一個方向的傾斜、位移，然后糾正另一個方向的傾斜、位移，幾次傾斜方向糾正后，軸線即恢復(fù)到原位置。

5、沉井封底

當(dāng)沉井下沉至距設(shè)計底標(biāo)高30cm時，應(yīng)停止井內(nèi)挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近設(shè)計底標(biāo)高，再經(jīng)過2～3天的下沉穩(wěn)定，即可進(jìn)行沉井封底。沉井干封底的施工要點和主要技術(shù)措施如下述：

1）為防止井底滲水，先對井底進(jìn)行修整使其形成鍋底形狀，再從刃腳向中心挖出放射形的排水溝，內(nèi)填卵石成為排水暗溝，并在中間部位設(shè)1個集水井（深1m），井間用盲溝相互連通，井內(nèi)插入?400mm、四周帶孔眼的鋼管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流匯集在井中，然后用潛水泵排出，以此保證沉井內(nèi)的地下水位低于基底面0.5m左右。

2） 封底砼澆筑要對稱均勻，分格澆筑，先四周后中間。封底結(jié)束后，向井內(nèi)注水到一定高度，從封底至砼達(dá)到強(qiáng)度設(shè)計值時，且沉井能滿足抗浮要求時，方可將井內(nèi)水抽除進(jìn)行底板砼澆筑。

五、經(jīng)驗與體會

1、下沉中使用輕型水利機(jī)械。這種機(jī)械的配置主要是潛水泥漿泵、離心水泵和水槍、浮筒，施工工藝簡單、成熟，既適用于排水下沉，經(jīng)適當(dāng)調(diào)整后亦可適用于不排水下沉，而且施工成本較低。

2、干式封底，井底內(nèi)部設(shè)立積水井。雖然沉井周圍設(shè)立了降水井，但是根據(jù)現(xiàn)場實際施工情況來看，沉井到位后，基坑底部總會滲水，甚至有產(chǎn)生涌砂的危險，所以施工時不能怕麻煩，必須在坑底設(shè)立集水井和排水盲溝，保證坑底積水順利排水，這樣不但能保證封底的的效果，還能減少后期底板滲漏產(chǎn)生的不必要的經(jīng)濟(jì)損失。