泵房沉井下沉的質量控制措施分析

麻 杰

泵房沉井下沉的質量控制措施分析

麻 杰

（遼寧省鐵嶺市農田基本建設工作辦公室，遼寧 鐵嶺 112000）

沉井由于施工工藝較簡便，技術比較成熟可靠，較多的應用于水利工程基礎結構。文章結合鐵嶺市某泵房沉井工程實例，對沉井的施工工藝、下沉控制措施以及糾偏方法等內容進行詳細介紹，希望為類似工程提供參考。

泵房；沉井下沉；質量控制

為解決鐵嶺市部分地區飲水困難的問題，鐵嶺市大力實施城鄉供水一體化建設，在管網鋪設關鍵地點通過泵房進行加壓送水。其中泵房為整體鋼筋混凝土箱型結構，采用沉井法施工。沉井平面尺寸為長寬為43.7m×45m，沉井頂面標高為4.3m，沉井刃腳底標高為-12.9m，地下埋深17.2m。沉井井壁厚度為1.5m，東西向底梁及隔墻寬1.0m，南北向底梁及隔墻寬1.2m。沉井內東西及南北向底梁和隔墻各5道，將沉井內部分為36個隔倉。沉井現場施工場地標高為5.85m，基坑底面標高為-1.5m，刃腳底面標高為0.5m。

經地質勘查資料顯示，泵房施工區域地下水比較豐富，有涌水和流沙情況，同時考慮本工程沉井地下情況復雜、障礙不明，為保證有效清除障礙、沉井順利下沉，有效控制沉井下沉質量，決定采用干沉法下沉。這樣沉井下沉系數較大，可采取保持井格內土塞高度的方式增加井底土體的極限承載力，從而增加下沉阻力，降低下沉系數，防止沉井超沉。

1 下沉前準備

1.1 刃腳、墊層等鑿除清理

下沉前先鑿除刃腳磚胎膜和兩側邊素混凝土墊層，并將刃腳及底梁與封底和底板混凝土接觸部位鑿毛，中間隔倉清理的雜物用塔吊吊出井外，周邊隔倉清理的雜物用履帶吊吊出井外。下沉前須先將井內碎磚、廢混凝土渣屑等剛硬性雜物清除干凈，在井壁四周設置水平指示刻度尺。

1.2 外壁土方回填

施工場地標高為+5.85m，刃腳所處高程為+0.5m，沉井下沉前須將刃腳外側土方回填至+5.85m，使沉井具有一個良好的固定導向作用。

2 下沉施工工藝

沉井下沉按照“定位準確、先中后邊、對稱取土、深度適當”的原則進行。本工程沉井共36個隔倉，分為A、B兩區，沉井下沉的整體施工順序為先A區，后B區，先用高壓水槍沖刷沉井A區中央各隔的鍋底，形成大鍋底，然后擴大對稱均勻沖吸四周B區井格，逐步讓沉井刃腳下沉。

圖1 沉井分區示意圖

A區為下沉的中心區域，在整個下沉過程中可一直懸空，但鍋底不宜太深，保持在1.5m左右。A區底梁懸空控制在1.0m以內，B區底梁懸空控制在50cm以內，四周外壁刃腳控制在20cm以內。需要沖刃腳時要做到對稱、均勻，且開挖深度不宜太大。

3 下沉過程

3.1 下沉措施

挖土時按照由內到外的順序進行，先取內圈井格，再取分批取外圈井格，最后再挖底梁下方的土層，慢慢形成鍋底狀，由于本工程的下沉系數較大，為避免發生沉井突然下沉的情況，適當保留部分底梁下方的土或在底梁下方添加墊板，從而確保下沉安全。靠近刃腳處取土時，應緩慢對稱均勻取土，確保沉井受力均勻，當挖至淤泥粉質粘土層時，嚴禁掏刃腳下方的土層。沉井下沉過程中，應保持地下水位低于開挖面，以防流沙、管涌等現象發生。安排專人測量觀察井內水位，每2h觀測一次。當地下水位不能滿足施工要求時，分析原因，應采取增設深井點的方法加以解決。整個下沉階段，對下沉量和沉井傾斜度進行定時測量，當沉井超過25%的允許偏差值時就應及時糾偏，確保沉井形成良好的下沉軌道。

3.2 沉井始沉

初沉時由于沉井與四周沒有摩阻力，加之重心較高，若刃腳下的磚土承載力不均勻，極易造成沉井發生較大傾斜，因此在將素混凝土墊層敲拆后，先將刃腳處同時分層掏挖，掏挖出的棄土暫集中存至各倉底中央，使刃腳插入土層中，產生摩阻力，降低沉井重心。隨著沉井的不斷下沉，沉井與四周產生的摩阻力越來越大，下沉越來越慢，這時就需要采用泥漿帷幕進行助沉減阻。具體做法就是施工時，根據需要在井壁外側插設 φ25mm的注漿管，間距為1～3m。注漿管底部約2m范圍內均勻開設注漿孔，外面包裹2層密目濾網，防止土體涌入堵塞注漿孔。注漿管插入深度為井壁刃腳上0.5～1.0m，隨著沉井的下沉跟進插入。泥漿帷幕的主要材料為“粘土 +膨潤土”，泥漿的比重控制在1.10～1.20g/cm3之間，注漿壓力控制在 0.3～0.6MPa。在泥漿帷幕使用過程中，難免會出現注漿孔堵塞的問題，因此采用在注漿孔外側包裹密目濾網或每次注漿完畢后壓注清水洗孔的方法來防止泥漿沉積固結堵塞注漿孔。

3.3 下沉糾偏

由于本工程沉井尺寸大，對沉井下沉的偏差要求高，因此在沉井下沉時應注意及時糾偏。沉井下沉主要以取土下沉為主，隨著井內土體的破壞，沉井依靠自身重力克服踏面反力與井壁摩阻力而下沉，但因沉井下沉系數較大下沉穿越土層地質條件差，為防止沉井下沉過程中土體坍方，因此沉井下沉過程中鍋底不宜過深，一般應控制在1.5m以內。沉井糾偏在下沉過程中進行，按照“勤測勤糾，隨偏隨糾”的原則進行糾偏。在下沉過程中每隔2h測量一次，在沉井初沉階段、終沉階段以及偏差較大適應加大觀測頻率，觀測數據及時上報作為糾偏依據。糾偏時應根據測量的偏差數據及時采取糾偏措施。糾偏以不對稱取土糾偏為主，不宜通過“掏刃腳”的方式糾偏。沉井下沉時若發生偏斜，根據測量所得四角標高及四角下沉速度差異進行分析，標高較高的一側適當多出土，另一側適當少出土，人為造成踏面反力的差異，調整沉井各部位的下沉速度。多出土的范圍及深度應根據沉井刃腳高差、下沉速度差及鍋底形狀確定。沉井中偏差應在沉井下沉了1/3～1/2井高以前時基本糾正好，糾正后應謹慎下沉，不再有超出容許范圍的位置及方向偏差，否則由于土體形成了約束沉井下沉的“通道”，使沉井難于糾正。

3.4 終沉控制

當沉井下沉至離設計標高1.5～2.0m時，應放慢下沉速度，加強觀測，一般控制在30分鐘左右測量一次，到接近標高時應不間斷的進行測量，嚴格控制取土深度，防止沉井超沉。根據下沉系數計算，沉井終沉階段在刃腳和底梁與土體緊密接觸時，下沉系數為0.68，沉井完全可以保持穩定。當沉井下沉至標高 -9m時，主要依靠外圍1#、2#、 3#、 4#、 5#、 6#、 7#、 12#、 13#、 18#、 19#、24#、 25#、 30#、 31#、 32#、 33#、 34#、 35#、 36#，共20個格倉的排泥設備取土為主，其他格倉的泥漿泵只能根據沉井高差和位移情況進行選擇性運轉取土，為干封逐漸創造條件，使沖泥格倉鍋底逐漸形成，如果當刃腳標高達到-11m時，外圍20個格倉仍無法形成鍋底，馬上減小取土范圍，調正為外圍四個角1#、6#、31#、36#四格倉取土下沉。

為了防止不利于干封情況產生，自刃腳標高進入-11m之后取土一定嚴加控制，嚴格控制下沉速度和鍋底深度，下沉速度嚴格控制在30cm/d以內，如果難以估計終沉速度，可以考慮停止下沉3h，觀測下沉量。終沉階段下沉施工，加強糾偏、糾平，確保高差在30cm以內，位移在17.2cm以內，加大測量頻率，每隔1h進行一次高程測量，每12h一次平面位移測量。如果發現下沉速度超過30cm/d時，立即減小取土速度或取土區域。

3.5 高程控制

沉井下沉過程中刃腳高程采用水準儀進行控制測量，下沉前在沉井四角墻面上自刃腳踏面開始每隔10cm高度用油漆做出沉井高度標尺。首先在沉井四角掛四把塔尺，尺底與刃腳踏面平，并測出沉井四角踏面的初始高程，從而計算出刃腳踏面平均初始高程及四角初始高差。初沉時每隔2h用水準儀測量一次四角踏面高程，并計算踏面平均高程和四角高差，作為指導沉井下沉的依據。在下沉過程中根據需要不斷提升塔尺，使尺底與前述沉井四角的高度標尺平，記下標高，推算踏面標高。在沉井高差較大、下沉速度較快、初沉及終沉階段應根據需要加大測量頻率。

4 結語

嚴格按照上述介紹的沉井下沉方法施工，下沉順利，沒有出現較大施工問題，且安全可靠、成本低、工期短，施工效果明顯。但是本文介紹的沉井下沉方法適用于尺寸大、重量大、下沉深度大等特點的沉井下沉，對于那些尺寸較小、重量較輕、下沉深度較淺的沉井建議根據地質情況選擇濕沉法下沉。

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1008-1305（2017）05-0052-02

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.018

2017-03-10

麻 杰（1980年—），女，工程師。