淤泥質軟土地基下的沉井施工技術

周 建 平， 王 萌， 劉 常 林

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 工程概述

甌飛工程瑞安墾區與南金公路連接線道路工程(萬松東路延伸工程二期)PPP項目位于浙江省溫州市瑞安市境內，工程全長約4.74 km，標準路幅寬60～76 m，工程所在地區地貌屬海積平原地貌，地處飛云江北岸平原區，地形平坦，高程約2.68～4.48 m，表部填土厚度一般為0.6～1.7 m。該工程污水工程中鋼筋混凝土沉井共64座，深8 m左右，采用C30P6混凝土，主要分為1 100 mm×1 100 mm、2 000 mm×2 000 mm、3 000 mm×2 000 mm、φ3 000 mm四種規格。

2 工程地質情況

根據地質勘測報告，沿線軟土分布廣泛，淤泥層厚度深達40 m。果蔬種植區、河溝、水塘縱橫交錯布置，比例近1∶1，果蔬種植區與河溝、水塘兩者允許承載力差異較大，地質性質均極差，具有高壓縮性、低承載力、抗剪強度低、含水量高、孔隙比大、靈敏度高等特點，屬軟土路基。

3 施工工藝

地基處理→第一節沉井制作與下沉→第二節沉井制作與下沉→沉井封底→頂板施作。

3.1 地基處理

在沉井制作前，做好作業面周邊的截排水工作，保證沉井工作面不受流水影響。沉井施工時，首先開挖基坑深1 m后回填中粗砂，中粗砂墊層承載力須不小于120 kPa，墊層在基坑內須鋪滿。沉井第一節制作時刃腳下澆筑200 mm厚C20素混凝土墊層，以增強地基承載力并穩定井身。

3.2 第一節沉井的制作與下沉

第一節沉井包含刃腳段與井身段，模板對拉采用止水螺栓。刃腳段制作時，在后澆底板凹槽處安裝預埋鋼筋。井身段制作時，在施工縫處設置鋼板止水帶。對后澆底板凹槽處及施工縫混凝土連接面作鑿毛處理。

混凝土強度達到100%后開始下沉，下沉采用18 m長臂液壓反鏟開挖井室中部，開挖過程中嚴格控制開挖位置與開挖量，確保沉井均勻下沉。產生不均勻沉降時，利用長臂反鏟對稱開挖土體和液壓臂頂進措施糾偏，將井內開挖出的土體立即運出。

3.3 第二節沉井的制作與下沉

第二節沉井為井身段。制作前檢驗第一節沉井的穩定情況，必要時向井室內回填土體，確保其穩定后進行第二節沉井的制作。

下沉時參照第一節沉井的下沉方式進行，當下沉困難時，采用外加荷載助沉。

3.4 沉井封底

沉井第二節下沉就位后，通過沉降觀測8 h、累計下沉量小于10 mm后可進行封底施工。通常情況下，沉井采用干封底。干封底通過液壓反鏟清除井室底部淤泥至刃腳底后分別回填45 cm厚統渣、45 cm厚手腳片石。回填完成后，通過10 cm厚C15混凝土找平繼而施作底板。

但在濱海深厚淤泥環境下的沉井井室內偶爾存在持續性上涌淤泥土，導致干封底作業無法成功清基進行下一步施工。為克服上涌淤泥土對沉井封底的影響，該工程比選了以下方案：

(1)固化軟土地基。

沉井井室內軟基的加固措施主要為注漿加固，通過向淤泥土內注入高壓水泥漿加固淤泥質土體以達到阻止土體上涌的目的。注漿加固后需等待強度增長、清除頂部浮漿后開始后續施工。

(2)基坑圍護法。

在沉井周邊施工圍護樁可有效阻止上涌淤泥質土體，基坑圍護主要通過在井室外壁打入鋼板樁、槽鋼等樁體，使樁體超過刃腳一定深度，形成可靠的帷幕以減小周邊土壓力，從而阻止井室內的土體上涌。

(3)濕封底施工。

沉井濕封底是利用水的自重壓力、蓄水反壓淤泥后，通過蛙人潛水進入井室內進行基底清理，具備澆筑條件后搭設澆筑平臺，通過導管進行水下混凝土澆筑，澆筑完成后清除底板頂部的浮漿。

通過對比得知，固化軟土地基在淤泥質軟土地質條件中的沉井施工成本較高、工期較長。基坑圍護因圍護樁較長、施工難度大、成本高且對井身周邊土體擾動過大、易造成沉井持續下沉而不宜采用。傳統濕封底作業的危險性較高，通過導管澆筑下沉后的混凝土易被淤泥污染而無法產生強度，可靠性較低。

通過對比與總結，結合現場實際情況，該工程改良了傳統水下混凝土澆筑施工工藝，通過布設底模澆筑水下混凝土。首先進行簡易封底，再抽水施作設計底板進行二次封底，使淤泥質軟土地基下的沉井封底更加高效、安全，成本更低，具備可操作性。

3.5 封底施工

第一次封底為臨時封底，目的是為永久封底創造干地施工條件。在沉井蓄滿水的狀態下，通過澆筑水下混凝土、提供足夠的地基反力阻止土體持續上涌的方法，水下澆筑混凝土可采取導管澆筑或汽車泵澆筑，該工程采用汽車泵澆筑。

井室蓄滿水后，采用長臂反鏟將井室內的淤泥清理至計算高程，開挖全過程在蓄滿水的狀態下進行，隨時注水。開挖完成后采用鋼筋加固的膠合木模作為底模，用以抵抗泵送混凝土的沖擊，同時避免混凝土與沉井底部的淤泥混合后導致其強度整體性差。

混凝土澆筑前，在泵管上標示控制線，使泵管口距離底模15～20 cm。混凝土入倉后，通過測繩或其它測量設備控制澆筑情況，確保井室內混凝土具有足夠的厚度(40 cm)。混凝土澆筑過程中，勿隨意挪動泵管，防止泵管口脫離混凝土而導致封底失敗。

第二次封底為永久封底，第一次封底混凝土達到90%強度后，抽水并鑿除多余的混凝土，使井底具備第二次封底即澆筑設計底板的條件。此次封底施工條件極好，沉井底板澆筑質量得到了有效保障，與沉井井身形成了統一、可靠的整體。

3.6 頂板的施作

沉井封底成功后，根據設計要求進行沉井頂板的施作。

4 結 語

沉井井室內的底部涌土是淤泥質軟土地基下沉井施工中時常遇到的問題。傳統的固化軟土地基、基坑圍護和傳統濕封底方式持續時間長、成本較大且安全性較差。而萬松東路項目利用土體與水壓平衡、底模抵抗泵送沖擊、分隔淤泥的二次封底澆筑技術快速解決了淤泥土上涌的問題并順利完成了沉井施工。目前該項技術應用于普通小型鋼筋混凝土沉井效果良好，可為今后類似地質情況下的沉井封底施工提供參考；對于大型沉井或其它地質情況下的施工應用具有一定的借鑒意義。