沉井基礎施工對周圍環境的影響

王 輝

(四川交通職業技術學院, 四川成都 610000)

沉井是一種深埋在地下的井筒狀結構物基礎，是深基礎的一種形式，沉井法利用人工或機械方法挖走土石，通過自重及各種輔助下沉措施克服井壁摩阻力從而使井筒下沉至地下設計標高位置，達到預定位置穩定后，澆筑封底混凝土使沉井底部封閉并填塞井孔，形成一種地下建筑物或者基礎。沉井基礎的獨特性在于埋置深度很大、受力穩定性好、整體結構性強，能夠承受巨大的上部垂直及水平荷載；同時占地面積較小，其內部空間可充分利用，尤其適合大城市中土地使用有限時使用；排土少，施工方便；下沉施工時，沉井既是基礎，同時也作為擋水圍堰結構物，不用設置支承和板樁圍護，簡化工藝，對周邊結構物影響小，適宜沿海發達地區使用。

但是，沉井施工的施工周期較長，技術要求較高，且在施工過程中遇到細砂及粉砂類地基，若在井孔內排水時，極易發生翻砂等危機，造成沉井整體傾斜或下沉困難等。

近些年，沉井施工運用越來越普遍，在橋梁基礎、工作井、儲氣罐以及地下機械停車庫等方面得到大量運用。展示了其強大的地下空間開發能力。

1 工程概況

本工程為小型地下機械停車庫。地處福建省廈門市海滄區，共有兩處基地，分別位于海滄區政務服務中心南側(總用地面積2 333.05 m2)和海滄文化藝術中心西側鐘林南路南側(總用地面積3 262.77 m2)。建筑紅線內為已有的綠地和地面停車位。在充分解讀與詮釋周邊環境的基礎上，將車庫出入口設置于距離主干道相對合適的位置，既能發揮停車功能，進出車庫的車輛也不易對主干道造成交通壓力。

2 工藝流程

部品預制：場外集中預制井段，主要預制2種模塊，底部刃腳、標準節。

(1)井筒分為6層，每層10塊(圖1)，第1層3.5 m高(刃腳)+5節2.32 m高(標準節)。

圖1 井筒分塊示意

(2)單井10塊刃腳，40塊標準節，刃腳單塊重約30 t，標準節單塊重約14 t。

(3)預制混凝土C40P8，配合比設計以8～10 h拆模時間主控，蒸汽養護17 h達到75 %強度起吊，自然養護24 h達到75 %強度起吊。

(4)模具加工20 d，刃腳2套側模+4套底模，標準節4套側模+8套底模。

2.1 止水帷幕、降水系統

根據地質條件，選擇降水干挖法作業，明挖的優勢在于挖土過程中可見性強，突發事件的預警信號明顯。

首先在沉井外壁外側1.5 m位置施工一圈131根三軸攪拌樁作為止水帷幕，樁徑850 mm，咬合250 mm，樁長20 m，水泥用量20 %，水灰比1.5(圖2)。三軸攪拌樁采用跳打套打施工方式，止水效果更顯著。行政中心車庫設置6口降水井，文化藝術中心設置4口降水井，提前降水，預防開挖至砂層等位置出現流砂、突涌等現象。

圖2 止水帷幕示意

2.2 部品預制技術要求

(1)模板精度控制在3.5 m范圍內-1 mm以內，要求表面平整，負誤差，嚴格按工裝圖拼裝模板。

(2)模板使用前必須打磨干凈，外模板使用花王脫模劑配比1∶3水，內模采用脫骨劑成品，勿混亂部位使用或混合使用。

(3)嚴格按圖加工綁扎鋼筋，布置預埋件，底板預埋鋼筋連接采用墩粗直螺紋連接。

(4)注意旋緊預埋件封堵，防止漏漿(下沉過程可防止泥土堵口，減少清理套筒量)。

(5)拆模后需要用高壓水槍沖預制品內部形成粗糙面。

(6)嚴格要求達到75 %強度才能起吊，刃腳采用70 t吊車、標準節采用50 t吊車。

2.3 沉井現場拼裝

接縫采用外側焊接，預制節外側周邊緣預埋鋼板，現場施焊，并在預制節中間采用放置鋼筋籠連接。

2.4 沉井挖土下沉

土方開挖必須嚴格按照對稱跳開開挖的原則，將沉井劃分12個區間，每個區間5.23 m，分6次對稱開挖。

開挖順序：挖1-挖1→挖2-挖2→挖3-挖3→挖4-挖4→挖5-挖5→挖6-挖6(圖3)。嚴禁連續在刃腳周圈大面積開挖。每次挖井深度控制在30～50 cm。下沉過程中整個挖土深度17.05 m。

圖3 開挖順序示意

按沉井外壁與土體間的單位摩阻力，通過分層加載下沉計算，得出結論：

(1)在刃角斜面刃口部位土方挖開時：沉井以下沉為主。

(2)在刃角斜面刃口入土層時：沉井以不下沉為主。

主要控制原則：

(1)跳倉對稱挖土，每層開挖深度控制0.5 m以內。

(2)開挖過程中側壁內三角支架，搭設圍護，防止墜落。

3 沉井施工監控

3.1 現場地面沉降監測

考慮到現場挖土施工對沉井周圍的地勢的影響，在圍護樁外圍設置沉降觀測點。布置在便于觀測且不影響施工的地方，沉降觀測點為了不被現場施工過程中車輛所破壞，在地面上打入水泥釘作為標志，同時也方便在測量過程中尋找測點。

使用水準儀對現場沉降測點每天進行觀測并記錄數據、并計算現場的地面的沉降量。

在沉井下沉期間，在施工現場內設置12個地面沉降觀測點。對這12個地面沉降觀測點的的位移變化進行觀測并統計分析。

3.2 外圍環境沉降監測

考慮到施工過程中沉井取土深度較深，可能會對工地外圍街道和建筑物有影響，比如出現道路塌陷和建筑物的地基損壞，為了預防出現這種嚴重的影響，所以就在工地外圍街道建筑物附近布置了一圈沉降測點，每天進行沉降量觀測，將每次測量的數據進行對比，以此預防出現較大的沉降，以致于對周圍建筑物造成嚴重的影響。

在沉井下沉期間，在場地外街道上布置5個沉降觀測點。對這5個地面沉降觀測點的的位移變化進行觀測并統計分析。

3.3 地下水位監測

施工場地位于蔡尖尾山南面的沖洪積準平原上，明顯處于相對較低洼的下游滲流(或匯水)通道上，在極端降雨情況下，地下水位會有較大幅度的上升，在地勘過程中測得擬建場地內地下水初見水位埋深2.15～2.35 m，高程2.89～2.99 m；穩定水位埋深1.8～2.1 m，高程3.14～3.34 m。

從場地分布的巖土層分布情況及場地所處位置分析，該場地地下水量較豐富，埋深較淺。考慮到廈門地區氣候特征、場地地形地貌及周邊排水條件以及降雨對地下水位的影響，所以對地下水位2 d進行一次測量，現場布置4個水位觀測點。

4 結論

地面沉降和地下水位測量：觀測井水位變化平穩。并沒有因降水井抽水發生較大下降，且井內挖土施工期間也沒出現地下水，說明止水帷幕效果明顯，井內施工安全。抽水和挖土對于現場內和場外的地面沉降點產生影響較小。在沉井完全下沉到位，設置的沉降觀測點中，沉降點1、4、7、10四個點浮動比較大，產生了約2 mm的沉降，主要原因可能是這四個點最靠近沉井，處于布點的最內圈，中圈的點2、5、8、11約沉降1 mm，最外圈的因距離太遠沒有明顯沉降變化，沉降 值均在預警值以內，不會對沉井的施工以及周圍的場地產生影響。場內吊車和渣土車的來回開動未對地面造成沉降影響，不會對施工場地及周邊建筑的安全產生影響。