沉井施工技術(shù)在設(shè)備密集區(qū)應(yīng)用探討

趙志超(兗礦新疆煤化工有限公司，新疆 烏魯木齊830011)

1 概述

沉井施工方法，廣泛用于建造地下構(gòu)筑物和深基礎(chǔ)，這種施工方法，一般先在基坑或地面上建造鋼筋混凝土井筒，待井筒混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，在井筒內(nèi)挖土，隨井筒內(nèi)土面標(biāo)高不斷降低，井筒靠自身重量克服刃腳反力和井筒壁與土壁之間摩擦力不斷下沉，至設(shè)計(jì)標(biāo)高后封底。

兗礦新疆煤化工有限公司新建高壓后備氮系統(tǒng)，有高壓氮泵和水浴式汽化器兩臺主要設(shè)備，其設(shè)備混凝土基礎(chǔ)尺寸為3.9m*3.3m和3.3m*3.3m,底標(biāo)高均為-2.1m,基礎(chǔ)較小，但兩臺設(shè)備基礎(chǔ)均位于常壓液氧儲槽和常壓液氮儲槽之間，施工作業(yè)面狹窄，挖掘機(jī)等挖土機(jī)械無法進(jìn)入；查閱詳勘資料，該區(qū)域?yàn)橛倌噘|(zhì)地基，地下水位在-1.5m，土質(zhì)差，放坡開挖或支護(hù)開挖均無法實(shí)現(xiàn)；采用鋼筋混凝土沉井，人工挖土施工，占地面積小，土方開挖量少，無需動(dòng)用大型設(shè)備，對臨近構(gòu)筑物影響小，施工方便，安全可靠，工期短，造價(jià)低。

2 沉井施工方法

2.1 沉井制作

圖1是沉井施工的剖面圖。井身高2.8m，長寬外徑分別為4.3m*3.3m 和3.3m*3.3m，高度不高，重量不大，為簡化施工程序，縮短施工時(shí)間，采取一次制作下沉。

制作程序：放線→拆除原混凝土地面→挖土0.3米后場地整平→抄平放線驗(yàn)線→安設(shè)刃腳鐵件、綁鋼筋→支刃腳、井身模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)、拆模→沉井下沉。

刃腳支設(shè)：圖2是刃腳結(jié)構(gòu)與支設(shè)示意圖。平整刃腳處地基，打夯機(jī)夯實(shí)，鋪設(shè)砂石墊層150mm厚，設(shè)置木墊架，根據(jù)井筒荷重計(jì)算確定木墊架大小、間距，對稱鋪設(shè)；安設(shè)的鋼刃腳外側(cè)與地面垂直，確保切土導(dǎo)向作用良好。

圖1 沉井施工剖面圖

圖2 刃腳結(jié)構(gòu)與支設(shè)示意圖

井壁模板支設(shè)：井壁模板采用方木、竹膠板制作，對拉螺栓緊固；因地下水位較高，為防止井壁滲水，在穿墻對拉螺栓中間滿焊100*100*3mm 止水鋼板。內(nèi)外腳手架與基坑邊坡連接牢固，確保模板整體穩(wěn)定，混凝土澆筑振搗時(shí)不脹模、不位移；模板內(nèi)壁平整光滑，接縫處膠帶密封，滿刷脫模濟(jì)，確保拆模后混凝土表面光滑，減小下沉阻力。

鋼筋綁扎：井壁內(nèi)模支設(shè)完成，即可綁扎鋼筋，豎筋一次板綁扎到頂，底、中、上三道環(huán)筋固定，水平筋分層綁扎，內(nèi)外層鋼筋之間加設(shè)支撐，梅花形布置，每米不少于1個(gè)；鋼筋外側(cè)設(shè)置墊塊，保證保護(hù)層厚度。

混凝土澆筑：分層澆筑，對稱進(jìn)行，均勻下料，不留施工縫。澆筑完成后12小時(shí)內(nèi)覆蓋澆水養(yǎng)護(hù)，每天澆水次數(shù)以保持混凝土濕潤為佳，澆水養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14日。

2.2 沉井下沉

下沉程序：降水→人工沉井內(nèi)挖土下沉→觀測→糾偏→下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→C20混凝土鋪設(shè)封底

降水：輕型井點(diǎn)降水，在沉井外側(cè)1 米處，均勻布置6 個(gè)降水點(diǎn)，真空泵持續(xù)抽水，確保水位降至沉井設(shè)計(jì)底標(biāo)高1 米以下。

挖土下沉：下沉前認(rèn)真檢查井壁外觀，外觀平整光滑，無孔洞、蜂窩、麻面，井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%；對稱、同步、依次抽除刃腳下的墊木；從沉井中間向四周分層開挖，每層厚度以300～400mm為宜。刃腳下土方均勻、對稱開挖，每次挖去約100mm，在沉井自重作用下，刃腳下土層經(jīng)不住刃腳擠壓而坍塌，沉井破土均勻平穩(wěn)下沉。在沉井外壁灌砂，可減少下沉阻力，加快下沉速度。為防止刃腳突然沉降傷人，中部鍋底不得挖的太深，操作人員應(yīng)遠(yuǎn)離刃腳。沉井接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，減小每層開挖深度，至距設(shè)計(jì)標(biāo)高100mm處，停止開挖，沉井可依自重沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

測控糾偏：在沉井外壁四面間隔500mm 彈一道水平線，用于控制沉井下沉量；在沉井上部彈十字中心控制線，控制線延長至沉井外5米，在四條控制線延長線上分別設(shè)置控制樁，樁頂打鋼釘作為基準(zhǔn)點(diǎn)，用于控制沉井標(biāo)高和中軸線位移。

初沉階段每2小時(shí)觀測不少于1次，異常情況應(yīng)連續(xù)觀測，及時(shí)矯偏；下沉過程中，勤測勤糾，隨偏隨糾；終沉階段加強(qiáng)觀測，每小時(shí)觀測不少于1次，終沉封底前，井體標(biāo)高、位移、垂直偏差應(yīng)在允許范圍內(nèi)，并經(jīng)驗(yàn)收合格。

沉井封底：將井內(nèi)積水和淤泥清理干凈，滿鋪150mm 厚碎石，封底混凝土先沿沉井刃腳填筑，高度不低于刃腳斜面高度，逐步向沉井中心分層澆筑振搗，至設(shè)計(jì)標(biāo)高。自然養(yǎng)護(hù)一周，養(yǎng)護(hù)期間持續(xù)降水。

3 結(jié)語

沉井施工前應(yīng)認(rèn)真分析施工范圍內(nèi)的水文地質(zhì)情況，對施工過程中極易出現(xiàn)的位移、傾斜、扭轉(zhuǎn)等偏差制定技術(shù)防范措施，及時(shí)糾偏；施工中還要加強(qiáng)對周圍設(shè)備、建筑物、構(gòu)筑物沉降觀測，減小對臨近設(shè)施的影響。本次沉井施工基本達(dá)到了安全、優(yōu)質(zhì)、快速、節(jié)資的預(yù)期，對設(shè)備密集區(qū)域內(nèi)地下基礎(chǔ)施工具有一定的借鑒意義。