沉井下沉對周邊建筑物的影響及不良狀況的預(yù)防措施

袁玉石

(河南省周口市南水北調(diào)工程建設(shè)管理領(lǐng)導(dǎo)小組辦公室，河南 周口 466000)

0 工程概況

河南省南水北調(diào)受水區(qū)周口供水配套工程西區(qū)水廠支線向二水廠供水工程為設(shè)計變更工程，全長3 620.15 m,管材采用DN1200的球墨鑄鐵管，設(shè)計閥井13座，鎮(zhèn)墩3座，頂管四處總長938.54 m,放坡開挖長度1 322 m，垂直開挖長度1 359.49 m。結(jié)合工程布置，工作井和接收井8座，均采用沉井布置，采用不排水下沉進(jìn)行施工。工作井和接收井均為圓形。

1 沉井工程地質(zhì)

勘察區(qū)地貌單元為沖積平原，施工場地較開闊，交通較便利。河南省南水北調(diào)受水區(qū)周口供水配套工程西區(qū)水廠支線向二水廠供水工程區(qū)地震動峰值加速度為0.05 g，相當(dāng)于地震基本烈度Vl度。

場區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu)為粘砂多層結(jié)構(gòu)，頂管水平管身主要位于場區(qū)第④層重粉質(zhì)壤土及第⑤層砂壤土中。第⑤層砂壤土(alQ3)，稍密狀，接收井附近該層較密實，第④層重粉質(zhì)壤土(alQ3)屬中硬土，軟硬差別大，第③層重粉質(zhì)壤土、第④層重粉質(zhì)壤土見0.50～3.00 cm左右鈣質(zhì)結(jié)核，含量一般約占3%～7%，設(shè)計和施工時應(yīng)考慮巖體軟硬狀態(tài)和含有鈣質(zhì)結(jié)核對頂管施工的影響。

豎井開挖深度約15 m，屬高邊坡，邊坡巖性主要為重粉質(zhì)壤土，下部為砂壤土。重粉質(zhì)壤土為中硬土層，砂壤土為松散～稍密狀。地下水埋藏較淺，且下部砂層中為承壓水，開挖邊坡穩(wěn)定性差，存在邊坡穩(wěn)定性問題。粘性土坡比采用1∶1.25～1∶1.50，并采取必要的支護(hù)、保護(hù)措施。考慮工作井對附近建筑物的影響，考慮采用垂直深層混凝土擋墻支護(hù)形式或沉井等，并對下部承壓水做專門的封堵措施。

穿越工程若采用頂管施工，在降水時及沉井、頂進(jìn)過程中，將擾動周圍土體，造成地面塌陷、地面沉降等現(xiàn)象，引發(fā)地質(zhì)環(huán)境問題，相關(guān)單位應(yīng)根據(jù)具體情況決定采取事前預(yù)防或事后處理措施。穿越建筑物位于市區(qū)，周邊施工環(huán)境復(fù)雜，建議委托第三方加強(qiáng)頂管周邊建(構(gòu))筑物的變形監(jiān)測，建立預(yù)警機(jī)制，加強(qiáng)防護(hù)工作。沉井施工前復(fù)核周邊的地下管線，施工時應(yīng)聯(lián)系產(chǎn)權(quán)單位明確具體位置后加以保護(hù)，頂管施工對周圍土體產(chǎn)生的擾動，會使管道及沿線地面產(chǎn)生沉降，對路面有一定影響，建議采取處理措施。沉井周邊若在施工前采取了基礎(chǔ)加固處理，應(yīng)按相關(guān)規(guī)范和要求對加固效果進(jìn)行檢測，施工時如采取降壓排水措施，處置不當(dāng)時，易發(fā)生流土，流砂現(xiàn)象，造成地面塌陷、地面沉降，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護(hù)周邊建(構(gòu))筑物。

建筑物穿越工程采用單向頂管施工，沉井開挖約12 m左右，地下水埋藏較淺，下部砂層具承壓水，存在施工降排水問題。重粉質(zhì)壤土一般具弱透水性，砂壤土具中等透水性，施工時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)慕蹬潘胧€路西側(cè)有一排水溝，該河道為季節(jié)性河流，勘察期間河內(nèi)水深約0.50 m，為附近工程施工排放廢水，汛期水量較大，施工時應(yīng)做好施工排水和導(dǎo)流工作，且盡量避開汛期施工。

河南省南水北調(diào)受水區(qū)周口供水配套工程西區(qū)水廠支線向二水廠供水工程場區(qū)地下水對混凝土無腐蝕性；對混凝土中的鋼筋無腐蝕性；地下水對鋼結(jié)構(gòu)具弱腐蝕性。沿線土體對混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對鋼筋混凝土中鋼筋具微腐蝕性；對鋼結(jié)構(gòu)具中～強(qiáng)腐蝕性。

2 沉井周邊建筑物影響分析

2.1 1#沉井對周邊建筑物影響分析

1#井(工作井)位于蓮花路南側(cè)，周邊主要為農(nóng)耕地，無建(構(gòu))筑物，施工時如采取降壓排水措施，處置不當(dāng)時，易發(fā)生流土、流砂現(xiàn)象，造成地面塌陷、地面沉降，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護(hù)周邊土體，防止坍塌。

2.2 2#、3#沉井對周邊建筑物影響分析

2#井(接收井)位于蓮花路北側(cè)，3#井(工作井)位于黃河路南側(cè)，周邊主要為農(nóng)耕地，無建(構(gòu))筑物，沉井左側(cè)沿永豐路存在綠化樹木及市政路燈等設(shè)施，施工時如采取降壓排水措施，處置不當(dāng)時，易發(fā)生流土、流砂現(xiàn)象，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護(hù)周邊土體，防止坍塌。

2.3 4#沉井對周邊建筑物影響分析

4#井(接收井)位于黃河路北側(cè)，沉井東側(cè)為建業(yè)聯(lián)盟新城小區(qū)，距離沉井距離較遠(yuǎn)，沉井施工對小區(qū)影響較小。沉井左側(cè)沿永豐路存在綠化樹木及市政路燈等設(shè)施，施工時如采取降壓排水措施，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護(hù)周邊土體，防止坍塌。

2.4 5#沉井對周邊建筑物影響分析

5#井(工作井)位于交通路與永豐路交叉口以東，沉井南側(cè)緊鄰河南宏運水泥制品有限公司，該公司院內(nèi)尚有1座2層生活、辦公樓房及1臺5 m高砂石料配料機(jī)和1個15 m高水泥儲存灌；北側(cè)緊鄰南干渠，該河道為季節(jié)性河流，河內(nèi)水深約1.00 m，為附近工程施工排放廢水，在沉井降水及下沉、頂進(jìn)施工過程中，對周圍土體擾動嚴(yán)重，造成地面塌陷、地面沉降等現(xiàn)象，引發(fā)地質(zhì)環(huán)境問題，對附近建(構(gòu))筑物的造成損壞。施工時需對水泥制品有限公司院內(nèi)建筑物進(jìn)行遷移，并對南干渠采取防護(hù)措施。

2.5 6#、7#沉井對周邊建筑物影響分析

6#井(接收井)位于永豐路東側(cè)，沉井西側(cè)為劉方坪小學(xué)，東側(cè)為居民小區(qū)，沉井主體占壓永豐北路，永豐北路系附近居民出行，學(xué)生出入主要道路，且道路比較狹窄。7#井(工作井)位于紡織路北側(cè)，沉井東側(cè)為中國石油加油站及居民小區(qū)，該沉井主體占壓永豐北路及紡織路，兩條道路均系附近居民出行主要道路，且道路比較狹窄。施工時如采取降壓排水措施，處置不當(dāng)時，易發(fā)生流土、流砂現(xiàn)象，造成地面塌陷、地面沉降，應(yīng)采取相應(yīng)措施保護(hù)周邊土體，防止坍塌。

2.6 8#沉井對周邊建筑物影響分析

8#井(接收井)位于周口銀龍水務(wù)有限公司院內(nèi)，周邊緊鄰房屋，東側(cè)還有一處銀龍水務(wù)有限公司的沉淀池，在沉井降水及下沉、頂進(jìn)施工過程中，對周圍土體擾動嚴(yán)重，造成地面塌陷、地面沉降等現(xiàn)象，引發(fā)地質(zhì)環(huán)境問題，對附近建(構(gòu))筑物的造成損壞。施工時需對周圍房屋進(jìn)行遷移，且對沉淀池采取防護(hù)措施。

3 沉井瞬間突沉預(yù)防及治理措施

3.1 預(yù)防措施

預(yù)防措施：①在軟土地層的沉井，可增大刃腳踏面寬度，或增設(shè)底梁以提高正面支承力；挖土?xí)r在刃腳鄰近宜保留約50 cm寬的土堤，使沉井?dāng)D土下沉。②在粘土層中要嚴(yán)格控制挖土深度，粘土層下有砂層時，更應(yīng)防止把砂層吸空。

3.2 治理方法

治理方法：①加強(qiáng)操作控制，嚴(yán)格按次序均勻挖土，避免在刃腳部位過多掏空，或挖土過深，或排水迫沉水頭差過大。②在沉井外壁空隙填粗糙材料增加摩阻力；或用枕木在定位墊架處給以支撐，重新調(diào)整挖土。

4 沉井傾斜預(yù)防及治理措施

4.1 預(yù)防措施

預(yù)防措施：①沉井預(yù)制場應(yīng)事前平整夯實，對不良土質(zhì)及軟硬不勻者，采取地基加固方法處理。②抽除支承墊木應(yīng)依次、對稱、分區(qū)、同步進(jìn)行，每次抽去墊木后，刃腳下應(yīng)立即用砂或礫砂填實。定位支點墊木，應(yīng)最后同時抽除。③嚴(yán)格按操作規(guī)程施工，刃腳、井壁施工質(zhì)量必須符合設(shè)計要求。④按合理順序挖土，使沉井正面阻力均勻?qū)ΨQ。⑤加強(qiáng)對沉井外壁減阻措施的管理和崗位責(zé)任制的落實。

4.2 治理方法

治理方法：①沉井下沉可采取偏除土，偏壓重，頂部施加水平力，或刃腳下偏支墊等方法糾正傾斜。②糾正位移時，可先偏除土，使沉井底面中心向墩位設(shè)計中心傾斜。然后在相對側(cè)偏除土，使沉井恢復(fù)豎直，如此反復(fù)進(jìn)行，使沉井逐步移近設(shè)計中心。③糾正扭轉(zhuǎn)。當(dāng)沉井中心位置基本符合要求，僅水平角度扭轉(zhuǎn)時，可在一對角線兩角采取偏除土，在另外二角采取偏填上，借助于刃腳下不相等的土壓力形成的扭矩。使沉井在下沉中逐步糾正扭轉(zhuǎn)角度。

5 結(jié)語

沉井在下沉過程中會出現(xiàn)下沉過快、過慢、瞬間突沉、傾斜、偏移、扭位、周邊建筑物下沉等不同狀況，文章針對不同情況分別采取不同的預(yù)防措施和治理方法。沉井下沉過程中遇到下沉受阻的現(xiàn)象應(yīng)上報監(jiān)理、業(yè)主，研究討論方案，確定措施，不盲目施工造成超沉等不良后果。