論圓礫層中沉井施工存在的難點(diǎn)與解決辦法

孫偉

（無錫市水務(wù)集團(tuán)有限公司， 江蘇 無錫 214000）

1 圓礫層土質(zhì)特點(diǎn)

根據(jù)地勘報(bào)告，沉井的封底為厚度2.5～4m 不等的圓礫層，其土質(zhì)特點(diǎn)為：土體呈褐黃色，濕，稍～中密，礫石主要由硅質(zhì)巖和石英巖為主，粒徑一般2～20mm，含量約為30%，20～40mm 的約占35%，40～60mm 的約占10%，偶含大于100mm 的顆粒，呈橢圓狀，砂土充填。含水率為22.5%～34.5%，含水量豐富。

2 沉井施工的技術(shù)保障

2.1 降水措施

圓礫層的含水量較大，在沉井施工時(shí)降水措施就顯得比較重要。本工程采用在沉井外側(cè)大管徑深井降水的方法，保證在短時(shí)時(shí)間內(nèi)大量抽水，正好適用于滲透系數(shù)較大的土層，而且井點(diǎn)布置靈活，可以根據(jù)地形地貌和降水量的需求在沉井周邊四角布置或者對(duì)稱布置。要確保在沉井封底以前，地下水位在基坑底以下0.5m。另外，深井降水可能會(huì)使周圍地表產(chǎn)生沉降，可在施工過程中采用回灌、止水帷幕等措施，降低對(duì)施工環(huán)境的影響。

2.2 沉井取土下沉

正常情況下沉井內(nèi)取土下沉，挖土應(yīng)均勻、對(duì)稱地進(jìn)行。本工程由于是在圓礫層中進(jìn)行土體開挖，土體較為松散、黏結(jié)力薄弱，造成塌方嚴(yán)重，難以均勻地分層。在施工時(shí)采用長(zhǎng)臂挖機(jī)在先在沉井中心進(jìn)行挖土，對(duì)于四周的土體同步涌入中心部位，隨著中心部位挖深不斷增加，沉井依靠自身重量切土下沉，如圖1～圖4 所示。

圖1 沉井刃腳示意圖

圖2 沉井中心集中挖圖示意圖

圖3 沉井中心位置不斷挖深示意圖

圖4 圓礫不斷涌入中心位置示意圖

3 工程中的問題和解決辦法

3.1 問題1

CW94#沉井下沉受阻，現(xiàn)狀刃腳底標(biāo)高為19.972m，設(shè)計(jì)流水面標(biāo)高為20.047m，管底標(biāo)高為19.912m，現(xiàn)狀預(yù)留洞口無法滿足設(shè)計(jì)管道頂管要求，且沉井已無法下沉，CW92#沉井情況同CW94#沉井相似距設(shè)計(jì)標(biāo)高還有1.1m。

1）原因：CW94#在下沉過程中，在距離下沉到位0.8m的時(shí)候井底遇到整塊巖石阻礙下沉。且在下沉施工過程中遇到豐富的地下水，在采用降水和強(qiáng)排措施后效果仍不明顯，而且在沉井底部存在管涌現(xiàn)象，此種情況下沉井下沉開挖只能帶水作業(yè)，這樣導(dǎo)致沉井底部開挖深度無法得到較精確的控制[1]。

2）解決方案：

首先，使用長(zhǎng)臂挖機(jī)在井底超挖1m 深的基坑，在坑底設(shè)置3 個(gè)集水坑，即采用直徑500～600mm 的鋼筋混凝土管（管道底端進(jìn)行封堵），管道長(zhǎng)度為800mm，豎直放置在坑底作為集水坑。坑底剩余空間采用C15 水下素混凝土澆筑至與井壁搭接50cm。

其次，為了避免滲漏水，在井壁外側(cè)沉井刃腳與封底混凝土搭接部位設(shè)置隔水帷幕，隔水帷幕采用三排直徑600mm 的深層攪拌樁，樁間搭接法施工，相鄰樁間搭接300mm。攪拌樁施工范圍是頂管龍門洞頂部以上3m 至素封底混凝土底部以下3m（約8m 范圍）。為保證攪拌樁的質(zhì)量和效果，在施工前需要對(duì)沉井周邊進(jìn)行回填、夯實(shí)處理，回填材料采用不含圓礫和礫石的素土（必要時(shí)，需要進(jìn)行外購(gòu)?fù)练剑?/p>

再次，待封堵漿體達(dá)到一定強(qiáng)度后在設(shè)置的集水坑內(nèi)安裝水泵抽水，待封水抽干后對(duì)封底混凝進(jìn)行破碎，破碎范圍是管道位置和井中井位置（根據(jù)需要適當(dāng)擴(kuò)大），破碎至設(shè)計(jì)底板位置后制作井中井鋼筋混凝土底板。

最后，根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高位置放出龍門洞位置，重新進(jìn)行取孔；頂管施工完成后立即砌筑井中井；在井室砌筑完成后，對(duì)井中井和沉井之間的管道采用C15 混凝土包封處理，混凝土包封至管頂以上20cm。

3.2 問題2

1）原因：豐源路CW93#沉井下沉施工時(shí)，由于臨近河道，地下水量大，下沉施工只能帶水作業(yè)，作業(yè)時(shí)無法摸清沉井刃腳部位的情況，沉井下沉施工受阻，某部位被周邊擠密的圓礫土體卡住，無法繼續(xù)下沉，我方對(duì)沉井外側(cè)周邊進(jìn)行了開挖。進(jìn)行開挖后發(fā)現(xiàn)在刃腳底部位置出現(xiàn)涌水孔，涌水孔隨著時(shí)間增大，水量無法進(jìn)行抽除，直接影響施工。

2）解決方案：

（1）我方在CW93#沉井旁邊及CW93#、CW94#段沿線設(shè)置了10 口降水井，不間斷地抽取地下水，以降低地下水位。

（2）通過專業(yè)潛水員進(jìn)行水下摸查，查看無法下沉的原因，發(fā)現(xiàn)沉井西側(cè)和北側(cè)刃腳底部被地下圓礫土體擠密卡住。

（3）采用在沉井外側(cè)周邊設(shè)置拉森鋼板樁止水圍堰，鋼板樁的作用可以將擠密卡住沉井的圓礫土體振搗松開，又將大部分地下水隔在沉井外，這樣將具備了沉井開挖下沉的條件。鋼板樁長(zhǎng)度為12m，穿透地下卵石透水層，深入弱透水層。

（4）待沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，準(zhǔn)備對(duì)沉井進(jìn)行現(xiàn)狀封底施工，由于地下水量大，雖然拉森樁起到隔水作用，但是刃腳部位仍有涌水孔。現(xiàn)在在沉井周邊擠內(nèi)部采用素土進(jìn)行回填處理，同時(shí)在沉井底部進(jìn)行高壓旋噴樁施工，起到土體加固的作用，旋噴樁施工完成進(jìn)行抽水。然后，開挖至設(shè)計(jì)底板標(biāo)高位置，再?gòu)木撞捎媚孀鞣仓谂c現(xiàn)狀沉井刃腳搭接，護(hù)壁井井壁配筋采用沉井井壁配筋，最后澆筑封底混凝土和制作底板。

3.3 問題3

CW93#、CW94#頂管施工完成后，在管道閉水驗(yàn)收期間，CW93#發(fā)現(xiàn)部分微小的園礫通過管道與沉井龍門洞的縫隙，流入污水管道檢查井（井中井）內(nèi)，礫石堆積在檢查井厚度達(dá)到30cm，影響檢查井的正常使用。

1）原因：沉井龍門洞與管道之間的縫隙約為5cm，一般采用麻絲填縫，水泥砂漿抹面的施工方法進(jìn)行封閉。在圓礫層的地質(zhì)環(huán)境中，地下水位高，而在管道閉水驗(yàn)收期間，隨著管道內(nèi)不斷灌水和抽水，水位變化較快，造成沉井龍門洞內(nèi)外水位差和水壓力較大, 微小的圓礫透過縫隙進(jìn)入檢查井內(nèi)。

2）解決方案：

（1）在沉井龍門洞外側(cè)，采用高壓旋噴樁進(jìn)行地基加固施工，施工方法與具體布置形式如圖3 所示。通過高壓旋噴樁將沉井龍門洞外側(cè)的高3m,寬3m，厚1.5m 范圍內(nèi)的圓礫土體固化，且由于旋噴樁在施打水泥漿時(shí)存在一定的噴射壓力，可以使固化的土體與管道外壁之間緊密結(jié)合,如圖5 所示。

（2）為了增加沉井龍門洞洞口與管壁之間的密封性，在龍門洞沉井井壁的內(nèi)側(cè)、管道周圍使用鋼筋混凝土包封。混凝土的厚度為0.2m，寬度為0.6m，具體如圖6 所示。

圖5 頂管與沉井接口處地基加固處理詳圖

圖6 井壁內(nèi)側(cè)管周混凝土包封

4 結(jié)語

按照本文施工方法，將下沉存在困難的沉井完成封底，保障了頂管工作的順利進(jìn)行，按計(jì)劃完成了施工任務(wù)，為此類工程提供參考借鑒。