沉井施工過程中地表突沉、井底管涌處理及思考

一、工程及方案概述

某沉井井內徑12.5m，井深26m 。下沉前在距豎井外側5m設置一周止水帷幕，帷幕寬度1.3m，帷幕采用高壓旋噴+鉆孔灌漿相結合。粉土（粉質黏土與粉砂互層）及全風化泥質砂質層采用高壓旋噴帷幕止水，在強、中風化泥質砂質板巖層采用鉆孔灌漿帷幕止水。在豎井外側設置疏干降水井，坑內設置備用降水井輔助降水，下沉采用排水法施工。

二、工程地質情況簡要描述

接收豎井處地表為雜填土，自上而下依次為第四系全新統Q4al粘土、粉質粘土與粉砂互層，中元古代冷家溪期冷家溪群坪原組和小木坪組（Pt2lj）泥質砂質板巖。

（一）雜填土巖性特征

豎井地表為雜填土，厚約1.50～2.20m，層底高程23.13～23.91m，填土成分為粉質壤土摻雜磚渣和建筑垃圾等。

（二）粘土巖性特征

豎井上部為Q4al②-1粘土，可塑狀，局部為軟塑狀，粘粒含量高，厚4.80～6.30m，層底標高16.61～18.33m。土體天然抗剪強度建議值c=21.1KPa，Φ=9.6°，地基承載力建議值120KPa，具微透水性。

（三）淤泥質粉質粘土與粉砂互層巖性特征

豎井中部、下部②-2為淤泥質粉質粘土與粉砂互層，深灰色，軟塑狀，具薄層狀層理，粉質粘土單層厚度2～5mm，粉砂單層厚度小于1mm，層厚17.70～19.90m，底板高程-1.09～-1.57m。土體天然快剪強度建議值c=11.9KPa，Φ=7.1°，地基承載力建議值fk=100KPa，具弱～中等透水性。

（四）粉細砂巖、全風化巖、強風化巖、中風化巖、微風化巖性特征略。

三、工程水文情況描述

北岸溝渠較多，地表水排泄方式總體上以長江為最低排泄基準面，枯水期長江水位低，堤內大氣降水主要通過周邊溝渠向長江排泄，部分為水塘蓄積或下滲補給地下水;汛期，江水位高出堤內地表，大氣降水主要通過電排站排入長江。地下水按埋藏和滲流條件可分為覆蓋層孔隙潛水、孔隙承壓水、基巖裂隙水和脈狀地下水等。

四、沉井施工情況

2019年5月17日開始施工沉井井止水帷幕，2019年7月10日施工結束。高壓旋噴樁及袖閥管注漿28天芯樣檢測報告均滿足無側限抗壓強度1.0Mpa的要求，止水帷幕施工質量符合設計規范要求。之后開始沉井預制與下沉作業，情況正常。1月20日停工前，沉井內能夠無水作業，推斷停工前止水帷幕未失效。由于疫情影響，停工70天，疫情穩定后4月1日開始重新進行沉井施工。

根據測量數據在2020年1月19日至2020年4月9日沉井周圍監測沉降點數據均正常。在2020年4月10日監測點數據出現異常，沉井周圍15m范圍內地表發生不同程度沉降，上述情況發生后，施工方立即停止土方開挖、井外降水井及沉井內部抽排水，使用水位計測量井內出水量，9：45至10：06共計21分鐘，井內水位上升10cm、核計出水量12m3，經計算每小時出水量約為36m3。

根據地質勘測報告及實際開挖情況，目前所處地層為粉質粘土與粉砂互層，開挖下沉過程中土層發生擾動，沉井刃角外側及底部砂土向井內流動，初步判斷沉井內出現管涌現象（井內抽排水經沉淀后出現大量粉細砂可以佐證）。

從上面現場實際情況分析，停工前沉井內部剩余土體高度3m，復工后沉井內土體高度為4.5m，考慮停工期間自沉0.75m，比停工前井內土體升高0.75m，且土體上方積有大量水和淤泥，說明此時地層在滲流及內外水土壓力差的作用下已形成通路。后續現場開始正常挖土下沉施工，隨著沉井內部土體減少，增大土體流動趨勢，加速土體流失，地下水在孔隙中的流速增大，形成管涌。地層中的砂土細顆粒管涌至沉井內部，導致沉井周圍地層土體大量流失，上方粘土層失去承載力，地表發生突沉。

五、施工處理方案

處理方案主要由兩個部分組成：1、重建止水帷幕，2沉井剩余段采用不排水下沉施工

考慮原有底板墊層改為水下封底，需要重建帷幕+降水才能滿足。在原止水帷幕外側采用3排咬合旋噴樁（三重管）進行加固，與既有的袖閥管加固體豎向搭接2m，加固深度至全風化巖底部。沉井下沉方案改為不排水下沉作業，擬采用原沉井方案中不排水下沉預案，空氣吸泥下沉法施工。

六、思考

（一）止水帷幕的效果評估缺乏可靠的標準，目前對于攪拌樁和旋噴樁的質量檢驗與驗收主要是從其作為地基處理的承載樁角度做出的，作為止水帷幕的質量檢驗與驗收缺乏好的手段或評估方法。同時止水帷幕的時效性也缺乏相應的數據基礎與評估分析。

（二）不排水下沉與排水下沉的方案選擇缺乏相應的研究，這兩個方面可以作為進一步研究的方向。

作者簡介：周小波，197203，男，漢，湖北省天門市，碩士，副教授，橋隧施工技術方句。