沉井施工對周邊環境影響的控制技術分析

胡 俊

（國網湖北送變電工程有限公司，湖北 武漢 430063）

隨著我國經濟的發展，不管是城市建設還是農村建設，基礎設施建設不斷完善，但是在完善基礎設施建設的同時，我們也要加強對環境的保護。在建設中，部分工程會對周邊環境造成較大的破壞，比如沉井下沉施工。沉井施工是深基礎工程和地下結構建筑物工程最常見的施工技術，在沉井施工中，會對周邊的環境造成影響，而且影響是無法避免的，只有通過相關的控制技術來減少對周邊環境的影響。針對沉井施工的地質情況，周邊環境的具體情況，施工人員要采用不同的施工方法和控制方法，來嚴格控制沉井施工對周邊環境造成的影響，從而減少環境損壞，加強對周邊環境的保護。

1 沉井施工對周邊環境的影響

沉井在下沉施工中，容易對周邊的環境造成影響，因為在進行沉井施工中，需要將沉井中心部位的泥土進行開挖，但是在開挖過程中周邊的泥土也會受到影響，比如地下水的滲透影響，從而隨著沉井的下沉而出現下沉現象，導致周邊的環境出現水土流失現象，進而造成較大的影響。沉井周邊的水土流失主要的方向是由下而上或者由近到遠，隨著沉井邊水土流失量的增加，最終會在沉井周邊形成一個凹地，從而造成地表下陷。而沉井周邊地表下陷程度會受到多種因素的影響，比如地下水水位的高低、土體的透水性、沉井的下沉深度等等。一般情況下，如果沉井的地下水位比較高，則其土體的導水性就越高，從而導致周邊土體的下沉深度越大。但是在實際施工，如果遇到特殊的情況，比如地下暗槽，也會對土體下沉的傾斜度造成影響。所以如果在沉井施工中，針對一些特殊情況沒有及時采取恰當的措施，不僅會對沉井施工造成影響，也會對周邊環境以及管線工程造成較大的影響，嚴重情況下還會導致周邊建筑物出現不均勻沉降，從而造成巨大的經濟人員損失。

2 減少沉井施工對周邊環境影響的施工技術

2.1 掏芯開挖下沉法

當前沉井施工的方法主要有兩種，分別是帶水下沉方法和不帶水下沉方法。關于沉井土方的開挖方法也有兩種，不同的開挖方法施工成本和施工速度不同，比如機械開挖的施工成本大，但是施工速度快；水力開挖施工成本小，但是施工速度慢。在實際施工中，施工人員需要結合現場情況來采取恰當的開挖方法和下沉方法，減少對周邊環境的影響。當前在沉井施工中，最常見的開挖下沉方法就是掏芯開挖下沉法，就是在沉井開挖中，其工作面是呈現出鍋底形狀，但是在開挖中必須保證周邊要保留有一定的土體，土體的厚度和高度都要符合防止滲流的標準，從而保證沉井在下沉時是依靠自身的重力，進而減少對周邊土體的影響。使用掏芯開挖下沉的方法可以避免井壁外側的土體出現滲漏現象，減少周邊土體的流失和下陷，做好對周邊環境的保護。采用掏芯開挖下沉法時，要加強土層透水性和下沉深度的控制，如果沉井的地下水位較高，而且土質是砂性，則所留置的土體厚度要大，而且挖土面和土臺之間的高度差要適當地縮小。采用掏芯開挖下沉法可以有效地減少沉井周邊的水土流失，但是沉井的下沉施工速度較慢，所需的施工時間較長。

2.2 帶水下沉法

在沉井施工中，也可以采用帶水下沉的方法，主要是針對地下水位的土方開挖，在開挖施工時，施工人員要保證沉井內的水位和地下水位之間的平衡性，減少井內外的水壓，從而減少對沉井周邊土體的影響，避免由于水壓作用而導致沉井出現滲流現象。因此，在沉井施工中，施工人員要做好對井內水位的控制，不能因為沉井地下水位較深，開挖難度大，而采用抽排的方式來降低井內水位。在施工中，如果沉井內的水位較低，就導致井內外出現水壓差，不僅對沉井的下沉和防滲造成影響，也會對周邊環境造成影響。要加強對沉井周邊環境的保護，在使用機械開挖時，要避免對刃腳土體進行開挖，因為這些土體對沉井外側的流失會起到阻流的作用。在采用實際沉井施工方法時，施工人員都要結合施工現場的情況來采取恰當的措施，可以單獨使用也可以靈活組合使用。

3 減少沉井施工對周邊環境影響的施工措施

3.1 加強對下沉速率的嚴格控制

由于沉井施工會對周邊環境造成較大的影響，還會造成較大的經濟和人員損失，因此做好沉井施工的控制十分重要。在施工中，施工人員要采取相關的措施來減少沉井對周邊環境的影響，減少對周邊建筑物的影響。施工人員要做好對沉井下沉速率的嚴格控制，因為沉井的下沉速率會對周邊土體的流失速度造成直接的影響，當沉井下沉速率較大時，周邊土體的流失速度就越大，就越容易造成土體的突發性變形，進而造成大面積的下陷，對周邊的環境和建筑物造成巨大的影響，因此施工人員必須要做好對沉井下沉速率的控制。

3.2 加強對變形的監測

為了減少沉井施工對周邊環境的影響，施工人員要做好對周邊土體變形的監測。因周邊土體在流失過程中會出現各種變形，所以施工人員需要在沉井周邊設置相應的監測點，專門做好土體的變形監測，幫助施工人員及時發現周邊土體的變形情況，從而為沉井下沉施工提供數據，保證沉井施工質量的同時，也做好對周邊環境的保護。

3.3 做好對沉井周邊環境的維護

施工人員在開展沉井下沉施工之前，需要對周邊做好維護工作。施工人員可以根據距離沉井的遠近以及周邊對象的重要性，來采取不同的維護方法，比如，施工人員要在沉井周邊做好高壓旋噴樁的施工，切實做好對周邊土體的保護。但是在采用高壓旋噴樁施工時，要做好對周邊建筑物和管線工程的保護，因此要結合施工現場情況，嚴格控制好樁和沉井之間的距離，在保護周邊環境的同時也要保證沉井下沉施工的正常開展。一般情況，當沉井周邊有已建的水管、燃氣管等，為了做好對這些管道的保護，應當選用高壓旋噴樁的保護方法。但是采用該方法進行周邊環境的維護，所需要的投入資金比較多，而且也存在較大的局限性，會影響周邊地表的水平位移，因此在進行高壓旋噴樁施工時，必須要保證施工質量，切實有效地提高其抗壓能力。

3.4 做好注漿阻流

沉井在施工過程中，如果遇到滲透通道，就容易出現大量冒砂的現象，此時施工人員要即刻停止施工，借助勘測工具來探測通道的具體情況，比如通道的走向、通道的范圍等，然后再使用注漿的方法阻止冒砂現象的發生，保證沉井的正常施工。使用注漿的方式來阻斷滲流通道，不僅可以防止冒砂現象的發生，也可以提高沉井周邊地表的堅固性，避免地表出現較為嚴重的坍塌。

3.5 做好沉井周邊陷坑的及時回填

在沉井施工中，會導致周邊土體都出現沉降的現象，而且沉井方向是由下而上、由近而遠的，因此施工人員必須要及時做好周邊陷坑的回填工作，減少地表的下陷情況，減少對水平位移的影響。此外，施工人員還要做好對沉井周邊的及時排水工作，因為積水會導致地表水和沉井之間出現滲流的現象，這樣的情況更容易引起地表出現下陷坍塌，因此做好周邊積水的排水工作十分重要。

4 沉井施工的監測方案

4.1 關于深層土體水平位移的監測

要減少沉井下沉施工對周邊環境的影響，減少對周邊環境造成的破壞，做好對周邊環境的監測十分重要，因此施工人員需要制定科學合理的監測方案。首先要做好深層土體水平位移的監測。在監測時，主要對沉井的地下水水位進行監測，對沉井周邊的土體水平位移進行監測，對周邊建筑物樁頂水平位移進行監測。因為沉井在施工過程中，周邊的土體無法避免出現土體的下陷和位移情況，施工人員需要借助監測來掌握周邊土體位移的范圍和大小，避免由于沉井下沉過快而造成周邊土體出現較大的位移，進而對周邊建筑物的基礎造成破壞。施工人員需要在沉井的兩條中軸線上設監測點，并且布置八個測斜孔，采用XB30 型的加速度式測斜儀來進行監測。

4.2 關于地下水位的監測

做好沉井地下水位的監測，是因為沉井在施工中出現的降水現象，周邊土體出現固結的情況，從而導致周邊土體出現水平位移，所以在出現降水時，施工人員必須要做好排水工作，并且做好地下水位的監測。一般情況下，施工人員可以采用SWJ8090 型鋼尺水位計來進行水位的監測，并在沉井的周邊設置四個監測孔，監測孔的位置需要設置在沉井的中軸線上，并且和沉井壁之間的距離要保持在10 米左右。關于地下水位的監測，需要進行動態監測，因此施工人員在上午和下午的時候都需要對地下水進行測量和記錄，及時掌握沉井周邊水位的變化情況。

4.3 關于樁頂水平位移的監測

做好周邊建筑物基礎樁頂水平位移的監測，主要是為了保護好周邊建筑物的穩定性和安全性。因為在沉井施工中，所出現地表下陷現象，會對周邊建筑物基礎和樁基造成不同程度的影響，比如會對樁基的頂端和底端造成位移影響，樁基出現損壞的情況，從而導致樁基承載力下降，對建筑物的穩定性造成影響，所以做好建筑物樁頂水平位移的監測至關重要。一般情況，施工人員需要選取周邊建筑物樁基的其中五條管樁進行監測，并且使用OTS612 型全站儀進行監測，監測時所使用的監測方法是后方交會法。

5 沉井施工對周邊環境影響的案例和防治分析

為了切實做好對沉井周邊環境的保護，需要通過案例分析來研究，從中探究更加實際有用的保護方法。

5.1 案例工程概況

該工程的沉井形狀為矩形，外壁結構是階梯形，沉井周邊有民宅緊靠，沉井結構的建筑高度約為20 米，在施工中，文件要求在沉井四周設置深層的攪拌樁，并且采用井管降水的方法，沉井的東側設置回灌井。該工程的土體表層內為雜填土，中間層范圍為粉土，底層為細砂。

5.2 案例發生經過

工程先進行帷幕施工，然后進行降水施工，在降水施工的第五天已經無法在井內進行抽水，部分沉井已經出現干水的情況。然后施工人員在土體表層刃腳基坑進行開挖，沉井在下沉時的澆筑次數為三次，下沉深度為16 米。工程在首節下沉2 米時，小型的挖掘機就無法正常行駛，而且出現多起陷機事件，造成挖掘機損壞，而且工程內的降水井已經無法持續進行地下水的抽取，許多沉井都出現干水情況。沉井所挖掘出來的土體濕度較大，無法及時清運，并且堆積在沉井周邊。隨著施工的繼續深入，帷幕內開始出現裂縫，程度不同，隨著沉井的持續下沉，和周邊民宅相鄰的地表也出現裂縫，并且周邊民宅屋墻也出現裂紋。針對該情況，經過專家小組論證，采取墻體加固的方法，但是隨著沉井的持續下沉，地表裂縫無法控制，四周地面下陷范圍不斷擴大，對周邊民宅的地基造成了影響，民宅屋墻出現開裂情況。最后，工程施工方決定先對危房村民進行轉移，然后進行施工，最后造成巨大的經濟損失。

本次案例發生主要原因是由于沉井下沉過程中對周邊土體造成巨大的破壞，導致土體出現變形以及失穩的情況。在沉井中，施工人員是借助沉井自重來對刃腳土體進行切割下沉，而井壁也會對周邊土體造成摩擦，從而造成摩擦下拉，最后刃腳的土層出現斷裂，導致沉井周邊地表下陷，造成無法挽救的損失。幸好該案例在施工中及時轉移村民，避免了人員傷害，但是造成了巨大的經濟損失，施工方需要承擔賠償責任。

5.3 案例的防治措施

因為在沉井施工中，周邊土體下陷的情況是無法避免的，施工人員只有做好對周邊土體下陷深度的控制，進而減少沉井施工對周邊環境的影響。一般情況，施工人員可以結合實際的沉井施工數據來劃定影響地表的范圍，然后對周邊影響地表范圍內的建筑物進行拆遷或者加固處理，進而起到保護的作用。在施工中，施工人員可以選用穩定性能好、強度高的圓形沉井，其中做好施工控制，保證施工質量，減少對周邊地表的影響。首先，施工人員需要合理劃定周邊地表的影響范圍。在劃定影響范圍時，可以采用相應的公式進行計算，比如，L＝Htan（45°-φ/2），但是該公式適用于圓形沉井。因此，在實際施工中，施工人員需要結合沉井土體的土質情況，沉井的下沉深度等來合理劃定影響范圍，然后再結合施工投入來對周邊建筑物進行恰當的措施。

其次，施工人員需要做好沉井結構的合理設計，一般情況，沉井結構主要有兩種，分別是圓形沉井和矩形沉井，兩者不僅形狀不同，優點也不同。圓形沉井的形狀對稱性較好，所以在下沉過程中不容易發生傾斜，因此在沉井施工中有著廣泛的應用。但是圓形沉井在下沉時，要做好周邊地表沉降的控制，選用的沉井應當保證其強度大，穩定性能好。最后，做好沉井下沉施工中的控制，在下沉施工時，施工人員應當遵守“以糾偏為主，下沉為輔”的原則，嚴格控制好沉井在下沉時的偏斜程度，進而減少對周邊土體的影響。在下沉過程中，沉井周邊不能有堆積物，特別堆積土，避免對沉井結構造成偏壓的影響。沉井在下沉過程中，要保證井壁外側的均勻性，在回填砂時，要保證回填的對稱性，從而更好地穩定周邊的土體，保證沉井的均勻下沉，加強對周邊環境的保護。

總而言之，隨著我國建筑工程的增多，沉井結構得到了廣泛的應用，比如在自來水工程、城市污水工程等都有廣泛的應用，但是沉井工程的施工會對周邊環境造成巨大的影響，因此做好沉井施工技術的控制至關重要。在進行沉井下沉施工時，必須要充分掌握施工現場的土質情況，掌握周邊環境的地面情況，特別是建筑物情況、管道情況，從而選擇合適的施工方案，保證施工質量的同時，也要減少對周邊環境的破壞。