沉井施工技術在市政工程中的應用研究

張 南

（中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設有限公司， 北京 101100）

1 工程概況

220kV永和（云紡）輸變電工程電纜通道土建工程是該工程項目的主要內容，昆明南二環電力專溝段也包含在其中，南二環與197號路交叉口到220kV永和（云紡）變西側電纜隧道是使用沉井施工的主要區域。南二環電力專溝縱斷面的具體情況見圖1。

圖1 南二環電力專溝縱斷面圖

2 沉井施工流程

（1）沉井分節原則：考慮井徑與井高的關系，重心不能太高，否則對抽墊及沉井下沉不利，會產生偏斜；同時考慮制作與施工方便，確保施工工期的要求，計劃每節高度為5m，具體根據地質情況等進行調整。

（2）根據以上原則，沉井分次制作、下沉，在沉井混凝土養護達到設計強度100%后開始抽墊下沉；在第一次下沉達到設計標準后，方可開展第二次下沉施工，以此類推，直到下沉施工完成；接著使用混凝土封底施工，最后澆筑底板混凝土。

（3）沉井下沉應綜合下沉速率、慣性動力、“鍋底”開挖大小及深度、工藝操作水平和地層埋深等因素確定施工方案。

3 沉井施工工藝技術

3.1 施工準備

（1）布置施工現場的供電和供水線路，同時鋪設好排水管和沉淀池。

（2）搜集、整理沉井施工區域的管線、建筑物等的結構類型、標高和位置等信息。

（3）以設計標高為基礎，平整施工區域四周的場地。

（4）對水文地質和工程地質等信息進行搜集和整理。

3.2 測量放線

（1）在布置井位控制樁時，要以監理部門和業主提供的信息為基礎，同時做好相關信息記錄工作，積極采取有效措施加以保護，防止出現任何的不良問題。

（2）在施工現場設置臨時水準點和引測施工時，要以監理部門和業主提供的信息為參考。

（3）在對基坑挖掘邊線進行放樣時，要以井位中樁為基礎。

（4）在設置中心位置控制樁和沉井軸線時，要以控制樁和測量結果為依據。

（5）設置沉降觀測點的過程中，不可以給原有建筑物造成任何的影響，確保觀測點不會給視線帶來影響。

（6）在沉井過程中，測量控制需要將下沉觀測點設置好，一旦沉井出現偏斜的情況，要及時采取措施予以處理。

3.3 刃腳施工

混凝土墊層和砂墊層是沉井施工的主要形式，在沉井刃腳中心線兩側均勻分布墊層。依據施工現場的具體情況來選擇砂墊層的壓實措施，一層施工完成以后，檢測滿足設計標準后，方可進行下一層施工，砂墊層不能出現水泡的情況；沉井刃腳處采用磚胎膜砌筑并用細石混凝土磨面壓光，并保證有足夠的強度，以增大沉井刃腳接觸面積。

3.4 井壁接高施工

（1）井壁接高主要施工順序：內、外架搭設→井壁內側模板安裝→鋼筋綁扎及埋件安裝→隱檢→井體外側模板安裝→固定模板和支撐→澆筑施工→養護與拆模。

（2）本次沉井接高施工為防止因地基承載力不夠，沉井刃腳下必須設置墊層及其他措施。本工程沉井刃腳處采用增加承墊木的方法，增大沉井刃腳接觸面積，承墊木尺寸為250mm×250mm×1000mm，在精準計算地基承載力以后，使其與沉井接高要求保持一致。

3.5 井體下沉施工

（1）出土順序由井體中心向外：從沉井的中間位置開始施工，慢慢的向四周拓展，挖土厚度保持在半米左右，順著刃腳四周要保留1.5m的土層。分批次完成外圈土施工，最終構成全刃腳支撐的大鍋底形狀，接著對沉井井壁開展挖掘施工，確保沉井在自身重量的作用下，保持著垂直、均勻下沉的狀態，按照上述程序完成所有施工任務，每次下沉深度不能大于500mm。

（2）將刃腳外土體控制好，確保沉井始終保持均勻的受力狀態，內部應力不會出現過于集中的情況。刃腳全支承沒有滿足下沉的標準時，在刃腳位置采取取土作業，使其循序漸進、層層剝離，確保對稱、均勻。

（3）在測量四角高差、偏位和下沉量時，需要使用光學儀和電測的方式，準確掌握下沉速度，一旦發現偏移問題，要立即處理，沉井的初始下沉要確保保持在下沉軌道上。

（4）及時觀測水位變化情況，防止出現涌砂或者是涌水的問題。

（5）采取布點監測的方法處理四周建筑物，積極采取有效措施處理沉井下沉施工過程中給四周環境造成的不良影響。

（6）沉井起沉施工的過程中，在敲拆墊木和墊層時，沉井中心出現偏高的問題時，沉井井壁不再有摩擦力存在，陳井下沉系數就會隨之增加，如果不能均勻的將刃腳下的磚石清理掉，就會使得沉井出現嚴重的傾斜問題。因此，在沉井挖掘施工以前，要采取全面、分層挖掘施工的辦法處理沉井刃腳，將挖出土方集中存在井底中間位置處，沉降緩慢的下沉，當刃腳埋入土層以后，使沉井的重心降到最佳位置。

3.6 沉井的糾偏

在下沉沉井時，經常會出現的問題有位置偏移或者是井體傾斜等，應立即分析原因，進行糾偏。

3.6.1 沉井傾斜糾偏

分析該現象原因，其主要包括：（1）刃腳位置處的土質軟硬程度不夠均勻；（2）未能及時回填夯實，抽除墊木分布不均勻，井外四周的回填土沒有采取措施均勻夯實；（3）挖土不夠均勻，沉井內土面出現了高低懸殊的高差；（4）刃腳下挖空過于嚴重，沉井下沉施工的過程中，容易產生傾斜的問題；（5）障礙物攔截了刃腳一側，沒有被及時發現；（6）在挖掘排水的過程中，出現了涌砂的問題；（7）井外有堆砌物或者是棄土，使得荷重不均勻，導致井壁出現了傾斜的問題。

對此，可采取的糾正傾斜方法主要包括以下6種：

（1）沉井四周挖土施工不夠科學或者是土質軟硬度不同，使得井體出現了傾斜的問題，在糾偏時使用的方法有：①挖土糾偏。采取措施調整挖土高差，做好沉井刃腳調節工作，使糾偏施工取得最佳的效果。②射水糾偏。在沉井下沉施工的過程中出現偏斜時，采取挖土糾偏措施以后，未能取得良好的效果，需要沿著下沉比較緩慢一側的沉井井體外側向四周射水，可使糾偏取得良好的效果。③增加局部荷載糾偏。在沉井施工過程中出現傾斜問題時，使用砂石或者是鐵塊向井體比較高的一側施加壓力，以此來完成糾偏施工[1-2]。

（2）回填夯實不及時或者是抽出墊木不及時，沉井外部的回填土夯實不夠均勻，采取同步、對稱、依次、分區將墊木抽掉，并使用砂礫或者砂石做好回填夯實施工。

（3）挖土不均勻時，會導致沉井內土面出現比較懸殊的高差，采取加強取土刃腳比較高的一側，刃腳比較低的一側盡量不采土或者是少量采土，在其恢復到正常狀態以后，繼續均勻分層采土。

（4）假如刃腳下部采土比較多，沉井在下沉的過程中會出現傾斜的問題，可以將石塊或者是砂石回填在刃腳比較低的一側，使其下沉速度變緩。

（5）障礙物在擋住刃腳一側時，就會導致井體出現傾斜的問題，在糾偏處理時，采取的主要措施有：①如果遇到了比較小的孤石，采取掏空四周的方法取出孤石；②如果遇到體積比較大的孤石，采取松動爆破或者是使用風動工具將其破碎成小的塊體，再逐一清理干凈。

（6）在挖掘排水時，一旦遇到涌砂的情況，采取的主要糾偏措施有：①降水，使井內外水頭差控制在1.0～2.0m；②盡量不要掏空刃腳位置，防止出現流砂涌入的問題；③快速經過流砂層，確保沉井及時的切入到土層中。

3.6.2 沉井位移糾偏

在井體下沉過程中出現位移的情況時，其主要的原因為傾斜所致，向井身傾斜一側下部施加壓力來糾正傾斜的問題，此時會出現位移的情況，向一側傾斜的次數和土質情況會給位移大小帶來直接的影響。對此，可采取糾正位移的方法有：

（1）控制沉井不再向偏移的方向傾斜，可在高側多挖土，低側少挖土的辦法糾正。

（2）終沉或其他階段的偏斜，可用井外射水或噴氣破壞高一側土層進行糾偏。

（3）有意使沉井向偏移的相反方向傾斜，經幾次糾偏后，即可恢復到正確位置。

（4）加強測量的檢查復核工作。

3.7 沉井封底及底板施工

為解決場地狹小，后續工作井端頭加固和增加止沉措施，制作最后一節沉井時，在側壁上澆筑擋土墻，擋土墻高度平地面，墻頂部預埋20mm厚的鋼板，焊接I16工字鋼止沉。工作井沉井頂板及擋土墻大樣圖如圖2。

圖2 工作井沉井頂板及擋土墻大樣圖

沉井下沉達到設計標高以后，在開展封底施工時，要確保沉井施工完成后的八小時之后的下沉量保持在1cm以內的范圍。

（1）將沉井鍋底的積水、雜質和浮泥全部清理干凈，使用清水清洗刃腳位置的井壁。

（2）向沉井鍋底中心處澆筑封底混凝土[3-4]。

（3）沉井底板澆筑：①墊層混凝土強度達到設計標準以后，方可澆筑底板鋼筋混凝土；②底板澆筑前先清理干凈封底混凝土表面，觀察沉井底部及刃腳部位的漏水情況，有漏水情況的采取措施堵漏；③以設計圖紙為依據，將底板鋼筋捆扎好，同時將墊塊保護層設置好；④預先鑿毛處理墻板與底板的連接位置，并使用清水清洗；⑤底板混凝土采取分段分層澆筑，混凝土布料均勻，嚴禁在一處下料，振動器每插一點應掌握好振搗時間。

4 沉井施工質量及保證措施

4.1 沉井標高控制

在控制沉井位置標高的過程中，將縱橫向的水準基點和十字中心控制點設置在井壁頂部四周位置以及沉井外部地面位置上。

4.2 質量標準

（1）沉井工程中間驗收應按以下各項進行，并填寫驗收記錄：①制作沉井場地的地基土質；②每節沉井的制作質量；③沉井穿墻管的制作和安裝質量；④制定預埋件和井壁預留孔洞的質量標準。

（2）沉井下沉后的允許偏差及檢驗方法的情況見表1所示。

表1 允許偏差及檢驗方法表

4.3 沉井下沉質量控制

（1）在下沉的過程中，井內除土施工要從中間位置開始，在向刃腳施工時，采取分層、對稱、均勻施工的策略，有效解決了沉井偏斜問題。

（2）將偏壓重和偏除土問題控制到最小的范圍之內，積極采取有效措施控制井孔間底面高差和井內除土深度。

（3）在下沉施工的過程中，及時掌控土層的具體變化情況，客觀的評價沉井與土壤阻力之間的關系，將下沉系數計算出來，使用高效的措施控制除土量和除土位置，確保沉井始終保持著平穩、均勻下沉的狀態[5-6]。

（4）在下沉時，要測量好位移、傾斜、下沉量和底面標高等信息。及時將沉井出現的偏斜控制好，將沉井四周的地面開裂和塌陷信息記錄全，便于采取措施處理。

（5）以招標文件為依據來處理棄土位置，棄土不能堆積在沉井四周，防止給沉井造成不良的影響。

（6）沉井下沉達到預定標高位置時，及時的完成接高施工。對除土部位給予高度的關注，防止沉井出現任何的偏斜問題。

（7）沉井下沉施工達到設計標高2m的位置時，及時控制井內的除土量，防止沉井出現任何的偏差。

5 結束語

在市政工程施工的過程中，沉井施工技術發揮了積極的促進作用，隨著施工技術的不斷優化和升級，其使用范圍變得越來越廣泛。本文詳細的分析了220kV永和（云紡）輸變電工程電纜通道土建工程中使用沉井施工技術的具體情況，徹底的解決了沉井施工中常見的問題，為今后同類型工程施工夯實了基礎。