某沉井施工失败的原因总结

唐培连，钱 锋，陈 周

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

某沉井施工失败的原因总结

唐培连，钱 锋，陈 周

（中国石油天然气管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

某矩形沉井在施工过程中出现倾斜、涌土等不良现象，最终该沉井以失败告终。失败的原因是多方面的，设计、施工都存在不妥之处。文章从工程概况、施工中出现的问题以及处理措施等对该沉井失败的过程进行了介绍，并总结了经验。

矩形沉井；软土地基；沉井偏斜；施工

1 工程概况

某沉井平面为矩形结构 （见图1），南北方向长22m，东西方向宽8m，井深18.5m，壁厚为1m，中间采用四道横梁支撑。由于主体工程的需要，在沉井施工前，沿南侧井壁外侧向南侧打了4 m长深层搅拌桩进行地基处理。

该沉井施工所经过的地层为：地面以下5.4 m为淤泥质黏土，其余为淤泥质粉质黏土 （见表1）。

从表1中所列指标可以看出，该沉井所处的地层具有明显软土特征：含水量大于35%，且天然含水量高于液限，孔隙比大于1，液性指数大于1，饱和，承载力较低。

2 施工中出现的问题

该沉井采用三次浇注三次下沉来完成施工。第一次浇注9 m，下沉6.2 m；第二次浇注4.5 m，总下沉量为11 m；第三次浇注5 m，下沉到位。在第三次下沉过程中沉井结构出现问题且不可修复，工程最终失败。现总结一下沉井施工中出现的问题：

表1 地层物理力学性质指标

（1）偏斜。整个下沉过程中，南北两侧一直存在大的高差，最大时偏差超过1 m。南侧高，北侧低。虽然通过不均匀取土、南侧加配重、北侧加帽檐等措施，但效果并不理想 （见表2、图2）。

纠偏采用的主要方法是不平衡开挖。该工程中此法不但没有显著效果，而且由于过分采用不平衡开挖，导致在第二次下沉过程中井内南北两侧的土面高差达到6m。这在沉井施工中是不多见的，也是很危险的。不平衡开挖之所以失效，有两方面原因：南侧井壁刃脚落在了深层搅拌桩上，桩体强度高，且不易破除；软土与井壁间的摩擦力小，扰动后刃脚下土的承载力很低。因此北侧总是下沉得快，最后不得不在竖井北侧套井与井壁间隙内填充碎石，并在给南侧井壁增加配重后才把偏差调整至28cm。

（2）涌土。沉井下部所处地层为淤泥质粉质黏土，具有强触变性，施工中采用挖机配合吊斗作业出土。挖机在井内作业时，对地基土造成了扰动，使地基承载力迅速降低，四周土体从竖井中间隆起。

（3）刃脚处地基承载力偏低。整个沉井范围内的土在施工过程中一直处于反复扰动中，承载力低，很可能导致沉井下沉到设计标高时刹不住车，难以封底。

表2 沉井各阶段下沉中高差统计

3 处理措施

针对上述施工中的问题，决定优先进行抗隆起处理，然后再进行竖井下沉及纠偏施工。首先用高压旋喷桩土体改良工艺对竖井周围及内部土体进行加固。具体如下：

（1）井外桩位布置。竖井外设置两排高压旋喷桩作为支护桩，桩径600 mm，桩间距400 mm，桩深度控制在－5.2～－21.1m，即成桩范围在刃脚现状高程以上5m至刃脚设计高程以下8m。其中，在竖井东西两侧的北半部分搅拌桩斜向下打，偏斜角度5°，使刃脚以下的土体得到改良，以方便对沉井的纠偏。

（2）井内桩位布置。将桩打入第⑥层砂质粉土层，支护桩深入刃脚设计高程下8 m。根据抗隆起及复合地基的抗剪强度计算，共需施打高压旋喷桩的有效面积为79.2m2。井内外桩位布置如图3所示。

然而在地基处理完成后的继续取土施工过程中，沉井井壁突然断裂，导致工程失败。

4 经验总结

（1）工序。由于主体工程的需要，施工单位在沉井施工前沿南侧井壁外侧做了深层搅拌桩，且加固效果很好，形成了一根根的桩体。在沉井沉到搅拌桩位置时，刃脚落在了搅拌桩上，直接导致了很大的偏斜量。尽管采用各种办法来纠偏，但效果一直不理想。所以，当主体工程需要进行地基处理加固时，一定要在沉井施工结束后再进行。

（2）工法。施工前应根据设计文件充分了解土层的特性。本次施工采用挖机加吊斗取土的办法施工，对土体扰动过大，最终导致了大面积的涌土。在这种软土地基上建井，一定要对地质条件有充分的认识。当沉井较深时，可以根据下沉系数和下沉稳定系数的计算结果，采取开始排水施工，到达一定高程后就不排水的施工方法，来降低施工风险。

（3）应急预案。在这种软土地区建井，当施工中可能出现或出现异常情况时，可先改为不排水下沉再慢慢处理存在的问题是一个比较稳妥的方法。不排水法施工时有如下优点：可通过调节淹水深度使沉井重力控制在15～25 kN/m3，平衡了井外水头，不至于发生涌砂等不良现象，增加了刃脚下地基土的承载力。因此在不排水的情况下，即使在软土地区施工，涌土、突沉等问题都是可控的。

[1]段良策.沉井设计与施工［M］.上海：同济大学出版社，2006.

[2]葛春辉.钢筋混凝土沉井结构设计施工手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

[3]程文襄，康谷贻，颜德亘.混凝土结构原理［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4]汤伟，葛春辉.沉井设计若干问题讨论——沉井结构设计规程介绍［J］.特种结构，2003，20（4）：17-18.

[5]CECS137-2002，给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计规程［S］.

Reason Summary on Failed Construction of Rectangle Caisson

TANG Bei-lian（China Petroleum Pipeline Engineering Company， Ltd.,Langfang 065000,China）,QIAN Feng，CHEN Zhou

During the construction of one rectangle caisson,the caisson was inclining with soil gushing,at last the construction failed.The reasons causing the failure were various in design and construction,which were analyzed and summarized,including the engineering outline,construction problems and treatment measures.

rectangle caisson;soft soil foundation;caisson tilting;construction

TE4

B

1001－2206（2011）06－0045－02

唐培连 （1980-），男，山东潍坊人，工程师，2008年毕业于北京交通大学，硕士学位，主要从事管道穿跨越工程的设计工作。

2010-11-02