铁路立交桥泵井施工管理与安全质量监控

芮清勋 上海铁路局阜阳枢纽工程指挥部

1 工程概况

青阜线位于安徽省境内北部地区，东起淮北市青龙山，西至阜阳市，线路横跨安徽西北平原，沿线道口较多，为改善当地群众出行和铁路运输安全的需要，将既有平交道口改为下穿立交桥。立交桥的排水系统的核心工程是泵井。青阜线扩能改造一期工程小立交有21处，其中，17处设有泵井。泵井结构主要尺寸：泵井内径5 m，外径5.4 m；井壁厚上端0.4 m，下端 0.5 m；井深 9.58 m，底板厚0.45 m，刃脚高1.2 m。泵井施工一般采用沉井法施工。沉井施工方法有人工筑岛预制下沉法、土岛预制下沉法、陆上制作浮式沉井法。根据沿线的地质地貌青阜线泵井施工采用的是土岛预制下沉法。

2 土岛预制下沉法

2.1 特点

施工的工序可分为沉井制作、沉井下沉、沉井接高、沉井封底四大工序，施工简单，质量便于控制。施工中采用原地预制，井内开挖，不超挖；井内地下水采用内排水，无需井点降水；对周围固有土壤，临近建筑物、构筑物影响较小。

2.2 适用范围

由于采用井内开挖和井内排水施工方法，在施工过程中不会产生土方坍塌，水淹等安全隐患。它适用于房建工程的深基础、地下室、设备深基础等施工，在给排水工程施工中也经常用到。

2.3 工艺原理

沉井是钢筋混凝土制成的井筒构筑物，井壁下沉时的土压力和水压力随深度的增加而增大，因此沉井下设刃脚以利于下沉和封底，刃脚收阶成井壁。沉井施工时先制作后下沉，沉井借自身的自重，克服井壁与土层之间的摩阻力不断下沉，直至设计标高，井内余土由设于井旁的提升设备运出，地下水随沉井的不断下沉由设于井内的潜水泵抽出，最后沉井封底。

2.4 工艺要求

2.4.1 施工前的准备

沉井施工前，应根据沉井入土地层及基底持力层或岩面地质资料，制订下沉方案。

2.4.2 沉井施工程序

施工准备→测量放线→开挖基坑→砌筑砖基座→沉井制作→沉井下沉→底板混凝土浇筑→封底。

3 沉井制作

3.1 制作顺序

场地整平→放线→挖土2.5~3 m深→夯实基底→抄平放线→铺砂垫层→挖刃脚土模砌砖座→绑扎钢筋→支刃脚、井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模。

3.2 基坑开挖及场地排水

基坑开挖深度为2.5~3 m，基坑每边比沉井宽2 m，四周挖排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5 m，放坡为1:1.5~2，挖土采用1台反铲挖土机进行，配合人工修坡及平整坑底，挖出的土运到弃土场地堆放。基坑上自然地面进行使之有定向排水坡度的工作面，并开挖排水沟、集水井，以防地面水、雨水流入坑内，减小井内土壤的含水量。

3.3 地基处理

沉井制作时一般先挖土2.5~3 m深以减少下沉工程量，沉井制作前先对下挖土坑进行处理，以防地基不均匀下沉引起井身裂缝。处理方法采用砂、砂砾、碎石垫层。

3.4 刃脚支设

沉井制作下部刃脚的支设采用砖垫座。砖垫座砌筑为保证刃脚踏面的宽度和刃脚斜面的推力作用而做成宽高比为1：2台阶，砖座砌筑完毕后内壁用1：3水泥砂浆抹平。砖座顶部支出刃脚100 mm以供支模作为平台。

4 井壁制作

4.1 制作方式

沉井制作基坑比沉井宽2~3 m，四周设排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑低约0.5 m。由于沉井通常较深，一般采用分节制作，高度控制在3 m左右。

4.2 模板支设

沉井模板采用钢定型模或木定型模组装而成，每节模板的长度视井的总长而定成。采用木模时，外模靠混凝土一侧刨光，涂脱模剂两度，沿模板长度方向间隔1 m设一道肋模。模板支设时先支井内模，一次支到比施工缝高约100 mm处，竖缝处用方木支撑在内部脚手架上，外模亦一次支到施工缝略高100 mm处，竖缝亦用方木或脚手管杆与外脚手架紧固。模板支设时内设钢筋撑子以保证井壁的厚度，设钢筋对拉片以使外模稳固，模板支设过程中应进行垂直度、平整度校正。

4.3 钢筋绑扎

沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位，绑扎顺序为：先内后外，先由下至上。竖筋可一次绑好，水平筋分段绑扎，与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接，接头错开1/4，以保证钢筋位置和保护层正确。钢筋用挂线法控制垂直度，用水平仪控制水平度，用木恰卡尺控制间距，用水泥砂浆垫块控制保护层厚度。

4.4 混凝土浇筑

混凝土浇筑采用沿沉井周围搭设脚手架平台，用手推车运送混凝土至浇筑口均匀浇筑。

4.5 混凝土浇筑时注意的事项

（1）应将沉井分为若干段同时对称的浇筑，每层厚度300 mm，以避免造成地基不均匀下沉或倾斜；

（2）混凝土应一次连续浇筑，第一节混凝土强度达到70%后方可浇筑下一节；

（3）为使井壁达到抗渗要求，上下水平的接缝应凸形水平缝，水平缝处应冲洗凿毛处理后，再继续下一节浇筑，并在下一节浇筑前先浇一层水泥砂浆。

5 沉井下沉

在刃脚处砼达到设计强度的100%，上部砼达到75%后，开始沉井下沉挖土，井内土方采用人工开挖，每次取土深度为30~40 cm，自井的中部向四边对称取土，以保证沉井在下沉过程中，不出现倾斜。自井中取出的土方应堆放在离井3 m以外，避免因外部土的压力增大，使井发生倾斜，一轮下沉到位再进行下轮开挖下沉，在离设计深度20 cm左右应停止取土观察两天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井到达设计深度。

沉井下沉过程中应注意的问题：

（1）沉井下沉应连续下沉，尽量减少中途停顿时间，在下沉过程中应掌握土层情况，做好记录，并根据下沉快慢分析判断土层摩擦力与沉井重量关系。

（2）沉井下沉初期，应随时调整倾斜和位移。同时根据土质、沉井大小和入土深度等，控制井孔内除土深度和井孔间的土面高差。

（3）在不稳定的土层或砂土中下沉时，应保持井内外水位一定的高差，必要时可向井内补水。

（4）沉井施工时和下沉的过程中要密切注意附近线路、贯通线电杆以及立交箱身和挡墙的变化，如发生变化立即停止施工，待处理后再继续进行，确保安全。

（5）沉井发生位移和倾斜的原因一般有：取土不均匀、刃脚下土层软硬不均、刃脚被障碍物搁住、井内大量翻砂和外侧土压力不平衡等，当沉井发生位移和倾斜时应综合分析解决，纠正倾斜应适当，防止沉井向另侧倾斜。

6 沉井接高

（1）沉井接高前应先调平。接高时，井顶露出水面不应小于1.5 m，井顶露出地面不应小于0.5 m。接高上节沉井模板时，支撑不得直接支撑在地面上，并应考虑沉井因接高加重下沉时，模板支撑不致接触地面；

（2）应防止沉井在接高加重时突然下沉或倾斜，接高时应均匀加重；

（3）接高后的各节沉井中轴线应为一直线。

7 沉井封底

当沉井下沉至距设计标高0.1 m时，即停止井内抽水，使沉井依靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经过2~3 d下沉稳定，或经观测在8 h内累计下沉量不大于10 mm时，即可进行封底。

7.1 封底方法

采用内排水封底（干封底），将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛，对井底进行修整使成锅底形，由刃脚向井中心呈放射形挖排水沟，再在排水沟上填以卵石作成滤水暗沟，根据沉井内径的大小和涌水量设置多个或一个集水坑。在集水坑内设置一个抽水滤鼓（滤鼓顶面比底板顶面低约200 mm），将潜水泵置于滤鼓内排水以便铺一层150~500 mm厚碎石层，碎石层上浇一层厚约100 mm的混凝土垫层，待垫层达到50%强度后即可进行钢筋绑扎和混凝土浇筑，混凝土浇筑时由四周向中间推进。待混凝土达到70%强度后，对集水坑逐个停止抽水，逐个封堵。

7.2 集水坑封堵方法

将集水井中水抽干后潜水泵停止抽水，迅速倒入干硬性的混凝土进行封堵并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧(两法兰盘对接面涂防水油膏)，法兰盘上部再浇筑混凝土与底板顶面平齐。

8 监控与观测

分别在地面和沉井上设正交的四个观测控制点，发现沉井偏斜时，即进行纠正。

8.1 观测方法

观测方法见表1。

表1 观测方法

8.2 质量控制标准

（1）长、宽：±0.5%，且≯±12 cm；

（2）对角线：±1%；

（3）井壁厚：钢砼 ±1.5 cm；

（4）最大倾斜度：≯沉井高度的1/50；

（5）平面扭角允许偏差：1°。

8.3 安全监控的关键点

（1）在沉井中起吊土方时，起重中严禁超载，卷扬机操作人员无法直接观察起重物，要给井下挂钩人员配口哨一只，用哨声传信息。

（2）在沉井下沉时，沉井外的一切设备都要拆离井体1 m外，防止沉井下沉时侵入界限使平台倒塌和压坏。在井内壁处挂三至四根绳索为安全救护绳。在井内施工必须戴安全帽。在起重和放料斗时起重钩下方不能站人。开挖沉井刃脚，出土要对称，使井体平稳下降。施工人员身体不要贴在井体上，在刃脚施工时不能站在刃脚下施工。刃脚被卡住时用撬杆去撬动，严禁用手伸入刃脚搬移石块。

（3）沉井下降时遇大量流砂应进行处理后再施工。偶见流砂和严重涌水，危及人身安全时抓住井内壁绳索自救和呼唤急救。

（4）潜水泵应上挂绳索，对潜水泵移位时拖动绳索移位，严禁拉电缆移动潜水泵，以防电缆破裂漏电。

（5）沉井口要有防护，防止他人误落井内引起安全事故。

8.4 质量监控的关键点

（1）沉井中如预留孔洞，为防止下沉时泥土和地下水大量涌入井内，影响施工操作，或因每边重量不等重心偏移，使沉井产生倾斜，在下沉前应进行填塞封闭处理，使之下沉均匀。

（2）沉井下沉被搁置或悬挂，下沉很慢或不下沉时，可采取继续浇筑砼增加重量，或在井顶加载，或挖除刃脚下的土，或在井外壁装射水管冲刷井周围土，减少摩阻力等措施。

（3）沉井下沉如速度过快，可采用木垛在定位垫架处给以支撑，并重新调整挖土，在刃脚下挖土或部分挖土，或在沉井外壁间填粗糙材料。

（4）沉井下沉最易发生倾斜或位移，沉井下沉过程中应加强位置、垂度和标高的观测，每天至少观测两次，并做好记录和分析，发现倾斜或位移应及时纠正。当沉井垂直度出现歪斜超过允许限度，可采取在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少取土或不取土，待正位后再均匀取土，或在刃脚较低的一侧适当填砂、石块等，延缓下沉速度，或在井外深挖倾斜反面的土，回填到倾斜一面，增加倾斜面摩阻力等措施。

9 体会

泵井施工关键在于勤观察、勤记录，发现沉井位移或倾斜时要立即处置。