浅谈沉井施工在水文基础设施中的应用

左 超 王 田 宋延芝 李欣庆

河南黄河水文勘测设计院

因为水文测验工作的需要水文基础设施多数建在河流岸边，尤其是水位计台均滨水建设。选择合适的基础类型和施工方法，对于节省投资、保证质量显得格外重要，沉井施工可以作为其中的一种选择。

因为水文测验工作的需要水文基础设施多数建在河流岸边，尤其是水位计台均滨水建设。笔者在某工程设计中基础持力层落在了细砂层且水位较高，常规的支护或者放坡难以克服施工过程出现的流沙。考虑到水文设施工程量小，部分地区施工条件较差，中标单位技术力量较弱，综合上述条件将该处的基础形式设计成沉井基础。

沉井是在工作面上先行建造开口的钢筋混凝土筒身，待混凝土水化达到规定要求后，通过人挖或反铲挖土机在井筒内层层挖、运土，随着挖掘工作的进行，土面渐次下降，当沉井筒身自己的荷重大于结构与土体之间的摩擦力时就能自行下沉到达规定的设计标高的一种深基形式或者说地下工程的施工方法。高承载力、大刚度、高耐久、强抗渗、井筒内可以使用，还能应用于较大深度是其特点。而且施工不需要大型的器械，无论地下水位高低都能够动工，尤其是在多种地形地质条件下和场地局促条件下，更能发挥沉井施工的优点，此外其对紧靠的建、构筑物影响并不大。当井筒的平面尺寸相对比较大时，在井筒建造和下落过程，就能选择一些机械化施工，与常规的大开挖放坡比可以很大程度的缩减工程量，能够加快施工速度并且降低施工费用。

1 操作工艺

制作工艺流程见下图

下沉工艺流程见下图

2 注意事项

在软弱土体上不能直接作为胎模浇筑井筒，必须先使用砂、砂砾或碎石铺筑密实的垫层。当土体能承受上部施工荷载时，就可以通过一次全部浇筑完毕。但是对于井筒较高（≥12m）的井筒应先向下挖一定深度，通过这种方法可降低井筒的竖向悬臂高，从而能增加井筒稳定、防止倾斜。

在沉井井筒浇筑前可以往刃脚下先行放上砖垫座、木垫架。为保证刃脚起到切土导向作用，安设钢刃脚时必须要保证外侧与地面垂直。浇筑混凝土沉井刃脚及筒身时对称均匀、分段、连续进行，防止发生裂缝、倾斜。对于大井筒分节浇筑时，上节需要达到一定的强度等级，方能浇筑下节。浇筑的混凝土筒体其表观质量应光滑，致密。

3 沉井下沉

下沉前应查验已经浇筑好的井筒的表观质量，并通过核验有关岩土参数并通过计算判断能否下沉，应该采用的相应方法。会不会发生突沉。井筒下落前要抽除或者拆除刃脚下提前设置的垫架或砖垫座。逐一分别拉出来垫木后留下的部位要马上用砂、卵石或砾砂填塞。

对于小型沉井的可以不使用大型机械设备挖土，人工挖掘或者使用风动工具都较为方便。对于大型沉井，则可在井内用效率更高的小型反铲挖土机进行挖掘。挖土时须均匀、分层、对称地进行。开挖顺序是从井筒的中间位置向井筒周边开挖。然后沿沉井壁向刃脚方向逐层、对称、均匀的削薄土层。当刃脚挤破土体，井筒自重克服摩擦力下沉。

使用降水挖土下沉方法时，要布置排水沟、集水井，将其连接把地下水汇集在一起后通过水泵降水，随着井筒下沉，土面不断下降同步加深排水沟和集水井的深度。如果地质条件比较差，有发生流砂的情况，降低地下水位则可一起使用井点降水和明沟排水的方法。

井筒下沉过程中，外边的土体会随井筒的落下而与井筒之间形成空隙，此时如果在井筒的外边形成的土体空隙中填充砂土，就不仅降低井筒落下时土体的摩擦力，还能缩小后续的清淤工作。降雨频繁的时候，需要在填砂空隙的外边修黏土挡水坎，以防止降雨形成的地表水流入井筒外边的空隙，避免发生井筒外边的摩擦力降低而使井筒突然下沉或歪倒的现象。沉井下落时尤其是马上到设计规定的标高时，应加多观测的频次，避免井筒的下落超过规定的标高。沉井井筒下沉出现倾斜如果通过调整挖土还不能纠正时，可增大荷载，但若一边已落到规定高程而另一边没有沉到位的情况下，就应该使用旋转喷射高压水的工序来增加另一边的下沉量，帮助这一边的井筒及时下落，调整两边下沉的不均匀。挖出来的土方不得堆在井筒的井口附近应用吊斗吊出来运往附近的弃土场。

4 沉井封底

当沉井井筒下沉到设计标高时，不能马上浇筑混凝土封底，需经过一段时间的对沉降量观察。封底前应冲洗干净或打毛刃脚处新旧混凝土接触面，修整井底进行使之成锅底形。在沉井的中间位置设置集水井，从刃脚向集水井挖出发散的排水沟，用卵石灌入其中作成滤水盲沟，以此形成的地下水通道通过水泵抽抽走，且要保持地下水的水头低于井筒基底。封底首先要密铺碎石或卵石层，压实后接着再在其上浇灌振捣一层混凝土充当垫层，这样密实的构造层次才可以保证沉井井筒的稳固。本工程沉井较小，不涉及沉井井室的利用，所以能省去后续的防水层敷设和隔墙浇筑。

需要等到底板混凝土强度超过70%之后才可以暂停降水，暂停降水需要一个一个的停止，停止后要马上对沉井一个个的封堵。用泵抽出集水井中的水，同时向套管内灌注干硬性混凝土并振捣密实。

5 沉井的检验

作为下沉结构的沉井，下沉前应仔细查看钻孔后作出的相关岩土资料，准确了解地质情况是非常必要的。钻孔的布设按照下述规定进行。

沉井（箱）的施工应由具备相关施工经历，有经验的部门来承担。在沉井制作时均应进行的稳定计算及并制定相应措施。对于多次制作和下沉的沉井（箱），应验算下卧层的强度，且具有保持井筒稳定的方法以保证沉井接高过程的稳定。沉井封底主要分为排水封底和水下封底，当能保证沉井终沉时，沉井内没有出现管涌、涌土而且沉井停止时能够稳定，这样的情况就可以采用排水封底，如不能确保时就要选择水下封底。

沉井（箱）在开工前查验进场的钢筋、电焊条及焊接成形的钢筋半成品。如采用现场拌和混凝土，还必须对进场的水泥、砂石材料做检验。浇筑混凝土前，需要查验预埋件是否定位准确、模板是否密封严实、尺寸是否合适。下落前查验模板拆除后的表观质量。下沉过程中应做好检查、记录和验收。

对于沉井施工，只有切实掌握其关键工序才能更好的控制其施工质量。