软土地质沉井施工方法初探

邹静

摘要：沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载，因此适用于软土地基的施工。本文以某淤泥地质上的沉井工程为例，分析了其施工中的重要技术。

关键词：软土地质；沉井；施工技术

一、沉井施工技术概述

沉井是修建深基础和地下建筑物的一种施工方法，适用于淤泥质地基和砂性地基，其施工过程为：（1）在地面或地坑内制作开口钢筋混凝土井身；（2）待井身达到要求强度后，在井筒内分层挖土并将土运出；（3）沉井筒身借其自重或其他技术措施克服与土壁之间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉直至设计标高；（4）封底。

沉井尤其是钢筋混凝土沉井由于具有占地面积小，开挖土方量少，对临近构造物及附近地质条件影响小，且施工方便、工期短等特点，广泛地应用于工程实践，如桥梁、水闸、港口等工程中用于基础工程，市政工程中给、排水泵房，地下电厂，矿用竖井等。近年来也成为工业建筑物尤其是软土地下建筑物的主要基础类型。

根据外形不同，钢筋混凝土沉井分为方沉井和圆沉井。相对方沉井而言，圆沉井具有较好结构受力特性，刚度大，能承受较大的外荷载，配筋量小，因而应用较多。

二、软土地质沉井施工方法

（一）工程概述

红柳河特大桥中心里程DK433+994.9#墩位于红柳河河中，墩身高度32m，下层承台尺寸16.4×20.9×3m（长×宽×高），下层承台底设计高程为1315.85m，设计顶标高为1318.85，原地面高程为1324.96，开挖深度为9.5m，土质为粉砂土，承载力σ=220Kpa，20根Ф1.8m钻孔灌注桩基础，桩长64m。在对钢筋砼沉井方案进行了详细的技术经济比较后，按照安全可靠、经济合理、便于施工、保护环境的原则，选用矩形钢筋砼沉井施工方案。为减短工期，方便施工，设计沉井总高度为8.0m，采用分层法浇注C30砼，砼臂厚1.0m，内支撑采用Φ600mm圆钢管井字型支撑。

（二）施工技术

1、排水法下沉

下沉前，在沉井外壁刷冷底子油一道，涂热沥青两道。排水下沉时，采用机械配合人工进行挖土，先由井中央挖向四周，每层挖土厚0.4～0.5m，在刃脚处留1～1.5m台階。沿井壁每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削落台阶，每次削5～10cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。挖土时各井孔的土面高差一般不宜超过0.5m。

2、沉井清基

基底岩面应尽量整平，基底面高差应保证水下封底混凝土在刃脚下设计要求的最小厚度，并应尽量消除陡坎，提高水下混凝土灌注质量。清除泥砂、岩面残存物，局部残存的浮泥厚度不宜大于5cm，总面积不宜超过基底面积的5%。

封底前，即沉井下至设计标高后的位置偏差应符合以下规定：

（1）沉井底面中心和顶面中心各与其设计位置中心在平面纵横方向的偏差均不得大于沉井高度的1/50。

（2）沉井最大倾斜度不得大于24cm。

沉井清基完成后到封底前，井内水位应保持高于地下水位，并应尽量做好封底前的准备工作，争取尽快封底，以免基岩在水中浸泡时间过长，影响沉井基础的承载力。

（三）施工中的注意事项

1、测量控制与观测

在沉井外部地面及井壁顶面四周设置纵横十字中心控制线，水准基点，控制位置和标高。在井筒内按4或8等分标出垂直轴线各吊线锤一个，对准下部标板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直度偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当线锤与下部标板中线偏离25mm，或四周标高不一致时，即应起动纠偏程序。在标板上设刻度尺，以cm为最小单位，用水准仪来观测沉降，沉井下沉中应加强位置、垂直度和标高的观测，每班最少测两次，接近设计标高时应加强观测，每2小时1次，预防突沉、超挖。由专人定时、定仪器负责并做好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时通报并采取有效措施纠正，使偏差控制在允许范围内。

2、助沉纠偏

沉井下沉过程中，刃脚下产生地基反力，当沉井下沉系数小于设计下沉系数时，允许采用加载助沉，加载平台应符合重物堆放方便和结构安全等要求，重物堆放重心应根据施工组织设计规定，加载时加载范围内的其他工作应停止。沉井下沉到设计标高时应先卸载，卸下的重物应随卸随运，不应堆放在沉井边。沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达到允许值的1/4时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少挖”“沉少则多挖”的原则在开挖中纠偏。刃脚下挖土要逐步扩大，不能一次过量掏挖，不要通过大量挖土来纠偏。水或冲气方法纠正井体倾斜时，可在沉井偏高的一例在井壁外插入射水管或冲气管进行射水或冲气，减少井壁摩阻力。射水或冲气管亦可预埋设在井壁内适当位置，供纠偏时按照偏斜方法进行纠偏。用射水法纠偏后如留有射水孔宜用厚触变泥浆或砂土填满。井下沉过快时，在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力。

4、保护周围建构筑物的措施

沉井下沉对四周土体的破坏不可能完全避免，但可采取如下措施尽量减少坍陷范围：（1）最大沉井的下沉系数，在软土中下沉沉井时，可使沉井刃脚埋入土中1.5～3.0m，以阻碍土体从井外向井内涌入，这样对稳定井外的土体有利。（2）在粉、细砂土层中下沉沉井时，为避免产生管涌现象和流砂大量流入井内，关键在于降低沉井四周地下水位。本工程西围场河及市政配套道路的工程2#污水泵站沉井的主要措施是井管降水，从根本上截断井内地下水位的补给来源，所以十分强调在施沉中地下水位必须降到刃脚以下0.5米，在封底时地下水位要降到0.5～1米才能保证干封底浇筑混凝土，同时插入导管法施工。（3）在沉井四周如坍陷严重时，应及时进行回填，特别对四周不均匀坍陷更应注意，以免由于沉井四周土压力不均匀，而引起沉井发生过大的倾斜。（4）下沉坍陷范围内不允许堆载，如果有堆载会加剧坍陷。

5、允许偏差项目

沉井制作和下沉后的允许偏差及检验方法

2、检查数量：沉井的制作质量按浇筑段（节）内外各抽查1～5处；下沉后的质量按每座沉井检查。

参考文献：

[1]徐玉峰，杨建华.不同地质条件下竖井施工方法[J].施工技术，2009年1期.

[2]王虎.软弱地质条件下大直径钢壁沉井施工技术[J].上海铁道科技，2013年1期.