浅谈沉井基础施工技术

■张景丽，康云健 ■.黄河交通学院，河南 焦作 454950;.河南方大建设工程管理有限公司，河南 郑州 450000

引言

沉井，是现代比较先进的建筑方式，它具有面积小、不污染环境、性价比高等优点，在工程建设中得到了广泛的应用。例如，在城市中会应用到大量的管线，这些管线需要设置许多检查井或者施工井，沉井施工技术就能极大地实现这种需要，它能经常避免开挖造成的负面影响，给施工带来便利。

1 沉井技术的原理

沉井的基础比较像一个筒状的结构，挖掘过程是从井内开始，挖到合适的深度之后，再使用混凝土进行封底，再对井壁和井孔进行施工，使质量达到建筑的要求，为建筑打下一个坚实的基础。沉井的基础可以建设的非常深，建筑的面积也可以比较大，机构的整体比较坚固，进而使得沉井的性能得到加强，由于它的面积较大，能够承载的压力也就随之增加，这种压力是垂直和水平都存在的，沉井还能起到档土和防水的作用，而且效果也比较明显，它的施工过程也比较简单。沉井施工技术的结构图如右:

图1 沉井构造图

2 沉井制作

(1)施工前的准备工作。首先，要对施工的现场的土地进行平整，土地平整的大小要超过沉井外围2 米左右的距离，在整平之后，在建筑的地方做划线处理，把位置做的更加精确，然后再申请验收，合格之后再施工。(2)设置垫木、立底节沉井模板和绑扎钢筋。①垫木施工的具体方法。首先是在现场撒上一层沙子，厚度大约在0.5m，这样做的目的是为了抽取垫木方便，然后在沙子上对称的铺一层垫木，然后在垫木的夹层之间再铺一层沙子，再根据之前的设计建造模型、浇筑混凝土，作为第一个底节沉井。②无垫木的施工方法。如果土地非常的平整，可以不使用垫木，直接在土地上进行施工就可以，这种方法就是先浇筑一层混凝土，厚度与井壁的厚度相同，混凝土在刃脚的下方，使地基不出现下沉。③土模施工方法。沉井的施工土地都是粘土，粘土也有好处，可以直接用来制作土模。土模有两种制作方法。第一种是填土内模:用粘土按照沉井的形状和尺来夯实，使得整个土模的稳定性得到提升，与原来的设计相统一。第二种是挖土内模:如果沉井的底部没有渗水，土层比较坚硬时，就使用这种方法，在刃脚的地方开始挖基槽，基槽成形时，土模就完成了。(3)混凝土的浇筑环节。混凝土的浇筑环节一定要注意几个问题，分别是浇筑的厚度要均匀、对称，混凝土的成分要统一，不能产生沉降和龟裂等情况，最好一次完成，不能反复施工。(4)模板和垫木的拆除。随着时间的推移，混凝土会逐渐变得坚固，当它的强度达到设计强度的25%以上时，就可以撤掉其中的模板，当它的强度达到设计强度的75%时，就可以撤掉井壁、底部和刃脚斜面的模板。当它的强度达到设计强度的100%时，就可以撤掉垫木。拆除顺序是:先拆除内部，再拆除外部，先拆短的垫木，再拆长的垫木，长的垫木要隔一根撤一根，对称拆除，如果拆除不方便，可以适当挖掘下面的土层。拆除垫木时要格外小心，最后四根是比较重要的，它们是定位垫木，一般是用红油漆涂刷的。

3 沉井的下沉

这个环节主要就是在沉井的下方和四周进行除土操作，除土的过程可以使用机械，也可以使用人工方法，来减小刃脚下方土层的正面阻力，同时，还可以减小四周的土层对沉井的外壁产生的摩擦力，让沉井依靠自己的重力下沉，下沉的施工措施主要包括:排水下沉、不排水下沉以及中心岛式下沉等方法。在陆地土层上方的下沉施工主要使用排水下沉法，主要依靠大型机械来挖掘，人工进行辅助配合，机械做垂直运输的排水明挖法施工，以及用水力机械来代替人工挖土的排水法下沉。还可以使用空气吸泥的方法，潜水员进行辅助配合，也可以使用大型机械进行挖掘，潜水员进行辅助配合。如果在河流中进行沉井作业，主要使用不排水法下沉法。由此可见，使用哪种方法进行下沉，主要取决于沉井所处的位置以及土层的质量。如果下沉的深度较深，面积较大，在下沉的后期，外壁的阻力逐渐增大，或者，由于沉井重力较小，导致沉井无法继续运行，这是非常严重的问题。在设计环节以及沉井制作的前期，就要考虑到这个问题，要在井壁的外侧设置泥浆润滑套，或者，在井壁的内侧安装滑道，使用高压射水或喷射压缩空气等方法来降低沉井外壁的阻力，以及在沉井的上部施加压力来帮助沉井下沉，使沉井能够顺利的下沉。

4 沉井的封底施工

(1)前期准备工作。首先，在沉井封底前，要将刃脚处凹槽内的污泥清理干净。其次，在井点降水条件下施工的沉井，在封底前应用大石块或其他砌块将刃脚斜面下垫实，同时要检查井点降水设备是否完好，保证可以连续抽水。采用触变泥浆护壁下沉的沉井，当下沉到设计的位置时，立即准备进行置换触变泥浆工作。再次，准备好封底时所需的各种材料和机具，以及制定出封底方案。当沉井下沉到设计标高前，应及时进行封底，若拖延时日，有可能发生条件变化，产生偏差，或有大量土体涌入井内等，给干封底带来很大的困难，因此，应抓紧做好封底的准备工作。最后，封底前，还应做好井内集水井筒，以便封底时预放在井底的一定位置，便于封底后抽除地下水之用。其深度、大小应满足水泵吸水要求。(2)干封底施工。一般先铺一层碎石，整平后，再浇筑素混凝土封底，浇筑混凝土时均需沿井壁四周向中央进行。素混凝土封底应一次浇筑，分格、分批、逐段、对称进行，不得中途停顿，避免产生施工缝而造成渗漏，浇筑封底混凝土时，不得堵塞集水井，保证井内排水工作能继续进行。素混凝土封底后表面要平整，当强度达到设计强度的25%以上时，才可以绑扎底板钢筋。

5 沉井的设计与计算环节

(1)设计程序:沉井作为整体深基础设计主要是根据上部结构特点、荷载大小以及水文、地质情况，结合沉井的构造要求及施工方法，拟定出沉井的平面尺寸，埋置深度，然后进行沉井基础的计算。(2)沉井的计算。沉井基础埋置深度在局部冲刷线以下仅数米时:可按浅基础设计计算规定，不考虑沉井周围土体对沉井的约束作用，按浅基础设计计算。

当沉井埋置较深时:需要考虑基础井壁外侧土体横向弹性抗力的影响按刚性桩计算内力和土抗力，同时应考虑井壁外侧接触面摩阻力，进行地基基础的承载力、变形和稳定性分析与验算。

沉井基础一般要求下沉到坚实的土层或岩层上，作为地下结构物，附加荷载相对较小，地基的强度和变形通常不存在问题。

沉井基底的地基强度验算应满足:F+G≤Rj+Rf

图2 井侧摩阻力分布假定

沉井底部地基土总反力Rj 等于该处土的承载力容许值fa 与支承面积A 的乘积，即:Rj=faA沉井侧壁与土接触面提供的抗力，可假定井壁外侧与土的摩阻力沿深度呈梯形分布，距地面5m 范围内按三角形分布，5m 以下为常数，如图2 所示，故总摩阻力为:Rf=U(h-2.5)q

6 结束语

综上所述，沉井技术作为一种先进便捷的现代化施工作业技术，在建筑施工方面发挥着重要的作用。然而，随着社会的发展以及建筑施工难度的增加，需要不断改进和完善沉井基础技术，为施工作业带来更大的方便，促进建筑工程质量的提高。

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