浅谈大尺寸沉井下沉施工方法

茆文进

摘 要：结合六合经济开发区污水提升泵站的沉井下沉施工，详细介绍沉井排水下沉法，并阐述了对下沉过程的控制措施、采用的设备及施工中出现问题的处理方法。

关键词：大尺寸沉井 沉井下沉 施工工艺 排水下沉法 纠偏 干式封底

沉井施工法是修筑地下工程和深埋基础工程所采用的重要施工方法之一。沉井组成一般包括井筒、刃脚、隔墙、梁、底板等，其平面形状一般为圆形、矩形、椭圆形、菱形或其他不规则形状。在施工场地地下水位较高、涌水量较大或有地下承压水、流砂、软土等地质条件时，采用沉井施工是最为适宜的。

一、工程概况

六合经济开发区污水提升泵站，泵房设计流量为3万m3/d。设计使用年限为50年，结构安全等级为二级。其新建高位井是处理出水排放前的自流压力井，沉井平面呈“品”字形，沉井深度12.5m，9400mm×16400mm+

6500mm×8800mm，壁厚800mm，沉井高度12.5m，底板厚800mm。

施工場地位于滁河北岸，拟建场地原为村庄，现为道路用地，场地地貌单元为滁河河漫滩单元。沉井下沉经过土层①杂填土：密实度较差，含砖混废渣、植物根茎及块石，工程性质较差，层厚0.7～2.8m；②粉质粘土：软-流塑，中-高压缩性，工程性质较差，层厚0.7～1.5m；③粉土：稍～中密，中压缩性，工程性质一般，层厚0.7～8.5m；④淤泥质粉质粘土夹粉土：流塑，中-高压缩性，层厚较厚，该层土工程性质较差；⑤淤泥质粉质粘土：流塑，高压缩性，该层土工程性质较差，为场地主要软弱下卧层，层厚1.9～9.5m。

二、施工方法

沉井施工一般分为不排水下沉和排水下称两种施工施工方法，根据本工程设计要求，地质和地下水情况，本沉井采用排水下沉及干式封底施工方案。该方法可以在干燥的条件施工，冲土方便，容易控制均衡下沉，土层中的障碍物便于发现和清除，井筒下沉时一旦发生倾斜也容易纠正，而且封底的质量也可得到保证。本工程拟定方案：沉井分两次预制，一次整体下沉。在第一节砼强度达到100%的设计强度，二次部分达到75%的设计强度后进行下沉施工。

三、降水措施

根据现场实际情况，决定选择井外真空管井泵的降水方法。与其他降水方法相比，采用该方法降水不但施工方便、降水效果好，而且能有效防止粉土层可能发生的流砂或管涌等不良现象发生，以此保证沉井施工的安全和顺利进行。泵房外围布置8口Φ400mm的管井，距泵房外壁3m，管井深度为18m。泵房外围布置8口Φ400mm的管井，距泵房外壁3m，管井深度为18m。

四、沉井下沉

降水管井水位降到设计井底水位以下时，根据实际施工经验，一般降水一周后，即可进行沉井下沉工作。

1、拆除砖胎模和砼垫层

先将刃脚砖胎膜及底部砼垫层对角、对称、同步拆除，及时在挖除部位填砂夯实，以利于沉井稳定。

当素混凝土垫层敲拆后，沉井重心偏高，沉井井壁的四周无摩擦力，沉井的下沉量很大，掏挖刃脚下的砼垫层不均匀，将会成沉井很大的倾斜，所以在沉井冲土前，沉井的刃脚先采用人工全面同时分层掏挖，挖除的土方先集中在仓底中央，然后用吊车将砂土、砼垫层吊出井外，运至指定地点，由于初沉时沉井在砂中下沉，因此只要分层挖出井内泥砂，沉井便会逐渐下沉，初沉时，下沉速度控制在0.3～0.5m/日。让沉井逐渐下沉，使沉井刃脚埋在土层中，降低沉井重心。由于沉井在初期下沉过程中，下沉量较大，故采取挤土下沉。

2、沉井下沉的主要方法

取土时，按照“先中间，后四角，先锅底，后刃脚”的原则对称。先在每格中央用高压水枪冲出一个集水坑，将泥浆泵的吸泥管置于泥坑中央，然后用高压水枪由中央向四周开挖锅底，为防止突沉，造成很大的偏差，以及减少井外土的扰动坍塌，冲泥时先应在四周刃脚保留0.5-1.0m的土埂，当锅底开挖结束后，在粉质土中下沉时，沉井由于自重而下沉，会将刃脚下的土向中央挤；再继续开挖，沉井可持续下沉，如锅底形成后，此时不沉，可逐步均匀冲挖原先保留的土埂；首先冲除四角处的土埂，然后冲除四周土埂，最后冲除定位点处土埂，整个沉井对称开挖，尽量使格间高差不大于20cm，避免沉井过大的偏差，如此重复进行，使沉井逐步均匀下沉。遇有块石及杂物时，及时人工清理，用吊机吊出井外。

3、沉井下沉各阶段速度控制

1）沉井初沉阶段

即下沉深度0.3m内，为保证沉井形成稳定准确的下沉轨迹，此时缓慢下沉，速度严格控制在0.2-0.5m/d，刃脚高差20cm以内。

2）沉井中沉阶段

仍以缓慢为主，因沉井较高，应缓慢控制下沉，纠偏为主，保证下沉过程中缓慢下沉，防止出现突沉或倾斜等情况发生。

3）沉井终沉阶段

即距设计标高还有2.5m时，应减缓下沉速度，仍以纠偏为主，做到有偏必纠，速度宜在0.2～0.5m/d。由于本沉井穿越粉质粘土层，当下沉至设计标高还有2m时，停止下沉24小时，观测出预留沉降量后继续下沉至距设计标高还有50cm，再停止下沉观察24小时，根据连续观测得出的沉降量，严格控制沉井下沉标高，使沉井终沉达到设计要求。

4、沉井纠偏

1）筒体倾斜

沉井下沉过程中或下沉后，简体发生倾斜，使筒体中心线与刃脚中心线不重合，沉井垂直度出现歪斜，超过允许限度。

治理方法：① 在初沉阶段，一般可采取在刃脚较高部位的一侧加强冲土，在较低的一侧少冲土或回填砂石来纠正。② 在终沉阶段，一般可利用设在井外侧的射水管冲刷土体或采取井外射水来纠正倾斜。 ③ 在刃脚底的一侧加垫木楔，刃脚高的一侧多冲土。④ 在井口上端加偏心压载纠正，务使在沉井封底以前纠正达到合格。

2）偏移或扭位

沉井下沉过程中或下沉后，筒体轴线位置发生一个方向偏移（称为位移），或两个方向的偏移（称为扭位）。

治理方法：

位移纠正方法一般是控制沉并不再向位移方向倾斜，同时有意识地使沉井向位移相反方向倾斜，纠正倾斜后，使其伴随向位移相反方向产生一定位移纠正。如位移较大，也可有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直到刃脚处中心线与设计中心线位置吻合或接近时，再纠正倾斜，位移相应得到纠正。扭位可按纠正位移方法纠正，使倾斜方向对准沉井中心，然后纠正倾斜，扭位随之得到纠正。亦可先纠正一个方向的倾斜、位移，然后纠正另一个方向的倾斜、位移，几次倾斜方向纠正后，轴线即恢复到原位置。

5、沉井封底

当沉井下沉至距设计底标高30cm时，应停止井内挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近设计底标高，再经过2～3天的下沉稳定，即可进行沉井封底。沉井干封底的施工要点和主要技术措施如下述：

1）为防止井底渗水，先对井底进行修整使其形成锅底形状，再从刃脚向中心挖出放射形的排水沟，内填卵石成为排水暗沟，并在中间部位设1个集水井（深1m），井间用盲沟相互连通，井内插入?400mm、四周带孔眼的钢管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，然后用潜水泵排出，以此保证沉井内的地下水位低于基底面0.5m左右。

2） 封底砼浇筑要对称均匀，分格浇筑，先四周后中间。封底结束后，向井内注水到一定高度，从封底至砼达到强度设计值时，且沉井能满足抗浮要求时，方可将井内水抽除进行底板砼浇筑。

五、经验与体会

1、下沉中使用轻型水利机械。这种机械的配置主要是潜水泥浆泵、离心水泵和水枪、浮筒，施工工艺简单、成熟，既适用于排水下沉，经适当调整后亦可适用于不排水下沉，而且施工成本较低。

2、干式封底，井底内部设立积水井。虽然沉井周围设立了降水井，但是根据现场实际施工情况来看，沉井到位后，基坑底部总会渗水，甚至有产生涌砂的危险，所以施工时不能怕麻烦，必须在坑底设立集水井和排水盲沟，保证坑底积水顺利排水，这样不但能保证封底的的效果，还能减少后期底板渗漏产生的不必要的经济损失。