沉井施工重难点控制

于延军

（中铁二十四局集团江苏工程有限公司，江苏 南京 210000）

钢筋混凝土沉井的施工程序：先整平施工场地，现场预制一个钢筋混凝土沉井，然后从中间向四周分层不间断挖土，施工土方放置在规划的取弃土场。下沉到设计标高后，进行内部加固封底处理。

沉井施工技术的优点：技术成熟、开挖少，对周边土体及建筑物扰动少，在基坑较深的情况下整体性和稳定性更好，能承受较大的荷载。

文章以连云港市饮用水输水工程蔷薇湖输水泵站工程取水口吸水井为研究对象，分析沉井施工重难点及沉井下沉纠偏施工等。

1 工程概况

1.1 沉井概况

蔷薇湖输水泵站工程吸水井采用排水下沉的方法施工，施工场地标高为3.0 m，沉井设计起沉标高为1.2 m，标高1.5 m，以上部分待沉井底板浇筑且顶管工程结束后施工，井顶活荷载标准值4.0 kN/m2，沉井兼做顶管工作井。

吸水井结构设计为矩形钢筋混凝土沉井结构，沉井周边止水帷幕和顶管进出洞口土体加固采用φ850@600三轴水泥搅拌桩。

沉井外边尺寸为42.4 m×17.5 m，沉井-11.4～-9.9 m范围外墙厚为1.4 m，-11.4～-3 m范围外墙厚为1.1 m，-3～2.5 m范围外墙厚为0.9 m，沉井顶部的设计标高为2.5 m，沉井刃脚底的设计标高为-12.4 m，沉井结构总高14.9 m（ 含刃脚）。

1.2 地质分析

蔷薇湖输水泵站工程吸水井周边环境条件复杂，实际下沉深度为13.6 m，地层岩性主要为素填土、淤泥、淤泥质黏土夹粉砂及粉质黏土。沉井施工过程中受到地下水浮力影响，会对沉井下沉带来困难。

2 沉井施工控制难点

2.1 多箱室沉井均匀下沉倾斜

吸水井沉井共计10个箱室，井壁外侧60 cm为85 cm水泥搅拌桩止水帷幕，沉井下沉四脚高差≤1.5%～2.0%L （L为设计沉井长度），沉井下沉中心位移≤1.5%H （H为设计沉井高度）[1]，对沉井施工过程中下沉要求高，尤其多箱室整体下沉，刃脚下面分层均匀掏土比较难以控制，沉井比较容易产生倾斜，偏差过大会与止水帷幕碰撞导致下沉困难及止水效果减弱。

2.2 沉井下沉困难

沉井下沉穿越粉质黏土层，下沉过程中井壁与外侧土层间的摩擦力过大，导致沉井无法下沉。此时应及时对沉井进行适当的配重、及时抽水减小浮力避免水下下沉、井壁外层灌注泥浆等。

3 沉井下沉计算

（1） 沉井自重计算：

吸水井沉井自重G=76 061 kN；

（2） 摩阻力计算：

注浆前f摩1=μ1A=63 877 kN ；f摩2=μ2A=10 398 kN ；

A为井外壁面积，μ为井壁与外侧土层间的摩擦力 （外壁注浆μ=7 kN /m2，实际摩擦阻力加权平均值μ=43 kN /m2）；

（3） 刃脚反力计算：

[f]为地基容许承载力，吸水井设计标高底层土层为粉质黏土，地基承担荷载力[f]=200 kPa；S为刃脚的底面积；

（4） 沉井所受浮力：

有水阶段F浮=V×μ水=100 912 kN；

V为沉井浸没体积，μ水为水密度；

（5） 下沉验算 ：

当沉井下沉时，计算取刃脚以下土层被挖空无反力，此时R反=0。

则下沉系数：

（无水下沉，F浮=0），满足下沉要求。

当沉井处于下沉到位状态时，由于停止挖土，刃脚底面土体成稳定状态，此时：

则稳定系数：

（无水下沉，F浮=0），满足最终沉降整体和局部稳定要求。

（6） 沉井抗浮动计算：

封底完成后，

满足抗浮动要求。

4 吸水井下沉困难解决措施

4.1 原因分析

（1） 土层地质发生变化，侧向土体对沉井摩阻力增大，井壁整体承受竖向阻力超过了沉井主体结构的重力。

（2） 沉井刃脚宽度为90 cm，设计宽度过大，实际受摩阻面积过大，产生的下沉阻力过大，影响沉井下沉。

（3） 刃脚底部土层局部存在块石、含砾黏土等障碍物，导致沉井局部无法下沉或刃脚被砂砾挤实导致沉井刃脚受压无法下沉。

（4） 沉井下沉遇阻，无处理措施或处理措施失效。

（5） 沉井下沉中断过长，在粉质黏土层中停留时间过长，导致土体性质变化而使下沉受阻。

4.2 助沉措施

（1） 沉井施工前对竹胶板进行表面刷脱模剂处理，保证沉井井壁光滑，博班加工安装时做到拼缝严密，确保拼缝规则。

（2） 当沉井下沉困难时可采用配重法施工，即利用沉井顶面横梁、隔墙铺设作业平台，平台堆载沙袋、混凝土预制块等重物，增加沉井自重。

（3） 沉井施工穿越软黏性土层时，如文章参考的吸水井下沉系数1.19，下沉系数低，施工过程中应全时段同步开挖下沉，尽量减少下沉时间。

（4） 沉井下沉过程中常用的一种辅助下沉方式就是射水法，它的主要工作方式是在井室内对称预埋多道射水管，预埋设水管的外侧安装一个喇叭状的射水嘴，射水嘴应紧贴井壁防止损坏，当沉井下沉遇阻停止下沉或下沉缓慢时，在沉井四周高压喷水，润滑沉井外壁接触面，使沉井顺利下沉。

（5） 注浆法也是沉井下沉过程中常用的一种辅助下沉方式，在井室内的对称预埋泥浆套管，当沉井施工下沉受阻时，注浆机在沉井外侧四周填充泥浆润滑沉井外壁，减小侧向摩阻系数，使沉井顺利下沉。

5 沉井纠偏

5.1 原因分析

（1） 沉井井壁施工，立模时表面平整度未控制精确，导致混凝土井壁本身偏斜。

（2） 地基处理不到位，导致沉井浇筑过程中地基不均匀沉井，沉井主体倾斜或变形。

（3） 沉井下沉过程中挖土出现不均匀或地层土质软硬不均匀导致偏斜。

（4） 沉井开挖过程中井外侧临时堆土不当，造成土体压力差产生偏斜。

（5） 沉井底部的局部遇到块石、含砾黏土等障碍物等，引起沉井偏斜。

5.2 纠正措施

（1） 施工前沉井地基必须按照设计方案要求处理，场地整平压实要求高标准，并进行地基承载力试验。场地四周标高控制精确，减少测量误差带来的影响。

（2） 均匀下沉，施工过程中不得超挖，应对井壁四周均匀挖土，当发生不均匀沉降时，沉降慢侧多挖，沉降快侧少挖。

（3） 施加不对称侧向力也是纠正沉井偏斜的一种常用办法，井壁顶部不对称压重、井壁四周不对称射水、不对称注浆也是克服沉井偏斜的重要措施。

（4） 下沉过程中，遇到树根、石头阻挡要求探查并清除，在挖机无法处理的情况下可采用破碎机及时进行破碎处理，破碎完成后及时清理挖除。

（5） 开挖顺序应根据不同土壤条件及时调整。分层开挖，均匀开挖，保证下沉均匀。

①对松软土质，直接开挖井室内部土层，后开挖隔墙土层，最后保留外侧井壁土堤，使沉井依靠自身重力挤压松软土下沉；

②对稍密的土层，沉降受到侧摩阻力大，可从沉井中间向四周分层均匀开挖，保证下沉均匀；

③当遇到土质软硬不均的时候，应先挖硬的一侧，后挖软的一侧；

④对流砂层只挖中间不挖四周，防止沙涌；

⑤当遇到坚硬土层，可分段掏空刃脚，并随即回填砂砾，待最后开挖完成后，可分层逐步挖去回填填料，使其均匀下沉。

⑥沉井倾斜如受地下水方向影响时，先挖背水方面的土，后挖迎水方向的土。

（6） 沉井四周严禁堆土，挖出的土方及时外运，如施工现场条件不允许，挖出土方应倒运至离井壁四周影响范围之外处，且四周均匀堆放。

（7） 开挖下沉保证定时定点监测位移及沉降量，保证施工质量可控。

6 结语

沉井施工作为一种经典的深基坑作业方式，其技术成熟、安全性高、适用性强、经济性好。结合现代科学的进步和建筑施工信息化，沉井施工定能有质量优化并有更广泛的适用范围。