研究复杂条件下沉井施工工艺

廖乃军

福建一建集团有限公司（365000）

0 前言

当前的污水管道建设中，一般使用沉井顶管施工工艺。沉井顶管施工工艺具有施工简单、占地面积小、安全性高的特点而被广泛采用。但是在操作中，十分容易受到周围高大建筑物和复杂地质的影响，为施工带来较大的安全隐患。为了解决复杂地质带来的影响，采用高压旋喷桩使沉井周围形成封闭结构，将沉井的施工范围与周围土质隔绝开来，减少对施工的干扰，能够有效改善沉井施工对周围地面带来的沉降问题。

1 适用范围

沉井顶管施工工艺的适用范围较为广泛，主要适用于周围有高大建筑物，建筑物较为密集、地质复杂、土壤密度低、直立性差、地下水水位较高、地下有障碍物、施工难度较大的区域[1]。

2 施工的要点

2.1 桩位准备

先对施工地点的地理环境、 土质条件进行探测，然后平整施工范围内的地面，清除桩位地上、地下所有的障碍物。为下一步设置旋喷桩作好准备，对于地质土壤较差的地区需要用黏性较好的土壤填充。

2.2 测量定位

测定出旋喷桩的中心位置，做好标记，经复测确认无误后，对桩位进行保护，防止发生偏移。将桩机放置在合适的位置，尽量减小偏差，将偏差值控制在50 mm 之内。

2.3 安置钻机

在置顶施工点，准备好旋喷桩机，保证转盘对准作业地点孔位标记，调整钻机整体位置，让导向架尽量垂直于地面，最大误差不可超过1.5%。必须使用定位卡等工具进行校正，以确保桩机对准作业孔位，最大允许误差是50 mm。经计算和检测，在具体操作完成后应严格检测桩机的各项指标，包括检查管线状况、密封系统、管路是否畅通等[2]。

2.4 钻机工作

首先，在设备正式工作前进行检测和试运转，如钻机需要在地面进行试喷，在保证没有问题后才可以正式施工。其次，在钻孔的过程中要实时监控各项数据，包括钻孔的深度、方向等，与设计参数进行比较，保证钻机在设计的要求内进行工作。最后，由于地质复杂，土壤的坚硬程度不同，会使钻头受力不均，导致钻孔出现倾斜，偏离设计好的路径。为了避免这一现象的出现，需要在钻机的工作过程中检查钻杆的垂直度，将偏离度控制在允许的范围内。

2.5 注浆喷射

在钻孔符合要求后，将钻杆换为喷射注浆管，并深入到预设的深度。在将注浆管深入钻孔的过程中，为了能避免因水压过高出现边射水边深入的现象，一般在到达预定深度之前应将水压控制在10 MPa 以下。在到达预设深度以后，连接水泥浆泵，然后以旋喷的方式从下向上喷射，并且先将喷射压力和喷浆速度提到预设大小后再缓缓地提升喷射管。为了避免管道内含有水的影响，导致初期喷射水，底部泥浆少而影响质量，喷射管需要在底部旋转喷射10 s，确认喷出泥浆后再提升高度。同时，在旋喷提升的过程中，要定时记录喷射泥浆的数量、旋转速度、提升的快慢、喷浆的压力、进浆和回浆的比重等[3]。

2.6 复灌泥浆

高压泥浆喷射完成，待自然干燥凝结后，泥浆孔内水分蒸发，并且部分泥浆向孔壁缝隙渗透，使得泥浆体积回缩，浆面下降。为了保持孔内的泥浆，应该不间断的向孔内复注泥浆，直至浆面不再下降。

2.7 钻机移位

在旋喷结束以后，将钻头提出钻孔，立即进行清洗，然后移动位置，将钻机放置在下一个桩位，重复上述步骤，对下一根桩进行施工。

3 沉井施工步骤

3.1 挖掘基坑

将地面挖出大小为宽5 m 长、8 m 的坑，深度挖到地面下1 m，一定要将基坑范围内的障碍物和表层土清除干净，才能将制作出的工作井在使用时可以正常均匀下沉，先将工作井井区范围的障碍物与表层土挖出。在基坑建设完成后，要用粗砂分批次填满基坑，使用夯实工具夯实，确保基坑地面的承重能力。

3.2 垫层建造

垫层建造过程中，一定要因地适宜，依据不同的施工条件选择不同的建造方式。在施工过程中，采用的是垫架法。因为要将重量均匀地分部在基建上，只能通过使用垫架的方式。这样的方式不但不会导致不均匀下沉，还可以防止破裂。

3.3 工作井建造沉井模板

侧壁整体采用钢材建模，不符合钢材建模的部分使用木材建模。双面螺母螺丝的固定作用极强，可在建模过程中加以使用。

3.4 钢筋的使用和固定

在脚架建设完成后，钢筋通过平折斜角的方式固定，然后进行模板的加固。

3.5 混凝土浇筑

现场配比拌和混凝土进行浇筑，混凝土的坍塌程度要控制在9 cm 之内，整个浇筑过程的每一环都要严格控制。首先，由汽车吊将脚手架吊入浇筑作业的基坑，由人工建模。人工建模的细节处理决定整体模型的质量，所以在建模过程中，要注意对称布局下料。人工建模要使用插入式振捣棒，在使用振捣棒振捣过程中，为了保证质量及均匀程度，要在模板侧面开孔用于插入振捣棒。在浇筑过程完成后，要立即将侧面的孔洞封死。

3.6 下沉沉井

沉井的下沉是其他后续工作的重要基础，因此一定要保证下沉的顺利进行。沉井在下沉之前需要保证下沉系数和稳定性系数正常，在对斜面底模和混凝土垫层进行凿除的时候，要保证凿除同步均匀推进，因此一般采用风镐进行对称凿除，先凿除斜面底模，再凿除混凝土垫层。

3.7 沉井封底

在沉井下沉到设计的标高后，并且在8 h 后下沉不超过10 mm，即可确定沉井稳定，进行混凝土封底。控制基底层尽量平整，清除浮泥，防止在基底层和封底混凝土之间混入其他杂质，影响后续的坚固程度。

3.8 浇筑底板混凝土

在完成封底混凝土的浇筑后，等待封底混凝土达到强度要求，然后抽干沉井内的水，防止积水对封底混凝土带来较大的压力。在沉井内没有积水后就可以进行底板混凝土的浇筑，依照设计图纸进行钢筋绑扎，在浇筑混凝土完成后，先用机械进行振捣锤实，最后通过人工找平[4]。

4 工程案例

在武汉中央商务区排水出口项目的建设过程中，就采用了该工艺。2014年11 月该工程正式开工，沉井的建设数目就高达39 个。可是在实地勘测过程中发现，机场河箱涵的位置和预计位置产生了较大偏差。如果继续按照原计划执行，会对箱涵及周边无桩的老式房屋造成重大影响，存在较大安全隐患。面对这种情况，该项目使用旋喷桩支护的方式，取得较好的效果。

5 结语

随着建筑施工工艺的不断发展和进步，沉井施工工艺越来越完善。在复杂地质条件下进行沉井的施工工艺已经能够在保证周边建筑物安全的基础上，提高施工效率，还能够保证施工质量。这项技术全面推广开来，可以建造出更多质量有保障的市政构筑物设施。