“中心岛下沉”沉井技术在工程实例中的施工应用

徐士征 （安徽省路港工程有限责任公司，安徽 合肥 230011）

1 工程概况

某上跨高速公路桥项目位于明光市东部，道路全长约1.22km。其中实施桥梁全长715.9m，设计桥梁跨径：2（3m×30m）现浇箱梁＋2×135m独塔斜拉桥+2×30m现浇箱梁 +（33m+46m+33m）现浇箱梁＋3×30m现浇箱梁，桥梁主桥全宽36m，引桥全宽24.5m，项目分别上跨创业大道、宁洛高速、平安路。

其中顶管及地埋管工程主要分布三个部分，分别在嘉山大道与创业大道交口顶管段、下穿高速公路顶管段、下穿安平路顶管段，井体均为钢筋混凝土结构，内径5.5m，井壁厚550mm，抗渗等级P6，地质从上至下分别是素填土、砾质黏土，地下水位距地面约1m左右，其中9#沉井临近宁洛高速坡脚1.5m，施工深度6m。高速车流量大，重载车辆多，考虑9#接受井地质环境与区域位置限制等因素，避免地下水变化带来对高速及管线影响，将地表沉降及位移减小到最低，采用“中心岛下沉”方法施工。

2 技术原理及特点

“中心岛下沉”沉井技术是在不排水下沉工艺基础上进行了优化改进。其施工时亦不排水，先采用小型钻吸机沿着沉井内侧壁，开挖出小型沟槽，开挖时同时向槽内注入泥浆，使沉井内外壁均处于泥浆护壁槽内，并使槽内泥浆保持在一定的高度（高于地下水位），以保证槽内土体的稳定，随着沟槽的开挖加深，根据沉井底部受力缓缓下沉，下沉前对沉井设计标高用红漆划线，当下沉到设计位置后，置换固化掉沉井外侧的泥浆，并将刀脚斜面和踏面下的土加固，使沉井符合稳定标准，然后利用长臂挖掘机开挖沉井内土方，开挖结束后浇筑沉井底板混凝土进行封底，最后浇筑后续的沉井内侧结构。

工程概况图

“中心岛下沉”沉井技术，可以有效保证沉井四周区域的地面沉降，控制在10cm之内，可有效保护市政工程中附近管线、建筑物的安全。

3 施工工艺流程

施工准备→沉井基础开挖→基坑铺筑→第一节沉井制作→下沉→接高→下沉→开挖中心岛→清理基底→水下混凝土封底→浇筑底板

4 工艺控制要点

①施工准备。本文背景上跨高速公路桥工程实例采用发动机发电，施工前做好供电、供水、临时道路、材料供应、技术论证等准备工作，并采用物探仪对现场地下管线进行探测，提前对影响施工的杆线管道进行迁移，采用GPS对沉井与高速坡脚距离进行测量放样。

②沉井基础开挖。开挖前对沉井施工区域进行整平，对沉井中心及沉井外壁四个角点坐标进行复核验算，经项目技术负责人确认后现场放样，基坑底面尺寸沿结构外壁放宽50cm，并撒上石灰线，基坑开挖深度1m，以石灰线尺寸按1:1放坡至原地面标高，以作为立模板、绑扎钢筋、搭设平台等作用。基坑开挖以机械开挖为主，人工开挖为辅，保证基底平整，挖弃土方按要求运输至弃土场。

③基坑铺筑。基坑底经人工平整后，铺设20cm厚级配碎石垫层，级配碎石垫层比刃脚宽度放宽50cm铺设，共计宽度1.25m，并采用小型夯实机夯实整平；然后再铺筑10cm粗砂垫层，并用平板和小型夯实机平整、压实。最后沿刃脚四周浇筑厚80cm、宽20cm素混凝土垫层带。

④沉井制作。沉井采取分节现场浇筑，分节原则：第一节为刃角部分（洞口以下30cm），第二节为高度3m（即洞口上下各30cm），第三节以上分节长度直至井顶。根据要求计算并确定第一节沉井的高度，在素砼垫层带上再铺设一层隔离层，然后搭立内模板和满堂内脚手架、绑扎钢筋、立外模板和外脚手架、浇筑混凝土。当井体混凝土达到设计要求强度时，依次同步抽除承垫木，并立即用砂将刃脚下部填实，最后将用于定位的垫木抽除。

⑤沉井过程下沉。沉井的下沉根据本工程实例地下水位在1m左右的实际情况，采用中心岛下沉方法。下沉时采用小型钻吸机沿着沉井内侧壁开挖出小型沟槽，沟槽的宽度应根据土体的稳定、地下水位高度、沉井结构设计等综合因素进行施工。开挖时同时向槽内同步注入一定比例的泥浆，使沉井内外壁均处于泥浆护壁槽内，并使槽内泥浆保持在一定的高度（高于地下水位），以保证槽内土体的稳定。内槽开挖应对称挖土，使沉井均匀垂直下沉，施工中可以配以高压射水松土或进行适当排水下沉。随着沟槽的开挖加深，沉井在泥浆润滑作用下，依靠自重逐渐下沉，沉井下沉到设计标高后，将井壁外侧的泥浆置换固化，并将刀脚斜面和踏面下的土加固，也可沟槽初步封底加固，使沉井达到稳定要求。

⑥沉井接高。制作第二节沉井进行接高。主要是在第一节沉井完成设计标高的下沉基础上，停止开挖土方，然后用砂回填至沉井井壁外侧50cm，开始制作第二节沉井。

⑦中心岛开挖。沉井稳定后，采用伸缩臂挖掘机或抓斗机挖掘，开挖出的弃土用自卸车弃运至指定弃土场，土方开挖过程中应对井内水位和高速路基进行观测，及时对井内进行补水，以防沉井周围的地面沉降。

⑧沉井封底。封底前对沉井基础底进行检查，基础底应无浮泥，整平，应对井壁的隔墙、刃脚与沉井封底混凝土的接触面处的污泥、松散混凝土清理干净。按要求对沉井及四周进行沉降监控，满足要求后进行封底。混凝土浇筑应对称两个点，一次浇筑完成。

5 质量安全保障措施

①严格把关好原材料及加工、浇筑关，对水泥、黄砂、碎石、钢筋等原材料必须经各性能测试合格后方能使用，材料堆放必须整齐，并有遮盖措施；

②沉井在制作前应对模板清洗干净，拼装过程整齐平顺，接缝密实，浇筑完成保证沉井尺寸准确、对角线距离相等之内；

③充分利用测量机具保证沉井在浇筑、下沉等各阶段时期，加强平面位置、垂直度和标高（沉降值）的观测，保证外形尺寸、中心位移、高程处于规范允许偏差范围；

④沉井施工前，两侧应用彩钢板设置防护栏、安全标志、警示牌、警示灯等安全措施；

⑤机械开挖作业时，作业范围内不得进行其他作业，开挖时应注意高速路基的变化，出现裂缝或部分坍塌现象时，要立即停止作业，必要时回填开挖井。

⑥沉井水下混凝土封底时，工作平台应搭设牢固，导管及平台周围应有栏杆。平台的荷载除考虑人员、机具重量外，还应考虑漏斗和导管堵塞后，装满混凝土时的悬吊重量。

6 结束语

在市政工程沉井施工时，工艺的选择一定要与场地的水文地质和工程地质条件相结合，与周围环境相匹配，本工地案例通过“中心岛法”下沉技术的应用，圆满完成了沉井施工任务，并有效控制了沉井四周道路的沉降与位移，保障了道路交通的正常运行与周围建筑物的安全，为后续类似施工提供参考。