沉井下沉对周边建筑物的影响及不良状况的预防措施

2021-01-07袁玉石

河南水利与南水北调 2021年4期

袁玉石

(河南省周口市南水北调工程建设管理领导小组办公室，河南周口 466000)

0 工程概况

河南省南水北调受水区周口供水配套工程西区水厂支线向二水厂供水工程为设计变更工程，全长3 620.15 m,管材采用DN1200的球墨铸铁管，设计阀井13座，镇墩3座，顶管四处总长938.54 m,放坡开挖长度1 322 m，垂直开挖长度1 359.49 m。结合工程布置，工作井和接收井8座，均采用沉井布置，采用不排水下沉进行施工。工作井和接收井均为圆形。

1 沉井工程地质

勘察区地貌单元为冲积平原，施工场地较开阔，交通较便利。河南省南水北调受水区周口供水配套工程西区水厂支线向二水厂供水工程区地震动峰值加速度为0.05 g，相当于地震基本烈度Vl度。

场区地质结构为粘砂多层结构，顶管水平管身主要位于场区第④层重粉质壤土及第⑤层砂壤土中。第⑤层砂壤土(alQ3)，稍密状，接收井附近该层较密实，第④层重粉质壤土(alQ3)属中硬土，软硬差别大，第③层重粉质壤土、第④层重粉质壤土见0.50～3.00 cm左右钙质结核，含量一般约占3%～7%，设计和施工时应考虑岩体软硬状态和含有钙质结核对顶管施工的影响。

竖井开挖深度约15 m，属高边坡，边坡岩性主要为重粉质壤土，下部为砂壤土。重粉质壤土为中硬土层，砂壤土为松散～稍密状。地下水埋藏较浅，且下部砂层中为承压水，开挖边坡稳定性差，存在边坡稳定性问题。粘性土坡比采用1∶1.25～1∶1.50，并采取必要的支护、保护措施。考虑工作井对附近建筑物的影响，考虑采用垂直深层混凝土挡墙支护形式或沉井等，并对下部承压水做专门的封堵措施。

穿越工程若采用顶管施工，在降水时及沉井、顶进过程中，将扰动周围土体，造成地面塌陷、地面沉降等现象，引发地质环境问题，相关单位应根据具体情况决定采取事前预防或事后处理措施。穿越建筑物位于市区，周边施工环境复杂，建议委托第三方加强顶管周边建(构)筑物的变形监测，建立预警机制，加强防护工作。沉井施工前复核周边的地下管线，施工时应联系产权单位明确具体位置后加以保护，顶管施工对周围土体产生的扰动，会使管道及沿线地面产生沉降，对路面有一定影响，建议采取处理措施。沉井周边若在施工前采取了基础加固处理，应按相关规范和要求对加固效果进行检测，施工时如采取降压排水措施，处置不当时，易发生流土，流砂现象，造成地面塌陷、地面沉降，应采取相应措施保护周边建(构)筑物。

建筑物穿越工程采用单向顶管施工，沉井开挖约12 m左右，地下水埋藏较浅，下部砂层具承压水，存在施工降排水问题。重粉质壤土一般具弱透水性，砂壤土具中等透水性，施工时应采取适当的降排水措施，线路西侧有一排水沟，该河道为季节性河流，勘察期间河内水深约0.50 m，为附近工程施工排放废水，汛期水量较大，施工时应做好施工排水和导流工作，且尽量避开汛期施工。

河南省南水北调受水区周口供水配套工程西区水厂支线向二水厂供水工程场区地下水对混凝土无腐蚀性；对混凝土中的钢筋无腐蚀性；地下水对钢结构具弱腐蚀性。沿线土体对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土中钢筋具微腐蚀性；对钢结构具中～强腐蚀性。

2 沉井周边建筑物影响分析

2.1 1#沉井对周边建筑物影响分析

1#井(工作井)位于莲花路南侧，周边主要为农耕地，无建(构)筑物，施工时如采取降压排水措施，处置不当时，易发生流土、流砂现象，造成地面塌陷、地面沉降，应采取相应措施保护周边土体，防止坍塌。

2.2 2#、3#沉井对周边建筑物影响分析

2#井(接收井)位于莲花路北侧，3#井(工作井)位于黄河路南侧，周边主要为农耕地，无建(构)筑物，沉井左侧沿永丰路存在绿化树木及市政路灯等设施，施工时如采取降压排水措施，处置不当时，易发生流土、流砂现象，应采取相应措施保护周边土体，防止坍塌。

2.3 4#沉井对周边建筑物影响分析

4#井(接收井)位于黄河路北侧，沉井东侧为建业联盟新城小区，距离沉井距离较远，沉井施工对小区影响较小。沉井左侧沿永丰路存在绿化树木及市政路灯等设施，施工时如采取降压排水措施，应采取相应措施保护周边土体，防止坍塌。

2.4 5#沉井对周边建筑物影响分析

5#井(工作井)位于交通路与永丰路交叉口以东，沉井南侧紧邻河南宏运水泥制品有限公司，该公司院内尚有1座2层生活、办公楼房及1台5 m高砂石料配料机和1个15 m高水泥储存灌；北侧紧邻南干渠，该河道为季节性河流，河内水深约1.00 m，为附近工程施工排放废水，在沉井降水及下沉、顶进施工过程中，对周围土体扰动严重，造成地面塌陷、地面沉降等现象，引发地质环境问题，对附近建(构)筑物的造成损坏。施工时需对水泥制品有限公司院内建筑物进行迁移，并对南干渠采取防护措施。

2.5 6#、7#沉井对周边建筑物影响分析

6#井(接收井)位于永丰路东侧，沉井西侧为刘方坪小学，东侧为居民小区，沉井主体占压永丰北路，永丰北路系附近居民出行，学生出入主要道路，且道路比较狭窄。7#井(工作井)位于纺织路北侧，沉井东侧为中国石油加油站及居民小区，该沉井主体占压永丰北路及纺织路，两条道路均系附近居民出行主要道路，且道路比较狭窄。施工时如采取降压排水措施，处置不当时，易发生流土、流砂现象，造成地面塌陷、地面沉降，应采取相应措施保护周边土体，防止坍塌。

2.6 8#沉井对周边建筑物影响分析

8#井(接收井)位于周口银龙水务有限公司院内，周边紧邻房屋，东侧还有一处银龙水务有限公司的沉淀池，在沉井降水及下沉、顶进施工过程中，对周围土体扰动严重，造成地面塌陷、地面沉降等现象，引发地质环境问题，对附近建(构)筑物的造成损坏。施工时需对周围房屋进行迁移，且对沉淀池采取防护措施。

3 沉井瞬间突沉预防及治理措施

3.1 预防措施

预防措施：①在软土地层的沉井，可增大刃脚踏面宽度，或增设底梁以提高正面支承力；挖土时在刃脚邻近宜保留约50 cm宽的土堤，使沉井挤土下沉。②在粘土层中要严格控制挖土深度，粘土层下有砂层时，更应防止把砂层吸空。

3.2 治理方法

治理方法：①加强操作控制，严格按次序均匀挖土，避免在刃脚部位过多掏空，或挖土过深，或排水迫沉水头差过大。②在沉井外壁空隙填粗糙材料增加摩阻力；或用枕木在定位垫架处给以支撑，重新调整挖土。

4 沉井倾斜预防及治理措施

4.1 预防措施

预防措施：①沉井预制场应事前平整夯实，对不良土质及软硬不匀者，采取地基加固方法处理。②抽除支承垫木应依次、对称、分区、同步进行，每次抽去垫木后，刃脚下应立即用砂或砾砂填实。定位支点垫木，应最后同时抽除。③严格按操作规程施工，刃脚、井壁施工质量必须符合设计要求。④按合理顺序挖土，使沉井正面阻力均匀对称。⑤加强对沉井外壁减阻措施的管理和岗位责任制的落实。

4.2 治理方法

治理方法：①沉井下沉可采取偏除土，偏压重，顶部施加水平力，或刃脚下偏支垫等方法纠正倾斜。②纠正位移时，可先偏除土，使沉井底面中心向墩位设计中心倾斜。然后在相对侧偏除土，使沉井恢复竖直，如此反复进行，使沉井逐步移近设计中心。③纠正扭转。当沉井中心位置基本符合要求，仅水平角度扭转时，可在一对角线两角采取偏除土，在另外二角采取偏填上，借助于刃脚下不相等的土压力形成的扭矩。使沉井在下沉中逐步纠正扭转角度。