基于水利工程沉井施工技术要点控制的研究

张君启

（遂平县汝河管理所，河南驻马店 463100）

0.引言

沉井施工因其占地面积小、对周边环境影响少、整体性好等特点，在工程建设中逐步被大量采用。俗话说“细节决定成败”，施工中出现的问题往往就在于细节处没处理好，漏点、错点不断积累放大，最终造成沉井超限甚至失败。施工中需对关键点的着重控制，是成功的重要保障。

1.工程概述

本工程为全线采用地埋敷设管道方式的引水工程，其中A、B、C、D处为顶管穿越工程，由不同规格尺寸的钢筋砼沉井8座，沉井完成后作为控制阀井使用。

2.降水井的布设

理想的降水效果是沉井成功的开端，降水效果关系到沉井下沉方案的选择。根据地质情况及设计深度，通过分析地质、地下水及周边情况后确定在穿D处顶管工作井、接收井周边采用了群井降水法，共布置了12眼降水井，其他沉井周边各均匀布置6眼降水井，降水24h不间断直至底板砼浇筑完成。经过沉井期间不间断降水，降水效果较好，沉井均采用了排水法施工。

3.沉降制作过程

3.1 沉井制作

（1）沉井施工工艺流程（以D处为例），如图1所示。（2）沉井制作。A、B、C处沉井均采用了2次制作1次下沉。先制作刃脚，然后制作井壁，采用一次下沉到位。D处沉井壁较高（高近20m），沉井采用了4次制作1次下沉。第一次先制作刃脚，然后分三次制作井壁。井壁每次制作4.6m，刃脚和前两节井壁完成后，采用一次下沉到位，最后进行接高第三节井壁。

图1 沉井施工工艺流程图

3.2 止水螺栓、止水钢板安装

因沉井后期作为控制阀井利用，要求不能出现渗水情况，井壁制作时如不注意施工缝及钢模板对拉螺栓处易形成渗水通道。固定模板用的对拉螺栓为φ16mm圆钢止水螺栓，间距为750mm×750mm，在割除外露螺栓时需凹入砼2cm～3cm，并用防水砂浆二次抹平，第二次表面抹平掺入膨胀水泥，确保对拉螺栓处不渗漏。为避免井壁二次砼接缝处渗水，在结合处沿井壁一周设置一道高40cm厚5mm的止水钢板。止水钢板放置在井壁中间，两端弯折处应朝向迎水面；采用钢筋焊接固定钢板，两块钢板的搭接长度不小于50mm，两端均满焊，焊缝高度不低于钢板厚度。砼浇筑前在结合处对前期砼面进行凿毛并冲洗干净，浇筑时先在结合面铺设一层厚5cm～10cm砂浆，砼通过溜筒缓缓入仓，砼振捣时避免触碰止水钢板并振捣密实，止水钢板在新旧砼内各埋置一半。

3.3 穿墙洞口的封堵

穿墙洞口的封堵要保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水或少量渗水。洞口如处理不好，井壁外侧土压力在下沉过程中随着深度的增加逐渐增大，易把封堵洞口的砌砖挤压变形乃至破坏，土体在洞口处形成塌方，造成向井内大量渗泥、渗水，对施工造成不利影响。为防止此情况的发生，在封堵洞口时采取的措施有：（1）砌砖厚度与井壁平齐；（2）在砌砖中间加设φ16@200×200mm单层钢筋网片，钢筋网片四周与穿墙钢套管牢固焊接，起到加固墙体作用；（3）洞口外侧用防水砂浆粉刷后再用SBS卷材进行防水处理，SBS超出洞口50cm以外。

4.沉井下沉控制

4.1 刃脚垫层的拆除

分节制作的钢筋砼沉井，下沉前刃脚砼强度必须达到设计强度，其余各节不得低于设计强度的70%[1]。准备下沉前，拆除刃脚砖模、砼垫层。砖模和砼垫层的拆除要对称拆除，防止因拆除不均匀造成受力不均，沉井发生倾斜[2]。因本工程沉井近似方形，定位支点设在每边中点处，支点最后拆除。砖模和砼垫层一定要拆除干净，拆除物及时清理出井外。

4.2 下沉过程控制

（1）下沉速度的控制。沉井下沉过程中，下沉速度的控制尤为重要。初沉段和终沉段宜慢，中间段宜快；正常下沉时速度需均匀为宜，不能时快时慢。井内取土过程中，先中间后四周，逐层对称进行，随时掌握土层情况，勤观测做好下沉观测记录。沉井挖土连续作业，中途不停顿，确保沉井连续、安全地下沉，为避免发生突沉、超沉，当沉井离标高100mm～200mm时，暂停取土24h，让沉井下降惯性逐渐趋于稳定，测量四角高差及轴线位置，缓速按设计进行适当微量调整沉井姿态，以达到设计和规范要求。（2）下沉姿态的控制。在沉井施工中有“十井九偏”的说法，可见沉井姿态控制的难度与重要性。1）偏沉的原因。沉井开始下沉阶段，井体入土不深，下沉阻力较小，且由于沉井上部分还在地面上，侧向土体的约束作用很小，沉井容易产生偏移和倾斜[3]。沉井过程中产生姿态偏斜主要是取土时刃脚底局部超挖、未对称取土等原因造成的。2）下沉姿态防偏及纠偏措施。①沉井下沉时应随时注意观测，尽量保持沉井竖直下沉。②特别要控制好初沉，初沉段是沉井易发生偏差的时候，同时也较易纠正，尽量在初沉时不深的情况下纠偏。在刃脚较高部位先取土，待井体恢复垂直后再下沉。③下沉过程中，应做到均匀，对称出土，严格控制泥面高差，当出现姿态偏斜超限时应及时纠正，纠偏时不可大起大落，避免沉井偏离轴线，同时应注意纠偏幅度不宜过大，频率不宜过高。④沉井在终沉阶段应以纠偏为主，应在沉井下沉至距设计标高1m以上时基本纠正好，纠正后应谨慎下沉，在沉井刃脚接近设计标高30cm以内时，必须不再有超出容许范围的位置及方向偏差，否则难于纠正。

4.3 助沉措施

当下沉困难或姿态偏斜时，可在摩擦阻力大的侧面沿外井壁注适量水使土软化，减少该侧面的摩阻力，达到助沉及纠偏的效果。注水量根据实际效果确定，应是缓慢细流，避免采用大水漫灌的方式。

5.沉井封底及防渗措施

5.1 封底方法

沉井下沉深度至距设计标高预留量50mm～100mm时，经2d～3d下沉稳定观测，累计下沉量不超过30mm，即可进行封底，砼应一次性连续浇筑。

5.2 底板防渗措施

（1）封底砼与刃脚结合处渗漏。原因是刃脚及井壁结合处未进行凿毛或凿毛不彻底、覆着泥浆等杂物未清理干净，造成新老砼结合不牢形成渗漏。措施是结合处在下沉前就彻底凿毛、下沉后清洗干净。（2）封底砼内形成渗漏通道。浇筑封底砼时振捣密实；砼强度在未达到设计值的70%时，还要加大降水力度，防止地下水位回升产生的扬压力在底板内形成渗漏通道。

6.结语

因不同的地质条件、沉井结构，施工采用与之相应下沉施工方案。本文根据工程实例，在施工过程中找出需注意的几个关键点：（1）施工前应详实地调查当地的水文地质情况，确定降水方案，良好的降水效果为沉井成功的开好端，谋好局。（2）沉井制作过程的沉井施工工艺流程的选择，井壁防渗措施的落实为沉井的成功打下一个良好的基础。（3）沉井下沉过程中，刃脚垫层拆除干净，下沉过程中的速度、姿态控制及助沉措施等，就抓住了沉井成功的主要关键点。（4）沉井封底控制好是沉井成功的关键一步。