浅谈沉井下沉施工的倾斜纠偏控制措施

徐列君

摘要：现阶段，顶管施工已经成为城市管网施工中的一项重要工艺，沉井安全准确下沉是保障顶管正常作业的基础。沉井下沉过程中因为自重大而极易倾斜，难以控制，虽然有许多常见的纠偏方法，但对于倾斜程度大的沉井现场，其纠偏难度仍然较大。沉井下沉施工前因软弱地层不均匀沉陷发生大角度倾斜，造成沉井底部浅埋，土体受力面积小，存在较大倾覆风险的案例并不常见。文中结全工程实例，针对施工过程中沉井下沉倾斜及纠偏中的常见问题及应对措施进行深入探讨。

关键词：沉井下沉;下沉施工;倾斜纠偏;控制措施

引言

因具有整体性好、对邻近建筑物影响较小等优势，沉井结构广泛应用于岸边取水构筑物、大型桥墩基础或锚旋和大型污水处理等工程中。沉井通过挖除隔墙下或刃脚附近土体降低竖向阻力，在重力作用下，不断下沉至设计标高。该过程中，隔墙底部和刃脚处因支承土体被挖除，可能会向内挠曲，形成拉裂缝。一些大型沉井的刃脚及隔墙底部都是带裂缝下沉。当裂缝宽度超过限值后，裂缝不仅会降低沉井结构的强度和耐久度，还会引起渗漏，严重影响沉井的使用安全。裂缝宽度影响沉井结构安全，而结构内力大小是判断裂缝是否超过限值的重要依据。

1沉井下沉倾斜概述

沉井工作井施工首先进行测量放线、平整场地，并铺设砂垫层，绑扎钢筋、模板支立后，浇筑沉井刃脚及下半部分井壁。当达到混凝土强度要求后，浇筑剩余部分井壁。在沉井第一仓混凝土浇筑完成后，尚无明显下沉迹象。当最后一仓混凝土浇筑完成后约6h尚未进行沉井开挖前，沉井因混凝土自重，一侧刃脚先切割土体逐步下沉，另一侧刃脚因下部淤泥挤压变形也缓慢下沉，沉井开始逐步发生倾斜，然后沉井一侧受土体支撑稳定下来，未继续发生倾斜。沉井倾斜最深处下沉3m，刃脚部位已到达淤泥地层，上部剩余5m，并发生大角度倾斜，倾斜度达到19°。该沉井倾斜侧靠近围墙和工厂宿舍区，如果不及时进行处理，仅沉井下部浅埋，受力不均，存在较大倾覆风险，威胁临建房屋及房屋内人员生命财产安全。

2沉井下沉施工的倾斜问题

2.1井壁裂缝

沉井垫木设置不当或布置不均匀或间距过大，导致沉井早期受力不均，产生弯曲应力;沉井垫木未对称拔除，导致井壁内部产生拉应力而出现裂纹。模板拆除过早，混凝土强度不满足拔除垫木条件而出现裂纹;沉井支设在软弱不均勻土层上或其它不良地基，混凝土浇筑后地基不均勻沉降而产生裂缝;沉井井壁与内隔墙荷载相差太大，沉降不均，产生了较大的附加弯矩和剪应力造成裂缝，而洞口处截面削弱，强度较低，内力相对集中，所以洞口附近易出现裂纹。

2.2倾斜对沉井错构水平内力调影问题

沉井下沉时，沉并整体类似于简支梁;倾斜时，重力因偏心产生弯矩，导致沉井同一截面在倾斜方向的两端产生水平应力变化。因未入土段受力较为明确，取A4隔墙处于沉并上层检测面与顶面间的部分为爱力分析对象，将计算结果皋与隔墙上层7，9测点的监测值进行对比分析探究倾斜对结构水手内力的影响。

2.3偏移或扭位

位移大多由于倾斜引起，当沉井倾斜一侧土质较松软，在纠正倾斜时，井身往往向倾斜一侧下部产生一个较大的压力，因而伴随向倾斜方向产生一定位移。位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定。当倾斜方向不平行轴线时，纠正后则产生扭位，多次不同方向的倾斜，纠正倾斜后拌随产生位移的综合复合作用，也常导致产生偏离轴线方向的扭位;沉井倾斜未纠正就继续下沉，常会使沉井向倾斜相反方向产生一定位移;测量偏差未及时纠正。

3沉井下沉施工的傾斜纠偏控制措施

3.1助沉措施

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，加工安装时做到拼缝严密，确保拼缝规则。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。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。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，预埋射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。

3.2堆土支撑

为避免沉井继续倾倒，首先在倾斜侧沉井下方堆土，对沉井进行支撑。填土大致填到沉井顶部下约0.3m处，预留部分外露沉井井壁为挡土坎，防止后续沉井时土石坠入井内。在下沉速度慢的一侧井壁外侧进行取土开挖，形成掏空区，减小该沉井侧回正时井壁外侧土体阻力，便于后续沉井回正。开挖必须分层缓慢开挖，每层厚度不能超过0.3m，防止井体在开挖过程中位置突变。为保障取土量，取土宽度可适当向井外侧范围扩大，不能使井体下沉较慢一侧刃脚部位下部掏空。堆土侧可使用挖掘机斗背部缓慢分层拍打夯实土体，使堆土对井体形成支撑力。

3.3纠偏开挖

该工程已采取堆土支撑、旋喷桩加固土体、钢板桩限位防止变形过大等沉井防倾覆措施，可以启动沉井下沉同步纠偏开挖。沉井下沉主要经过淤泥层，其透水性不强，地下水量不大，沉井下沉可采取排水下沉的施工方法。旋喷桩和钢板桩施工完成后，采用1台PC200普通反铲挖掘机和1台18m长臂反铲挖掘机实施沉井下沉同步纠偏开挖。长臂挖掘机开挖深度较深，主要在沉井下沉较慢一侧取土，普通挖掘机主要在沉井倾斜侧进行取土，辅助纠偏。两台挖掘机两侧配合纠偏开挖，并辅助控制沉井纠偏姿态。取土时保持沉井下沉较慢一侧优先取土，取土采取少量多次均衡的方法，沉井下沉较慢侧开挖深度较另一侧超挖不宜超过0.5m。两台挖掘机可以适时采用挖掘机挖斗背部支撑沉井井壁，辅助扶正沉井姿态;而且可以在沉井下沉过程中，在沉井下沉较慢侧缓慢加设配重，辅助纠偏。根据沉井下沉姿态，在刃脚处距离钢板桩30～50cm时可缓慢拔出部分钢板桩，消除沉井纠正侧下沉侧阻力。

3.4沉井封底后的纠偏措施

如果沉井达到设计要求后仍存在坡度偏差且不符合质量标准要求，则可以先进行底盖施工以防止下沉。此时，可以使用两种方法来校正沉井的倾斜度，一种方法是在地板下面使用高压注浆，即在制造地板时使用注浆管（用于接收止动板）。将其预埋在地板下方或地板中，并在浇筑混凝土后钻孔并灌浆。当地板的混凝土强度达到设计要求并计算抗灌浆浮力测试时，水泥浆将在高压下注入。在灌浆过程中，要注意从低到高的灌浆压力。另一种方法是冲洗底板下方的污垢。换句话说，在底板的上部预装了Φ150的用于土壤收集的钢管（用于接收止动板），并用高压水冲洗了土壤。底板达到设计要求后，将使用泥浆泵从井中排出泥浆。您也可以将以上两者结合使用。

结束语

沉井在市政工程特别污水处理管网及自来水处理管网中都有较为广泛的应用，其技术已相当成熟，但因沉井施工在地下基础工程，其地质情况复杂，在沉井的施工中出现问题的现象仍是相当多的。在沉井的设计施工中全面考虑各种不利情况，严格按照规范进行设计、施工对于沉井的成功实施至关重要。随着新的沉井制作、下沉方法的出现，沉井的应用将更加广泛。

参考文献：

[1]唐友存.市政工程中沉井的构造及其施工工艺研究[J].建材与装饰，2018（14）：46-47.

[2]廖冬生.市政工程中沉井的构造及其施工工艺分析[J].中国住宅设施，2018（11）：104-105.