沉井施工对周边环境影响的控制技术分析

胡 俊

（国网湖北送变电工程有限公司，湖北 武汉 430063）

随着我国经济的发展，不管是城市建设还是农村建设，基础设施建设不断完善，但是在完善基础设施建设的同时，我们也要加强对环境的保护。在建设中，部分工程会对周边环境造成较大的破坏，比如沉井下沉施工。沉井施工是深基础工程和地下结构建筑物工程最常见的施工技术，在沉井施工中，会对周边的环境造成影响，而且影响是无法避免的，只有通过相关的控制技术来减少对周边环境的影响。针对沉井施工的地质情况，周边环境的具体情况，施工人员要采用不同的施工方法和控制方法，来严格控制沉井施工对周边环境造成的影响，从而减少环境损坏，加强对周边环境的保护。

1 沉井施工对周边环境的影响

沉井在下沉施工中，容易对周边的环境造成影响，因为在进行沉井施工中，需要将沉井中心部位的泥土进行开挖，但是在开挖过程中周边的泥土也会受到影响，比如地下水的渗透影响，从而随着沉井的下沉而出现下沉现象，导致周边的环境出现水土流失现象，进而造成较大的影响。沉井周边的水土流失主要的方向是由下而上或者由近到远，随着沉井边水土流失量的增加，最终会在沉井周边形成一个凹地，从而造成地表下陷。而沉井周边地表下陷程度会受到多种因素的影响，比如地下水水位的高低、土体的透水性、沉井的下沉深度等等。一般情况下，如果沉井的地下水位比较高，则其土体的导水性就越高，从而导致周边土体的下沉深度越大。但是在实际施工，如果遇到特殊的情况，比如地下暗槽，也会对土体下沉的倾斜度造成影响。所以如果在沉井施工中，针对一些特殊情况没有及时采取恰当的措施，不仅会对沉井施工造成影响，也会对周边环境以及管线工程造成较大的影响，严重情况下还会导致周边建筑物出现不均匀沉降，从而造成巨大的经济人员损失。

2 减少沉井施工对周边环境影响的施工技术

2.1 掏芯开挖下沉法

当前沉井施工的方法主要有两种，分别是带水下沉方法和不带水下沉方法。关于沉井土方的开挖方法也有两种，不同的开挖方法施工成本和施工速度不同，比如机械开挖的施工成本大，但是施工速度快；水力开挖施工成本小，但是施工速度慢。在实际施工中，施工人员需要结合现场情况来采取恰当的开挖方法和下沉方法，减少对周边环境的影响。当前在沉井施工中，最常见的开挖下沉方法就是掏芯开挖下沉法，就是在沉井开挖中，其工作面是呈现出锅底形状，但是在开挖中必须保证周边要保留有一定的土体，土体的厚度和高度都要符合防止渗流的标准，从而保证沉井在下沉时是依靠自身的重力，进而减少对周边土体的影响。使用掏芯开挖下沉的方法可以避免井壁外侧的土体出现渗漏现象，减少周边土体的流失和下陷，做好对周边环境的保护。采用掏芯开挖下沉法时，要加强土层透水性和下沉深度的控制，如果沉井的地下水位较高，而且土质是砂性，则所留置的土体厚度要大，而且挖土面和土台之间的高度差要适当地缩小。采用掏芯开挖下沉法可以有效地减少沉井周边的水土流失，但是沉井的下沉施工速度较慢，所需的施工时间较长。

2.2 带水下沉法

在沉井施工中，也可以采用带水下沉的方法，主要是针对地下水位的土方开挖，在开挖施工时，施工人员要保证沉井内的水位和地下水位之间的平衡性，减少井内外的水压，从而减少对沉井周边土体的影响，避免由于水压作用而导致沉井出现渗流现象。因此，在沉井施工中，施工人员要做好对井内水位的控制，不能因为沉井地下水位较深，开挖难度大，而采用抽排的方式来降低井内水位。在施工中，如果沉井内的水位较低，就导致井内外出现水压差，不仅对沉井的下沉和防渗造成影响，也会对周边环境造成影响。要加强对沉井周边环境的保护，在使用机械开挖时，要避免对刃脚土体进行开挖，因为这些土体对沉井外侧的流失会起到阻流的作用。在采用实际沉井施工方法时，施工人员都要结合施工现场的情况来采取恰当的措施，可以单独使用也可以灵活组合使用。

3 减少沉井施工对周边环境影响的施工措施

3.1 加强对下沉速率的严格控制

由于沉井施工会对周边环境造成较大的影响，还会造成较大的经济和人员损失，因此做好沉井施工的控制十分重要。在施工中，施工人员要采取相关的措施来减少沉井对周边环境的影响，减少对周边建筑物的影响。施工人员要做好对沉井下沉速率的严格控制，因为沉井的下沉速率会对周边土体的流失速度造成直接的影响，当沉井下沉速率较大时，周边土体的流失速度就越大，就越容易造成土体的突发性变形，进而造成大面积的下陷，对周边的环境和建筑物造成巨大的影响，因此施工人员必须要做好对沉井下沉速率的控制。

3.2 加强对变形的监测

为了减少沉井施工对周边环境的影响，施工人员要做好对周边土体变形的监测。因周边土体在流失过程中会出现各种变形，所以施工人员需要在沉井周边设置相应的监测点，专门做好土体的变形监测，帮助施工人员及时发现周边土体的变形情况，从而为沉井下沉施工提供数据，保证沉井施工质量的同时，也做好对周边环境的保护。

3.3 做好对沉井周边环境的维护

施工人员在开展沉井下沉施工之前，需要对周边做好维护工作。施工人员可以根据距离沉井的远近以及周边对象的重要性，来采取不同的维护方法，比如，施工人员要在沉井周边做好高压旋喷桩的施工，切实做好对周边土体的保护。但是在采用高压旋喷桩施工时，要做好对周边建筑物和管线工程的保护，因此要结合施工现场情况，严格控制好桩和沉井之间的距离，在保护周边环境的同时也要保证沉井下沉施工的正常开展。一般情况，当沉井周边有已建的水管、燃气管等，为了做好对这些管道的保护，应当选用高压旋喷桩的保护方法。但是采用该方法进行周边环境的维护，所需要的投入资金比较多，而且也存在较大的局限性，会影响周边地表的水平位移，因此在进行高压旋喷桩施工时，必须要保证施工质量，切实有效地提高其抗压能力。

3.4 做好注浆阻流

沉井在施工过程中，如果遇到渗透通道，就容易出现大量冒砂的现象，此时施工人员要即刻停止施工，借助勘测工具来探测通道的具体情况，比如通道的走向、通道的范围等，然后再使用注浆的方法阻止冒砂现象的发生，保证沉井的正常施工。使用注浆的方式来阻断渗流通道，不仅可以防止冒砂现象的发生，也可以提高沉井周边地表的坚固性，避免地表出现较为严重的坍塌。

3.5 做好沉井周边陷坑的及时回填

在沉井施工中，会导致周边土体都出现沉降的现象，而且沉井方向是由下而上、由近而远的，因此施工人员必须要及时做好周边陷坑的回填工作，减少地表的下陷情况，减少对水平位移的影响。此外，施工人员还要做好对沉井周边的及时排水工作，因为积水会导致地表水和沉井之间出现渗流的现象，这样的情况更容易引起地表出现下陷坍塌，因此做好周边积水的排水工作十分重要。

4 沉井施工的监测方案

4.1 关于深层土体水平位移的监测

要减少沉井下沉施工对周边环境的影响，减少对周边环境造成的破坏，做好对周边环境的监测十分重要，因此施工人员需要制定科学合理的监测方案。首先要做好深层土体水平位移的监测。在监测时，主要对沉井的地下水水位进行监测，对沉井周边的土体水平位移进行监测，对周边建筑物桩顶水平位移进行监测。因为沉井在施工过程中，周边的土体无法避免出现土体的下陷和位移情况，施工人员需要借助监测来掌握周边土体位移的范围和大小，避免由于沉井下沉过快而造成周边土体出现较大的位移，进而对周边建筑物的基础造成破坏。施工人员需要在沉井的两条中轴线上设监测点，并且布置八个测斜孔，采用XB30 型的加速度式测斜仪来进行监测。

4.2 关于地下水位的监测

做好沉井地下水位的监测，是因为沉井在施工中出现的降水现象，周边土体出现固结的情况，从而导致周边土体出现水平位移，所以在出现降水时，施工人员必须要做好排水工作，并且做好地下水位的监测。一般情况下，施工人员可以采用SWJ8090 型钢尺水位计来进行水位的监测，并在沉井的周边设置四个监测孔，监测孔的位置需要设置在沉井的中轴线上，并且和沉井壁之间的距离要保持在10 米左右。关于地下水位的监测，需要进行动态监测，因此施工人员在上午和下午的时候都需要对地下水进行测量和记录，及时掌握沉井周边水位的变化情况。

4.3 关于桩顶水平位移的监测

做好周边建筑物基础桩顶水平位移的监测，主要是为了保护好周边建筑物的稳定性和安全性。因为在沉井施工中，所出现地表下陷现象，会对周边建筑物基础和桩基造成不同程度的影响，比如会对桩基的顶端和底端造成位移影响，桩基出现损坏的情况，从而导致桩基承载力下降，对建筑物的稳定性造成影响，所以做好建筑物桩顶水平位移的监测至关重要。一般情况，施工人员需要选取周边建筑物桩基的其中五条管桩进行监测，并且使用OTS612 型全站仪进行监测，监测时所使用的监测方法是后方交会法。

5 沉井施工对周边环境影响的案例和防治分析

为了切实做好对沉井周边环境的保护，需要通过案例分析来研究，从中探究更加实际有用的保护方法。

5.1 案例工程概况

该工程的沉井形状为矩形，外壁结构是阶梯形，沉井周边有民宅紧靠，沉井结构的建筑高度约为20 米，在施工中，文件要求在沉井四周设置深层的搅拌桩，并且采用井管降水的方法，沉井的东侧设置回灌井。该工程的土体表层内为杂填土，中间层范围为粉土，底层为细砂。

5.2 案例发生经过

工程先进行帷幕施工，然后进行降水施工，在降水施工的第五天已经无法在井内进行抽水，部分沉井已经出现干水的情况。然后施工人员在土体表层刃脚基坑进行开挖，沉井在下沉时的浇筑次数为三次，下沉深度为16 米。工程在首节下沉2 米时，小型的挖掘机就无法正常行驶，而且出现多起陷机事件，造成挖掘机损坏，而且工程内的降水井已经无法持续进行地下水的抽取，许多沉井都出现干水情况。沉井所挖掘出来的土体湿度较大，无法及时清运，并且堆积在沉井周边。随着施工的继续深入，帷幕内开始出现裂缝，程度不同，随着沉井的持续下沉，和周边民宅相邻的地表也出现裂缝，并且周边民宅屋墙也出现裂纹。针对该情况，经过专家小组论证，采取墙体加固的方法，但是随着沉井的持续下沉，地表裂缝无法控制，四周地面下陷范围不断扩大，对周边民宅的地基造成了影响，民宅屋墙出现开裂情况。最后，工程施工方决定先对危房村民进行转移，然后进行施工，最后造成巨大的经济损失。

本次案例发生主要原因是由于沉井下沉过程中对周边土体造成巨大的破坏，导致土体出现变形以及失稳的情况。在沉井中，施工人员是借助沉井自重来对刃脚土体进行切割下沉，而井壁也会对周边土体造成摩擦，从而造成摩擦下拉，最后刃脚的土层出现断裂，导致沉井周边地表下陷，造成无法挽救的损失。幸好该案例在施工中及时转移村民，避免了人员伤害，但是造成了巨大的经济损失，施工方需要承担赔偿责任。

5.3 案例的防治措施

因为在沉井施工中，周边土体下陷的情况是无法避免的，施工人员只有做好对周边土体下陷深度的控制，进而减少沉井施工对周边环境的影响。一般情况，施工人员可以结合实际的沉井施工数据来划定影响地表的范围，然后对周边影响地表范围内的建筑物进行拆迁或者加固处理，进而起到保护的作用。在施工中，施工人员可以选用稳定性能好、强度高的圆形沉井，其中做好施工控制，保证施工质量，减少对周边地表的影响。首先，施工人员需要合理划定周边地表的影响范围。在划定影响范围时，可以采用相应的公式进行计算，比如，L＝Htan（45°-φ/2），但是该公式适用于圆形沉井。因此，在实际施工中，施工人员需要结合沉井土体的土质情况，沉井的下沉深度等来合理划定影响范围，然后再结合施工投入来对周边建筑物进行恰当的措施。

其次，施工人员需要做好沉井结构的合理设计，一般情况，沉井结构主要有两种，分别是圆形沉井和矩形沉井，两者不仅形状不同，优点也不同。圆形沉井的形状对称性较好，所以在下沉过程中不容易发生倾斜，因此在沉井施工中有着广泛的应用。但是圆形沉井在下沉时，要做好周边地表沉降的控制，选用的沉井应当保证其强度大，稳定性能好。最后，做好沉井下沉施工中的控制，在下沉施工时，施工人员应当遵守“以纠偏为主，下沉为辅”的原则，严格控制好沉井在下沉时的偏斜程度，进而减少对周边土体的影响。在下沉过程中，沉井周边不能有堆积物，特别堆积土，避免对沉井结构造成偏压的影响。沉井在下沉过程中，要保证井壁外侧的均匀性，在回填砂时，要保证回填的对称性，从而更好地稳定周边的土体，保证沉井的均匀下沉，加强对周边环境的保护。

总而言之，随着我国建筑工程的增多，沉井结构得到了广泛的应用，比如在自来水工程、城市污水工程等都有广泛的应用，但是沉井工程的施工会对周边环境造成巨大的影响，因此做好沉井施工技术的控制至关重要。在进行沉井下沉施工时，必须要充分掌握施工现场的土质情况，掌握周边环境的地面情况，特别是建筑物情况、管道情况，从而选择合适的施工方案，保证施工质量的同时，也要减少对周边环境的破坏。