沉井施工全过程质量控制的关键要素及对策研究

闫冠彬

摘 要：沉井施工中，施工环境较为复杂，因此对技术的要求较高，需要施工单位对施工的全过程进行质量控制。深入分析了沉井施工的特点，探讨在沉井施工的全过程中进行质量控制的关键要素，希望对相关工程建设有所助益。

关键词：沉井施工；刃脚垫层；质量控制

中图分类号：TU753.64                             文献标识码：A                               文章编号：2096-6903（2023）07-0036-03

0 引言

在沉井施工中，施工单位对施工方案的设计不科学，施工技术不合理，缺乏应急措施，就有可能会造成较为严重的安全事故。因此，施工单位在具体的施工中需要进行全过程的质量控制，从准备工作、施工到监测等方面，对施工的关键要素进行分析，然后制定相应的对策，提升施工的安全性。

1 沉井施工的特点

沉井施工是将井内的土体挖出，使井体下沉一定深度的一种井体结构，既可以作为建筑的地下结构的外壳，也可以在下沉的过程中开挖支护。如果建筑施工部分的地下水较多，采取大开挖支护的方法就会花费大量的人力和物力，而沉井施工则可以在挖土的时候应用水下封底技术，降低排水的费用。在沉井施工中，容易发生沉井偏移、倾斜或者是下沉速度过快、过慢以及停沉等情况，施工人员需要先了解施工地点的土质情况，然后在施工的过程中采取合适的措施解决这些问题。

2 沉井施工的全过程质量控制关键要素

2.1 施工准备工作

在施工之前，施工单位需要对施工现场进行详细的勘察，确定施工现场的环境。如果场地上存在凹凸不平的土体，需要平整施工场地，搭建临时设施，以供勘测人员和施工人员临时居住。施工单位需要保证水电的供应，以便施工顺利进行。勘测人员需要应用各种先进的勘测仪器，对施工现场的地质进行勘探，并布设测量的控制网，提升勘测的准确性。在正式施工开始之前，施工人员需要对施工现场的水文和地质条件进行勘测，根据勘测结果优化施工方案。

2.2 沉井制作技术

在沉井制作施工过程中，施工人员需要先确定施工场地是否平整。一般由人工进行基面的清理工作，然后在沉井施工的位置进行基面的平整，并洒水压实。施工人员需要在沉井的位置浇筑混凝土垫层，并确保混凝土垫层平整。在混凝土垫层上面砌砖支座，将其作为沉井刃脚的模板，斜面需要使用砂浆找平[2]。在进行第一节井筒钢筋的绑扎时，施工人员需要竖立模板，然后在井筒内部和外部分别搭建脚手架。在进行第一节沉井混凝土浇筑时，施工人员需要控制浇筑速度和厚度，避免模板出现胀模现象。

2.3 沉井下沉技术

在进行沉井的下沉施工时，施工人员需要根据工程的实际情况，采取不同的下沉方式。例如在进行某南水北调工程的沉井施工时，井筒的材质为C25钢筋混凝土，内径为6.2 m，而且井壁的厚度为0.6 m，沉井的高度是9.855 m。此工程需要进行3次浇筑，而且需要进行3次下沉。

在施工的时候需要控制第一次下沉的深度为1.5 m，第二次下沉的深度为4.5 m，最后一次下沉一直到底部。在下沉施工中，施工人员需要选择合适的汽车调配除土，而且还要分层、均匀、对称地进行下沉施工。在下沉的过程中，施工人员还要控制刃脚高差与下沉的速度，避免沉降平面发生位移，保证下沉施工的准确性。

2.4 监测控制技术

在沉井施工中，施工人员需要对沉井的位置标高进行控制。施工人员可以利用水准仪对下沉进行观测，在下沉过程中观测平面位置以及标高，当出现沉井偏移或者倾斜的时候，就要立刻采取措施对其进行纠正。

在进行下沉施工的时候，施工人员需要做好各角高程以及沉井轴线放样的标记，将原始数据保存好，根据数据内容绘制监控的平面图，确定下沉的高度。如果是分层下沉，施工人员就要对每一层的下沉进行计算，然后根据计算出其中的偏差情况，对下沉的速度等进行控制，确保下沉的稳定性。

2.5 沉井封底技術

在封底之前，要对刃脚的混凝土进行冲洗和打毛、修理井底。在封底的时候，施工人员应该在井底的基面上浇筑一层混凝土，再浇筑底板的钢筋混凝土。在浇筑的时候，施工人员应注意要分层、持续浇筑，确保施工的质量。由四周向中间浇筑，并且需要将混凝土振捣密实，以提升施工的质量。

3 沉井施工的全过程质量控制的策略

3.1 详细收集各项数据

在具体的沉井施工中，为了提升施工的质量，施工人员需要对施工的全过程进行质量控制，从而保证工程的顺利进行。在正式施工开始之前，施工人员需要做好施工现场的地质条件的勘探，收集相关数据，确保施工方案设计的合理性。

在勘探阶段，施工单位需要控制地址的选择和地质资料的准确性。在选址的时候，施工人员需要根据实际的情况，选择合适的沉井施工地址。如果地址已经固定，施工人员就要对沉井施工位置的地质进行勘探，结合地质条件确定沉井施工的方案[3]。如果沉井施工是一个单独的工程，在施工的时候受到的限制较少，选择的范围也较多。对于城市排污泵房或者是取水泵房，施工人员就要选择一个有利于沉井施工的位置。

勘察人员要有较强的专业知识，有着丰富的勘探经验，这样才能合理设计勘探方案，提升勘探的准确性。在勘探的时候，应采用精度较高的设备，以提高勘探的质量，从而得到更加可靠的数据。在进行勘探方案的设计时，勘探单位需要对方案进行详细的检查，确保勘探点的布设符合要求，勘探方法合适，勘探网能够覆盖所有的沉井施工区域，保证勘探的深度能够满足要求。

3.2 对刃脚垫层进行合理的设计

在进行沉井施工的时候，若沉井的短边尺寸在5 m以内，其基坑的承受能力≥60 kN/m2，且施工地点的土质均匀，施工人员应将原本的土体夯实，使其更加平整，并将刃脚直接设在地基上，然后铺设大概30 cm的厚砂垫层即可。

在进行垫层施工的时候，施工人员需要对垫层进行计算，确保第一次浇筑的刃脚混凝土高度满足要求，确保混凝土的自重所产生的荷载不会对刃脚下面的地基造成破坏，并且在进行第二次得到混凝土浇筑的时候，确保混凝土的强度大于70%。在进行第二次模板加固的时候，需要确保支撑系统的下端比刃脚的斜面下端高。需要确保施工中所产生的沉降不会对支撑系统造成破坏。如果地基的承载能力较低，施工人员需要仔细检查施工地点截面，若截面的尺寸较大，需要合理计算刃脚垫层的强度，然后再进行下沉的一次制作。

在施工中，施工人员一般会使用木板、枕木和混凝土进行刃脚垫层的制作，用混凝土制作垫层。铺设木板可以使垫层的受力更加均匀，制作的质量更高。如果支设枕木，则刃脚部位的混凝土可能会出现裂缝。施工时可能会出现一定的沉降量，需要施工人员加强对刃脚强度的核算，确保支点的稳定性。如果采用混凝土和木板制作刃脚垫层，需要保证井壁的宽度≤20 cm，避免使其抗剪强度出现变化，从而影响其自重。

3.3 准确地确定下沉系数

如果刃脚上端存在凸台或井壁是复截面，施工人员在进行摩擦阻力的计算时，一般会使用以下两种计算方法：①将地表下5 m的土体作为界限，从地表到5 m，摩擦阻力会随着土层的加深而增大，而在5 m以下，摩擦阻力是稳定的。②将刃脚的凸台作为界限。摩擦阻力的大小和下沉深度有一定的关系，当下沉的深度超过10 m的时候，可以将5 m深度作为界限，当下沉的深度在10 m以内的时候，施工人员可以将凸台作为界限。

在不同的土层中，摩擦阻力的大小一般会有一个取值范围，而且最高值和最低值的差别较大，如果施工人员的取值大小不一样，那么其计算出来的下沉系数也会存在着较大的差别，最高将会达到35%的差别。施工人员在进行土层的摩擦阻力计算时，应该对土层进行细化，然后测量土层的含水率，采取内插法测量含水率，确定摩擦阻力[4]。淤泥和淤泥质地的黏土含水率较高，在进行排水下沉施工的时候，其摩擦力将会增大一倍，因此在对其进行取值的时候，需要根据粉质黏土的取值方法进行取值。在具体的施工中，为了保证施工的质量，不仅要计算出正常条件下的下沉系数，还要综合考虑有利和不利的因素，计算出两种情况下的具体的下沉系数，以便施工人员能够根据具体情况选择合适的数值。

3.4 保证沉井的制作质量

在进行沉井制作的时候，施工人员需要确保混凝土井壁不会出现渗漏的情况，因此施工人员需要保证沉井制作的质量。

施工人员应该仔细检查混凝土材料，确保其质量符合标准，尤其是要保证含泥量符合要求，如果含泥量较大就需要经过水洗之后再使用。工作人员要确保各项原材料的计量准确，按照要求严格控制配比。在进行混凝土材料的拌合时，施工人员需要控制用水量，如果用水量较高，就会对混凝土的强度和抗渗性造成较大的影响。施工人员需要确保混凝土的拌合物能够充分地搅拌在一起，提升施工的质量。接着对混凝土进行充分的振捣，提升混凝土的强度。

施工人员需要在施工的时候留下凹缝，其宽度应为井壁厚度的1/3，缝深应为10 cm。在浇筑的时候，施工人员应该将地面清理干净，并在地面上浇上一定的水分，使其充分湿润后，再浇筑一层5 cm的混凝土砂浆。

施工人员需要在拉螺栓上设置一个止水片，并使用水泥砂浆将其嵌补密实。使用预埋管制作成套管，在中间焊上止水的钢板，将预埋孔洞旁边的混凝土振捣密实。

在混凝土浇筑结束后，施工人员需要及时对混凝土进行浇水养护，如果是在冬季施工，则需要做好保温措施。

3.5 避免沉井的偏斜

施工人员需要按规范拆除刃脚垫层的，以避免沉井出现偏斜的情况。施工人员在破除混凝土的井壁外圈时，应该采取对称破碎的方法。同样内圈的混凝土垫层破除也要采取对称破碎。在进行垫层的破除时，井壁的自重可能会导致一部分垫层被破坏并下沉，因此在挖土深度增加的时候，混凝土块也会因为挤压而出现滑出的情况。为了避免在部分地区出现地基不稳定的情况，导致混凝土块向井外滑出，从而使井壁产生倾斜，需要施工人员在部分地区进行对称挖土，将垫层挖出，并且还要将木板抽出，用砂浆进行回填。

施工人员只有对挖土的顺序进行合理规划，才能避免在施工的时候由于顺序不准确而造成沉井偏斜[5]。初沉挖土应该从沉井中间部位的土方向四周的土方挖除。刃脚周围的土体会因为井壁自重的原因，自动滑落，从而正常下沉。如果沉井出现了倾斜，施工人员需要进行纠偏施工，即将倾斜方向相对位置的土方挖除，从而减小位移。若施工人员取土不对称，则会导致地基的土质不均匀，而且还会受到一侧摩擦力的影响而出现变化。因此施工人员在挖土的时候要将土质较硬或者是摩擦阻力较大的土方挖除掉，然后再挖除另一侧。

3.6 保证下沉速度稳定

在沉井施工中，經常会出现沉井下沉过快的情况。这种情况有可能是因为施工中遇到了软土层，软土层的耐压强度较小，因此导致下沉的速度较快。或者是因为施工人员经常抽水，导致砂频繁流动，使土体和井壁间存在的摩擦阻力减小，从而使下沉速度加快。对此需重新调整挖土的方法，将刃脚下端位置的土体留一部分不挖，或者直接全部不挖。施工人员还可以改变原来的排水法下沉技术，将其变成不排水法下沉，使浮力增加，增大摩擦力。或者增大沉井外壁和土体之间的摩擦力，使用粗糙的材料夯实井筒外壁的土体，这样就可以使其不容易下沉。

沉井下沉的速度较慢或者出现停沉情况，可能是由于井壁和土体之间的摩擦力较大，从而影响了沉井的速度。或者是因为沉井的自重较小，下沉系数较小，无法按照标准下沉。在遇到这种情况的时候，施工人员需要继续对沉井进行浇灌，使其自重增加，或者提升井顶的质量，使其能够均匀地下沉。施工人员还可以将刃脚下面的土体挖除，使其方便沉井下沉。

4 结束语

在沉井施工中，施工人员需要对施工现场环境进行详细的勘察，确保施工方案的准确性，在施工中保证各项施工技术的应用科学、合理，注意施工中存在的各项问题，及时采取措施进行解决，这样才能保证沉井施工全过程的质量。

参考文献

[1] 吴建敏.一体化污水提升泵站沉井施工技术及质量控制[J].福建水力发电，2021（2）：50-52.

[2] 陈克，石峻峰.超大沉井施工质量控制研究[J].绿色科技，2020 （22）：174-176.

[3] 王军，余宗昌.沉井施工技术要点及质量控制探讨[J].中华建设，2020（7）：108-109.

[4] 许志猛，唐加庆，阚俊.浅谈水利工程沉井施工过程中的质量控制[J].中国水能及电气化，2020（5）：5-7.