建筑工程沉井施工技术要点探究

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　　摘 要：沉井作为基础工程随着市政工程如污水处理等问题的急待解决而不断建造，在当今的一些重大工程中应用越来越广泛。目前沉井的制作与施工下沉控制已成为了一个复杂而有重要现实意义的工程问题，文章在分析沉井施工技术的应用现状和施工工艺特点的基础上，对沉井的施工要点进行了研究，这对今后沉井工程的实际应用与推广具有一定的参考价值。
　　关键词：沉井施工；排水下沉；不排水下沉
　　1 沉井施工技术及应用
　　近年来，随着生产规模的扩大和生产技术的发展，沉井施工方法已逐渐发展成为埋入软土层内各种地下工业建筑和人防工程围护结构的一种重要形式。
　　沉井的应用非常广泛，适于工业建筑的地下室、水泵房、设备深基础、桥墩、码头等工程，如用于铁路和桥梁工程的墩台基础、岸边的取水构筑物、特别是市政工程中的给、排水泵站中的下部结构、大型设备基础、地下沉淀池、水池以及地下油库、矿用竖井等。并可在松软、不稳定含水土层、人工填土、粘性土、砂土、砂卵石等地基中应用。在施工场地复杂，邻近有铁路、房屋、地下构筑物等障碍物，加固、拆迁有困难或大开口施工会影响周围邻近建筑物安全时，应用沉井施工方法最为合理、经济。将沉井应用到建筑工程较迟，随着高层建筑的蓬勃兴建，在建筑基础及基础开挖的防护工程中都有大型沉井工程的应用，沉井施工技术迅速发展。
　　2 沉井施工工艺特点
　　（1）沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗及耐久性好，内部空间可资利用，可用于很深的地下工程的施工；（2）沉井施工不需要复杂的机械设备，在排水和不排水情况下，均能施工；（3）可用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，对邻近建筑物影响较小，甚至不影响；（4）当沉井尺寸较大时，在制作和下沉过程中，均能采用机械化施工；（5）可在地下水很丰富、土的渗透系数大，难以将地下水排干，地下有流沙或有其它有害的土层情况下施工；（6）与大开挖施工相比，可大大减少挖、运、回填土方量，加快施工进度，降低施工费用。
　　3 沉井下沉施工方法
　　沉井下沉施工方法主要取决于施工场地的工程地质及水文地质条件和所具备的技术力量、施工机具及设备。一般沉井的施工先是沉前准备，然后是取土下沉，根据沉井所遇到土层的土质条件及透水性能，分为排水下沉及不排水下沉两种。
　　3.1 抽除承垫木施工。抽除承垫木，是沉井下沉工作的开始，也是沉井下沉施工过程中的重要工序之一。
　　3.1.1 掏挖垫木下的填砂，再用大锤、撬棍等锤打撬动承垫木，并在垫木上临时钉一扒钉，挂上绳钩，并内外互相配合，连敲带拖一鼓作气地迅速将承垫木从里向外抽出。向里抽，则将抽出的承垫木及时运出井外。
　　3.1.2 刃脚内外及时回填砂石。当抽出几组出现空挡后，即回填，每抽出一组立即用砂石进行回填。回填时分层洒水夯实，每层20～30mm。回填得越密实，沉井的下沉量也就越小，沉井不会产生很大的偏差。必要时可加高回填高度，甚至在隔墙下进行部分回填，使沉井更加稳定。
　　3.2 沉井排水下沉施工。根据施工场地及周边环境情况，可采取排水下沉、不排水下沉等下沉施工方法。
　　3.2.1 排水施工。井内排水下沉：当沉井下沉时穿过的土层透水性很低，土层比较稳定，或者渗水量不大，不会因排水而产生流砂，且不会发生井底土体大量隆起失稳，或井底土体不会被下面的承压水项破时，下沉过程中尽可能地将井内的积水抽干，采用明挖法下沉。
　　井外降低地下水位下沉：当沉井在地下水位很高，或有丰富的地表滞水的地段下沉，而地层为粉土、粉细砂时，将会产生严重的翻浆、冒泥和流砂等现象。因此，沉井在下沉施工中，应根据工程地质和地下水文的情况，采取在井外降低地下水的措施，使沉并下沉挖土时，井内处于无水状态，使井底土体稳定，这样才能保证沉井下沉的施工质量和安全顺利地使沉井下沉到位。
　　3.2.2 水力机械排水下沉。沉井排水下沉主要有人工排水排土下沉、机械排水下沉、水力机械排水下沉等几种。我国普遍应用水力机械吸泥施工，适用于靠近江河的岸边，具备电源、土质又比较松软的大型沉井的挖土，因水源充沛、排泥方便、设备简单、机械化程度高，提高了挖土的效力（代替人工挖土），大大缩短了工期，加快了施工进度。
　　水力机械排水下沉施工技术是在软土地层中较成熟的沉井施工工艺。通过简便的水力机械设施，就可完成将沉井内土体由高压水破碎混和成泥浆后吸排出沉井的各道工序。从而使沉井逐步下沉到位。
　　3.2.3 沉并钻吸不排水下沉。当沉井穿过的地层为较厚的亚砂土或粉砂层，且含水量很大（含水量为30%--40%）的土层时，或附近水源补给丰富（如沉井在河边），沉井下面的土层不稳定。在这种情况下，沉井必须采用不排水除土下沉方法来进行施工。沉井不排水下沉施工方法主要有水下抓土下沉、水下水力机械吸泥下沉、空气吸泥法和钻吸法等除土下沉。
　　4 沉井封底施工
　　4.1 排水下沉干封底施工要点。当沉井穿越的土层透水性低，井底涌水量小，且无流砂现象时，沉井应力争干封底。沉井干封底能节约混凝土等大量材料，确保封底混凝土的强度和密实性，并能加快工程进度。省去水下封底混凝土的养护和抽水时间。当沉井下沉至设计标高的要求范围内，经沉降观测，其沉降率（待8h内沉井自沉累计不大于10mm在允许范围内，即可进行封底。
　　施工应遵循的几个要点为：（1）沉井封底前，在井壁底部凹槽内和隔墙预留钢筋处，需要进行凿毛，将刃脚处凹槽内的污泥清理干净。（2）在井点降水条件下施工的沉井，在封底前用大石块或其他砌块将刃脚斜面下垫实，同时要检查井点降水设备是否完好，并能保持连续抽水。采用触变泥浆护壁下沉的沉井，当下沉到设计标高，立即准备进行置换触变泥浆工作。（3）准备好封底时所需的各种材料和机具（包括混凝土），以及制定出封底方案。当沉井下沉到设计标高前（预留一定的抛高度），及时进行封底。（4）封底前，做好井内集水井筒，以便封底时预放在井底的一定（各仓）位置，便于封底后抽除地下水之用。其深度、大小应满足水泵吸水要求。
　　4.2 不排水下沉封底施工。不排水下沉的沉井或采用排水下沉，干封底有困难时，可采用垂直导管法浇筑水下混凝土来进行封底。施工时，在井内竖直放入一根或数直径200～300mm的钢制导管，管底距井底土面30-40cm，在导管顶部连接一个有一定容量的漏斗，在漏斗的颈部安放球塞，并用绳索或粗钢丝系牢。漏斗一内先盛满坍落度较大的混凝土，然后可将球塞慢慢下放一段距离，但不能超出导管下口。浇筑时割断绳索或租钢丝，同时迅速不断地向漏斗内灌人混凝土，此时导管内的球塞，空气和水均受混凝土重力挤压由管底排出。在此瞬时，混凝土在管底周围堆成一个圆锥体，将导管下端埋入混凝土内，使水不能流入管内，所以以后再浇筑的混凝土即在无水的导管内源源不断地向外围流动、扩散与升高。由于不与水接触，避免了受水冲洗，保证了混凝土的质量。
　　参考文献
　　[1] 段良策，殷奇.沉井设计与施工[M].同济大学出版社，2012，5.
　　[2] 叶为民.沉井施工有关问题的探讨[M].施工技术，2008（9）.
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