浅谈沉井下沉施工控制

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　　［摘要］：结合上海A11公路拓宽改建工程花桥立体交叉范围内配套工程外青淞公路排水泵房工程的沉井下沉施工，详细介绍了沉井排水取土法下沉施工过程，并阐述了下沉过程中各个关键点的控制措施及沉井终沉封底后的纠偏措施。
　　［关键词］：沉井下沉；施工工艺；排水下沉；纠偏措施
　　[Abstract]: The paper combined with the Shanghai A11 highway widening Sinking construction of supporting projects in the Huaqiao interchange within the scope of the conversion works outside the Green Song Highway drainage pumping station project, described the caisson drain dug to sink the construction process in detail, and described control measures and caisson sinking at key points in the process of final sink back cover corrective measures.[Key words]: Sinking; construction technology; drainage sink; corrective measures
　　 中图分类号：U443.13+1文献标识码： A 文章编号：
　　
　　 沉井是人工基础的一种，是一个无底无盖的井状结构物，常用于修建深基础和地下深构筑物(例如泵房、水池)基础中。沉井组成一般包括井筒、刃脚、隔墙、梁、底板等组成。
　　 其平面形状一般为圆形、矩形、椭圆形、菱形或其他不规则形状。它是在地面上,先制作开口的钢筋砼井筒,待砼达一定强度后,在井筒内分层取土运出,随着井筒内土面的降低,沉井借助其自重克服与土壁之间的摩阻力而不断下沉,最终就位后用钢筋砼封底。
　　工程概况
　　 上海外青淞公路排水泵房是上海A11公路拓宽改建工程花桥立体交叉范围一配套工程。主泵房基础为沉井形式：11.15×11.3米方形沉井，井壁为混凝土C30、抗渗标号S6，壁厚0.70米，底板厚0.5米，埋深10.875米(＋4.500～-6.375)。沉井位置位于A11公路南侧，周围及地下无大型构筑物，其地质情况查阅业主提供的土层勘测报告，沉井位置标高4.51m～2.81m之间为普通填土，2.81m～1.31m为黄、灰黄色粘土，1.55m～10.25m之间为灰色淤泥质粉质粘土，压缩性高，夹薄层粉砂，土质不均，局部为淤泥质粘土，干强度和韧性中等，土体容重为17.5KN/m3，天然空隙率1.145，液性指数为1.34 ，地基承载力为75KPa。
　　施工工艺选择
　　 沉井的施工工艺流程:平整场地→测量放线→开挖基坑→铺砂垫层和素砼基础→沉井制作→布设降水井点或排水沟→凿除刃脚内外侧素砼基础→挖土下沉→封底→浇筑底板砼→施工内隔墙、梁、板。沉井下沉有降排水下沉（俗称干沉法）和不降排水下沉（俗称湿沉法）两种方式,后者适用于地下水量大而无法排除或大量降排水会影响附近建筑物安全的情况下使用。一般常用降排水取土下沉法,以便于在沉井内操作施工,遇障碍物易于处理,投入劳力多,进度快,机具设备比较简单。
　　 根据沉井位置的周边情况及施工范围内的地质条件，拟定下沉方案为降排水取土下沉。沉井井身高度10.0m，拟分两次制作，第一节预制高度6.0m，第二节预制高度4.0m。根据地质条件，先采用生石灰搅拌桩对地基进行处理，以提高地基承载力。为减少沉井下沉深度，施工沉井基坑时，采取钢板桩防护措施，基坑开挖至－0.500m。第一节沉井6.0m预制完成后，即可一次性下沉到设计标高，然后沉井下沉完成后，再施工第二节4.0m井身，避免多次下沉，降低沉井施工控制难度及安全风险。沉井下沉井内取土采用爪斗配以10T履带吊，爪斗容积为0.6m3。
　　下沉施工过程控制
　　 沉井下沉过程的控制主要包括三个方面：1、刃脚高差控制；2、下沉速度控制；3、 平面位移控制。其中平面位移控制是通过刃脚高差控制和下沉速度控制来实现的。
　　 当素混凝土垫层对称拆除后，沉井刃脚直接与砂垫层接触。由于沉井井壁的四周无摩擦力，沉井重心偏高，沉井的下沉系数很大，掏挖刃脚下的砼垫层不均匀，将会成沉井很大的倾斜。所以，在沉井挖土前，沉井的刃脚先采用人工全面同时分层掏挖，挖除的土方先集中在各仓底中央，然后用吊车将砂土、砼垫层吊出井外，运至指定地点，由于初沉时沉井在砂中下沉，因此只要分层挖出井内泥砂，沉井便会逐渐下沉，初沉时，下沉速度控制在0.3-0.5m/日。让沉井逐渐下沉部分，使沉井刃脚埋在土层中，降低沉井重心。由于沉井在初期下沉过程中，下沉系数较大，故采取挤土下沉。
　　1、 刃脚高差控制
　　 采用干沉法时，由于不带水作业，故刃脚高差锅底的形成和移动都比较直观，根据高差的大小可以有效地控制锅底的平面位置、大小和深浅，以此来达到对刃脚高差的控制。
　　 具体施工过程见表1：
　　表1 施工过程记录
　　
　　
　　
　　2、下沉过程中的速度控制
　　沉井下沉过程中，下沉速度的控制尤为重要。施工规范中没有对沉井下沉过程中的速度进行严格控制的要求，但根据施工经验的来看，有以下几个原则，本工程中也按其进行控制。
　　1）、下沉前阶段和终沉阶段宜慢，中间阶段宜快；
　　2）、在沉井刃脚高差不大（一般不超过水平间距的0.5％），且沉井下沉正常时，沉井下沉速度越快越好；
　　3）、正常下沉时速度不能时快时慢，需均匀为宜；
　　4）、在穿越容易引起流砂等不良土层时，应加快下沉速度；
　　5）、纠偏阶段速度宜慢。
　　本工程对下沉的速度控制见表2
　　
　　表2 沉井下沉速度记录表
　　
　　
　　
　　3、沉井平面位置控制
　　 沉井平面位置的控制通常也是指对其平面位移的控制，主要是通过控制沉井刃脚高差来实现的。如沉井刃脚高差不大，则沉井平面位移较易控制，它们之间没有定量的换算关系，但是有一定的联系：
　　 1）、沉井哪个角下沉得快（即刃脚较低），则沉井就会向哪个方向移位；
　　 2）、沉井刃脚高差较大时，沉井位移量大；
　　 3）、沉井始终在同一个方向的刃脚高差下下沉时，沉井位移量较大。
　　4、沉井封底后的纠偏措施
　　 由于种种原因，虽然沉井倾斜偏差未达到质量标准的要求，但仍进行了封底施工，以防止超沉。此时沉井倾斜的纠偏可用两种方法，一种方法是采用底板下高压注浆顶升，即在底板制作时预先在底板偏低部位埋入压奖管（焊止水片）或在底板砼浇捣后钻孔注浆。当底板砼强度达到设计要求并经抗注浆浮力验算后进行高压注入水泥浆，注浆压力由低至高，边注浆边观测，另一种方法是在底板下冲水取土，即在底板标高偏高部位预埋15取土钢管（焊止水片），待底板砼达设计要求后用高压水冲土，使其成为泥浆。上述两种办法也可以综合应用。
　　结束语
　　 沉井施工应根据不同的地址条件和不同的沉井结构，采用因地制宜的下沉施工方案。根据本工程的施工经验，应着重注意下列几点措施。
　　施工前应详细分析地址资料，注意沉井结构重量是否对称，刃脚下的土层土层软硬是否均匀，特别是需用桩基支承的沉井，更应注意沉井位置的准确度。此外砼内墙和梁宜在下沉前与井壁一起浇筑，以提高沉井的整体刚度。
　　沉井下沉位置的正确与否及倾斜控制，关键在于初沉阶段的控制控制，应控制下沉速度慢一些，使之保持平面位置与垂直度的正确，以免继续下沉时不易调整。
　　遇难下沉土层时，宜采用在沉井的外壁随下沉随填砂的方法，以减少下沉的摩阻力和以后的清淤工作，也有利于均匀下沉。
　　在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，按锅底形分层挖土，周边开挖深度应<30cm或更薄一些，避免发生倾斜。距离设计标高20～30cm左右应停止取土，依自重惯性下沉至设计标高。
　　取土下沉时，土方抓斗卸土时不能过高抛土，且取出的土方不宜在沉井附近堆积时间过长，应随时清理外运。以减小高空抛土和土方长时间堆积对井壁产生的侧压力，防止下沉时对沉井平面产生位移。
　　
　　参考文献：
　　公路桥涵施工技术规范（JTJ 041－2000） 人民交通出版社.
　　葛运广、柳家海.注浆技术在沉井纠编中的应用［J］.江苏煤炭，2003（2）.
　　何江华、冉纪海、桑宝岩等.沉井施工中常见问题及解决方法［J］.施工技术，2005（增刊）.
　　
　　注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。

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