沉井施工方法淺析

祁 波

中鐵七局集團(tuán)鄭州工程有限公司，河南鄭州 450000

1 工程概況

由中鐵七局集團(tuán)有限公司承建的新建鄭州鐵路集裝箱中心站工程，污水泵井由于埋設(shè)較深，設(shè)計(jì)采用沉井施工。地下水位高程在自然地坪以下4.7m左右，要求先開挖到自然地坪下3.5m之后，施工沉井。工程采取分節(jié)制作、分節(jié)下沉的施工方法。第一節(jié)制作高度不宜大于沉井直徑（6m）。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，可將刃腳支設(shè)持力層選在粉質(zhì)粘土夾粉土層，可采用降水下沉法，降水方式優(yōu)先采用井內(nèi)設(shè)內(nèi)徑600mm，深15m管井，用潛水泵抽水來降水。

2 沉井施工方法

2.1 施工流程

場(chǎng)地平整——測(cè)量放線——降水井施工并開始抽水——開挖基坑至自然地坪以下3.5m處——砌刃腳磚座——坑內(nèi)制作沉井刃腳——沉井澆筑——監(jiān)控降水情況——拆除墊座——井內(nèi)挖土下沉、封底——澆筑底板混凝土——施工內(nèi)隔墻、梁、板、頂板及輔助設(shè)施。

2.2 沉井制作

2.2.1 刃腳支設(shè)

可采用磚墊座，磚墊座沿周長(zhǎng)分成6～8段，中間留20mm空隙，以便拆除，磚墊座內(nèi)壁用M7.5水泥砂漿抹面，磚采用MU10。

2.2.2 井壁制作

沉井制作可在基坑中及地面上進(jìn)行。分節(jié)制作時(shí)水平接縫需做凹凸型，以利防水。

沉井主體采用C35、S6商品砼，在對(duì)鋼筋模板進(jìn)行驗(yàn)收合格后，進(jìn)行澆筑砼，澆筑刃腳、井壁砼要注意澆筑順序，每層30cm，將沉井沿周長(zhǎng)設(shè)多個(gè)振搗組，同時(shí)澆筑。保證對(duì)稱均勻下料，防止一側(cè)受壓而使模板產(chǎn)生位移、變形，每層必須在2h 之內(nèi)澆筑完畢，振搗時(shí)振動(dòng)器移動(dòng)間距不大于0.5m。振搗器應(yīng)避免碰撞鋼筋、模板。振搗器插入下層砼內(nèi)不小于0.05m，要快插慢拔，每一振點(diǎn)的振搗時(shí)間應(yīng)使砼表面呈現(xiàn)浮漿和不再下沉。在砼澆筑過程中，應(yīng)經(jīng)常觀察模板、支架，當(dāng)發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)采取措施處理。

施工縫的技術(shù)處理。井身整個(gè)高度7m左右設(shè)一道施工縫。施工縫選擇在井身中間處，澆筑高度為3.5m左右，施工縫采用凹凸槽，該處砼應(yīng)確保密實(shí)平整，無高低起伏，砼后期接面要打鑿清理，并澆10cm厚減半石子砼，下沉?xí)r澆筑的砼強(qiáng)度必須達(dá)到100%。

2.3 管井降水

降水井管井結(jié)構(gòu)

井口。井口設(shè)置護(hù)圈，遮蓋蓋板，以防止地表污水、雜物混入井內(nèi)。

井壁管。井壁管均采用無砂混凝土管，井壁管的內(nèi)徑為φ600mm。

過濾器（濾水管）。無砂混凝土管壁透水性良好，沿井深通長(zhǎng)埋設(shè)，可用作過濾器。

沉淀管。沉淀管長(zhǎng)度為1.50m，底口封死。

填礫料（礫砂）。下部井管外側(cè)用潔凈石英砂填充作為過濾層。濾料從井口四周均勻回填，防止將井管擠偏。

填粘性土封孔。為防止地面污水的滲入及確保降水效果，在礫料的圍填面以上須采用優(yōu)質(zhì)粘土圍填至地表并夯實(shí)，并做好井口管外的封閉工作。

2.4 沉井下沉

2.4.1 下沉驗(yàn)算

下沉驗(yàn)算計(jì)算：根據(jù)《建筑施工手冊(cè)》第374頁(yè)表6-143，得出井壁摩擦阻力：粉砂和粉性土為15～25kN/m2，取平均值20kN/m2。

兩次澆筑完之后，井的自重為G=mg=3.14*6.6*0.3*9*2500*10=1400kN；

當(dāng)沉井下沉深度為3.38m時(shí)，井壁摩擦阻力為：f=20*3.14*6.6*3.38=1400kN；

所以得出結(jié)論：下沉深度小于3.38m時(shí)，沉井依靠自重，可自然下沉；下沉深度大于3.38m時(shí)，要依靠外力使沉井下沉。

抗浮驗(yàn)算計(jì)算：地下水位標(biāo)高為82.4m，刃腳下端標(biāo)高為79.05m；

水浮力為f浮=1000*10*3.14*3.3*3.3*（82.4-79.05）=1146kN；

當(dāng)沉井封底混凝土自重G=f浮時(shí)，能將地下水封住。

G=mg=2500*10*3.14*3.3*3.3*h；得出封底平均厚度：h=1.34m。

2.4.2 沉井下沉

1）分組對(duì)稱拆除沉井磚模或模板至刃腳斜面內(nèi)400mm；

2）在沉井中間開始逐漸向四周挖土，每層挖土厚0.4～0.5m，沿刃腳周圍保留1.5m土；

3）先挖兩層后（形同鍋底），再集中人力沿沉井井壁，每2～3m一段向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱均勻地削薄土層，每次削200～300mm，使沉井在自重作用下均勻垂直切土下沉，然后再重復(fù)上面程序。沉井位移主要是由沉井傾斜引起的，沉井向某一方向傾斜被糾正后，必然引起沉井向相反方向產(chǎn)生位移，可以利用這一點(diǎn)，當(dāng)沉井向某一側(cè)位移后，在沉井下步沉?xí)r，先挖此側(cè)刃腳處的土，使沉井向此側(cè)傾斜，然后挖相反側(cè)刃腳的土糾正傾斜，如此循環(huán)一、二次可糾正沉井位移；

4）沉井下沉最初3.5m內(nèi)要特別注意保持平面位置與垂直度正確，以免以后下沉不易調(diào)整。挖土必須分層進(jìn)行，防止挖的太深或刃腳處切土過快傷人；

5）在沉井開始下沉和將沉至高度標(biāo)高時(shí)，周邊開挖深度應(yīng)于300mm或更薄一些，避免發(fā)生傾斜，在離設(shè)計(jì)標(biāo)高200mm左右應(yīng)停止取土，依自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

2.4.3 封底

位于沉井中心設(shè)置有一個(gè)降水管井，先將沉井內(nèi)土形整理成鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝填以石子做濾水暗溝，管井四周填以卵石，使井底的水都匯集到管井中，用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面50cm以上。刃腳砼鑿毛處應(yīng)洗刷干凈或打毛，然后澆筑C15混凝土砼墊層（封底一般鋪一層150～500mm厚碎石或卵石層，再在其上澆一層厚約1.5m的混凝土墊層，在刃腳下切實(shí)填嚴(yán)，振搗密實(shí)，以保證沉井的最后穩(wěn)定）。達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在墊層上鋪設(shè)底板鋼筋澆筑砼，并搗固密實(shí)，砼養(yǎng)護(hù)14d期間，在封底的集水井中應(yīng)不斷抽水，待底板砼達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽除井筒中水后立即向降水管井中灌入C30早強(qiáng)干硬性混凝土搗實(shí)，裝上法蘭，再在上面澆筑一層砼，使之于底板一平。

3 監(jiān)控量測(cè)

1）在井周圍建筑物處設(shè)置沉降觀測(cè)點(diǎn)；

2）監(jiān)控量測(cè)頻次及控制。降水前，進(jìn)行觀測(cè)點(diǎn)的水準(zhǔn)測(cè)量。在降水過程中，每天兩次進(jìn)行觀測(cè)。在施工期間，固定專人及專用設(shè)備，不得隨意更換。當(dāng)觀測(cè)點(diǎn)沉降速率發(fā)生突變或地表發(fā)生開裂，應(yīng)立即停止降水，查找原因，采取補(bǔ)救措施后方可繼續(xù)施工。

4 結(jié)論

在沉井的施工過程中，我們有條不紊的按照上述施工方法施工，使整個(gè)沉井系統(tǒng)有序而又保質(zhì)保量的完成，既能確保施工安全，又能對(duì)整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)性和施工進(jìn)度有很大的幫助，為中鐵七局在以后的沉井施工提供了借鑒的范例。

[1]武中剛.沉井施工技術(shù)在某工程中的應(yīng)用[J].山西建筑,2005,31(3).