淺談沉井基礎的施工工藝

張治國

中鐵一局集團第一工程有限公司， 陜西渭南 714000

淺談沉井基礎的施工工藝

張治國

中鐵一局集團第一工程有限公司， 陜西渭南 714000

闡述了沉井基礎施工技術的基本原理，簡單介紹了沉井的構造以及分類，重點介紹了該項技術的施工工藝。

沉井；韌腳；基礎

近年來隨著施工技術和施工機械的不斷革新，沉井在國內外都得到了廣泛的應用和發展。早期的沉井基礎多用于橋梁工程。近年來，在水工結構和市政工程中的也有了廣泛的應用。將沉井應用到建筑工程較晚，隨著高層建筑的蓬勃興建，在建筑基礎及基礎開挖的防護工程中都有沉井工程的應用。

1 沉井施工技術原理

沉井基礎是一個井筒狀的結構物，首先在地表面或坑中制作鋼筋混凝土井身，待達其到一定強度后，在井筒內進行挖土，井身依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉。反復進行挖土與井身下沉過程直至達到到設計標高，然后采用混凝土封底并添塞井孔，使其成為建筑物的基礎。沉井基礎具有整體性與穩定性好、埋置深度大、承載面積大等優點，因此可以承受較大的豎向和水平載荷。另外，沉井不但是基礎，而且還在施工時起到擋土墻和擋水圍堰結構物的作用。

2 沉井構造與分類

沉井一般由井壁、刃腳、底板（封底）、內隔墻、頂蓋以及附屬設施等部分組成。井壁為沉井的外壁，厚度根據結構受力情況而定，一般厚0.8m～1.5m。刃腳為井壁下端的尖角，以減小下沉時的阻力作用。沉井的類型較多。按沉井豎直截面形狀分類一般可分為柱形沉井，階梯形沉井，錐形沉井；按照成孔數量分類可分為單孔或多孔沉井；按成截面形狀可分為圓形、矩形、圓端沉井及網格形沉井單孔沉井。圓形沉井具有流線型的外觀，因此受力性能好，適和用于處于河流中的橋墩基礎。矩形沉井制作工藝簡單，但在施工時四角處的土不易挖除。圓端形沉井具有兩者的優點，同時也在一定程度上兼有兩者的缺點，是土木工程中常用的沉井基礎類型。沉井按下沉方式分類有就地制造下沉的沉井與浮運沉井。就地制造下沉的沉井是在基礎設計的位置上制造，然后挖土靠沉井自重下沉。如基礎位置在水中，需先在水中筑島，再在島上筑井下沉。在深水地區，筑島有困難或不經濟，或有礙通航，或河流流速大，可在岸邊制筑沉井拖運到設計位置下沉，這類沉井叫浮運沉井。

3 沉井的施工程序

沉井基礎的施工程序主要包括3個部分，即沉井的制作程序、下沉以及封底。1）沉井制作：在軟弱地基上制作沉井，應采用砂、砂礫或碎石墊層。當地基土質較好，宜分節一次制作完成，然后下沉；對于較高的沉井應先挖下3m～4m土方，在基坑中一次制作下沉，或分節制作，分節下沉，以減少沉井自由高度，增加穩定，防止傾斜。沉井制作宜采取在刃腳下設置木墊架或磚墊座的方法，其大、小和間距應根據荷重計算確定。安設鋼刃腳時，要確保外側與地面垂直，以使其起切土導向作用。沉井刃腳及井身混凝土的澆筑應均勻、對稱、分段、連續的進行，以防止發生井身傾斜、裂縫。澆筑井身時所用的混凝土材料應保證一定的密實度，且表面平整、光滑。當澆筑地點處于地下水位之下時，支設模板穿墻螺栓應加焊止水環；井身在水平施工縫處應設凸縫或設鋼板止水帶，突出筒壁表面部分應在拆模后鏟平，以利于防水和下沉；2）沉井下沉：下沉前應對井壁外觀、混凝土強度及抗滲等級等進行檢查，并結合勘測報告計算井身的極限承載力，計算沉井下沉的分段摩阻力及下沉系數。上述計算內容是作為判斷可否下沉、或是能否出現突沉的依據，結合計算結果可進一步確定下沉方案及采取措施的。井身下沉前應分組、分區、對稱、按順序、同步地抽除刃腳下的墊架，每抽出一根墊木后，應立即用砂、卵石或礫砂填實刃腳下的空間。當沉井規模較小的時候，挖土宜采用人工或風動工具；大型沉井，在井內用小型反鏟挖土機挖掘。挖土須分層進行，并沿一定的方向均勻地進行挖土。挖土的順序一般是在沉井中間開始逐漸向四周進行，每層高0.5m左右，沿刃腳周圍保留適當寬度的土堤，然后沿沉井壁環向，每隔2m～3m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻的削薄土層，每次削5cm～10cm。直到土層無法承受刃腳的擠壓而破裂，沉井便在自重作用下下沉。在井身挖土下沉過程中，現場技術人員、施工工人、測量人員應密切配合，對下沉過程進行實時觀測，及時糾正偏移誤差。沉井下沉多采用排水挖土下沉方法，常用方法是設明溝、集水井排水。為了方便沉井下沉觀測，可在沉井外壁周圍彈水平線，井筒內劃分出一定數量的等分線，同時畫出各處等分線位置的垂直軸線，并在周線處懸掛吊墜，對準下部標板來控制。每個3h～5h觀測一次，接近設計標高時適當增加觀測頻率，防止超沉。隨時記錄并分析觀測數值，當線墜偏離軸線超過50mm或標高差在100mm以上時，應立即采取措施糾偏。井身下沉時，外側土會隨之出現下陷現象，造成與井身間之間出現空隙。需對井身外側空隙進行填充，以砂和碎石作為填充材料隨下沉灌入空隙中，以減小下沉的摩阻力，并減少了以后的清淤工作。當下沉接近設計標高時，可在井身四角或與底梁交接處砌磚墩或墊枕木垛，使沉井壓在磚墩或枕木垛上，使沉井穩定。一旦沉井下沉出現傾斜，且通過調整挖土的方法仍不能糾正時，可采用加載調整；3）沉井封底：沉井下沉至設計標高后，需經一段時間的下沉穩定，或經觀測在8h內累計下沉量不大于10mm，方可進行封底工作。封底前應先將刃腳表面新舊混凝土接觸部位的泥土清除干凈，必要時進行打毛處理。對井底進行外形修整使之成圓弧形，由刃腳向沉井中心挖放射形排水溝，填以卵石做成濾水盲溝，在中部設集水井，使井底地下水匯集于集水井中用潛水電泵排出，以保正水位低于基底面0.5m以下。封底一般鋪一層半米厚的卵石或碎石層，再在其上澆筑混凝土墊層。在刃腳下的空隙務必填嚴、振搗密實，以保證沉井的最后穩定。當墊層混凝土強度達到50%后，在其上做防水層，綁扎鋼筋，澆筑底板混凝土。混凝土澆筑應在整個沉井面積上分層、不間斷地進行，由四周向中央推進，并用振動器振搗密實。當井身為多孔時，應前按對稱的方式地逐孔澆筑。底板養護期間應繼續抽水，待底板混凝土強度達到70%后，對集水井逐個停止抽水，逐個封堵。

4 結論

采用沉井基礎施工，可有效解決施工時可能受到地理位置和施工條件的限制。該方法具有占地小、挖填量少、不擾動臨近建筑物基礎等優點，在基礎施工領域將會有著廣泛的應用前景。

TU7

A

1674-6708（2011）36-0171-01