淺析沉井施工過程控制

尹立國 晏紅江

（中國二十二冶集團有限公司，河北 唐山 064000）

摘要：隨著我國工業化、城市化的快速發展，建筑量逐年增加，高、深、大及異型建筑越來越多，沉井施工工藝已經在很多工程建設領域得到廣泛應用。文章根據沉井過程中所發生的典型問題進行了闡述與分析，有針對性地提出了各項問題的預防措施。

關鍵詞：沉井施工；下沉速度；下沉方向；預防措施；糾偏措施

中圖分類號：TU721文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）09-0095-02

一、概述

沉井施工工藝是指先做一個混凝土筒壁，等到筒壁達到一定強度，把筒壁中下部的土取出，在取土過程中利用筒壁自重大于下沉阻力使筒壁自由下沉的施工工藝進行沉井。隨著我國工業化、城市化的快速發展，建筑量逐年增加，沉井施工工藝已經在很多工程領域得到廣泛應用，在應用過程中也產生了一系列的技術問題；本文根據筆者在工業旋流井施工過程中經驗，總結成功與不足，參考其他成功經驗，對沉井過程中所發生的典型問題進行了闡述與分析，并有針對性的提出了一些問題的預防措施及糾偏措施。

在沉井施工過程中可能會出現以下幾類典型技術問題：（1）下沉速度發生異常：井壁下沉速度過快、井壁下沉速度過慢；（2）下沉方向出現異常：筒體傾斜、筒體偏移、筒體扭位等；（3）下沉出現異常地質情況：井壁下沉遇孤石、井壁下沉遇堅硬土層等現象。

上述幾類典型的技術問題均不利于沉井施工質量的控制，嚴重時會使沉井處于失控狀態，導致施工質量不可控。針對上述典型的技術問題，施工過程中要積極的采取各項預防和糾偏處理措施，使沉井施工過程處于受控狀態，保證沉井施工質量。

二、下沉速度異常的原因分析與預防措施及糾偏措施

下沉速度過快是指沉井井壁下沉速度超過井內挖土速度，出現異常情況，使井壁下沉速度難以控制。產生的原因可能是遇軟土層，土的承載力很低或相臨土層承載力差距大，使下沉速度超過井內挖土速度；也可能是長期抽水、因砂的流動或翻砂現象，使井壁與土的摩阻力下降；還有可能是沉井井壁外部土體出現液化現象。主要預防措施有在發現下沉過快時，可重新調整挖土順序，在刃腳下不挖、部分不挖土或跳挖，如果是下沉太快也可選擇停止挖土待沉井井壁基本穩定，再組織挖土；如果我們采取內排水法施工時，可以先嘗試將排水法改為不排水法下沉，增加浮力，停止挖刃腳下的土；在上部沉井外壁間填粗糙材料，或將井筒外的土夯實，增大摩阻力，必要時可選用振動碾在井壁周圍碾壓，使土體密實增大阻力。

下沉速度過慢是指井壁沉井過程中下沉速度低于正常下沉速度，甚至出現不下沉的現象。產生原因可能是沉井自重不夠，不能克服四周井壁與土的摩阻力和刃腳下土的正面阻力；或井壁外表面粗糙、不平，使井壁與土的摩阻力加大；或向刃腳方向削土深度不夠，正面阻力過大；或遇孤石或大塊石等障礙物，沉井局部被擋住，或刃腳被砂、礫石擠實；也可能是遇到摩阻力大的土層，未采取減小阻力的措施，或減小阻力的措施遭到破壞，井壁側面摩阻力增大；若是在軟粘性土層中下沉，因此下沉時中途停止下沉時間太長，側壓力增大，軟粘土握裹力、吸附力增大，而使下沉過慢或停沉。主要預防措施有沉井制作應嚴格按設計要求和工藝要求施工，保持尺寸精準，表面平整光滑；使沉井有足夠的下沉自重；在軟粘性土層中，對下沉系數不大的沉井，采取連續挖土，連續下沉，中間停歇時間不要過長；在井壁上預埋射水管，遇下沉緩慢或停止下沉時，進行射水以減少井壁與土層之間的摩阻力；在井壁周圍空隙中充填觸變泥漿或黃泥漿，以降低摩阻力，并加強管理，防止泥漿流失；將沉井邊緣的土方卸掉，降低阻力。

糾正施工時要將整體施工速度放緩，避免糾偏過大，造成反向傾斜。

三、下沉方向異常的預防與控制措施

筒體傾斜是指沉井下沉過程中或下沉后，簡體發生傾斜，使筒體中心線與刃腳中心線不重合，沉井垂直度出現歪斜，影響使用功能。主要原因有沉井制作時，就出現歪斜；土層軟硬不均，或挖土不均勻，使井內土面高低懸殊，或局部超挖過深，使下沉不均，或刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉，容易導致沉井傾斜；未排水下沉沉井，未保持井內水位高于井外，造成向井內涌砂，引起沉井歪斜；刃腳局部被石塊或埋設物擋住，處理不及時；或排水下沉時，井內一側出現流砂現象；沉井壁上留有較大孔洞或制作厚度不均勻，使重心偏心，下沉時失去平衡；井外側臨時棄土或堆重對沉井產生偏心土壓；或在井壁上施加施工荷載，對沉井一側產生壓力；在下沉過程中，未及時采取預防偏斜或未采取正確的糾偏措施。主要預防措施有根據不同土質情況，采用不同的挖土順序，分層開挖，使挖土對稱均勻，刃腳均勻受力，沉井下沉速度均勻可控、豎直平穩下沉；不排水下沉應常向井內注水，保持井內水位高于井外1～2m，以防向井內涌砂；排水下沉井內側出現流砂，應采取措施減小或平衡動水壓力，或改用不排水下沉，或先降水；井壁孔洞應封閉（保證外表面平整、光滑），內用填砂石的辦法，保持井壁各段重量均衡，以達到平衡下沉；井壁外卸土、堆重，井上卸荷，務必均勻、對稱。

井筒偏移或扭位是指井筒下沉過程中或下沉后，筒體軸線位置發生一個方向偏移稱為位移，或兩個方向的偏移稱為扭位。主要原因有位移大多由于傾斜引起，當井筒傾斜一側土質較松軟，在糾正傾斜時，井身往往向傾斜一側下部產生一個較大的壓力，因而伴隨向傾斜方向產生一定位移。主要預防措施有加強測量控制和檢測，在沉井外和井壁上設控制線，內壁上設垂度觀測標志，以控制平面位置和垂直度，發現位移或扭位應及時糾正；及時糾正傾斜，控制沉井不再向偏移方向傾斜，避免在傾斜情況下繼續下沉，造成位移或扭位。

四、下沉出現異常的地質情況

下沉遇孤石、大卵石塊等突發障礙物是指井壁下沉時被地下孤石、大卵石塊障礙物卡住，出現不能下沉或下沉困難的現象。主要原因可能有井筒下沉局部遇孤石、大卵石塊等時井壁被擱置、卡住，造成井筒難以下沉或者是下沉中遇局部軟硬不均的土層或傾斜巖層。主要預防措施有是在施工前做好地基勘察工作，對沉井壁下部的各種地下硬障礙物，下沉前挖井取出，也可以爆破定點清除；對局部軟硬不均地基或傾斜巖層，采取先破碎開挖較硬土層或傾斜巖層，再挖較弱土層，使其均勻下沉。

下沉遇堅硬土層是指沉井施工時，刃腳下挖土遇堅硬土層，出現難以開挖下沉的現象。主要原因可能有遇到膠結、板結層，質地堅硬，用鍬、鎬開挖困難，使井壁下沉緩慢。主要預防措施有當方案采取排水下沉時，以人力用鐵釬打入士中向上撬動、取出，或用電鎬開挖，必要時打炮孔，定點爆破清除；若是采取不排水下沉時，用重型抓斗、射水管及水中爆破聯合作業施工法施工。

總之，沉井過程中發生上述典型技術問題是一種較為普遍的現象。這些現象要求沉井施工應從設計和施工階段提早采取措施來加以預防。如果遇到沉井過程中上述技術問題，首先要查明并分析產生的原因，認真檢測、評估其程度，確定有效的預防與糾偏處理措施。

作者簡介：尹立國（1981-），男，中國二十二冶集團公司工程師，研究方向：施工技術；晏紅江（1975-），女，中國二十二冶集團公司工程師，碩士，研究方向：施工技術。

（責任編輯：趙秀娟）