沉井技術在泵站施工中的應用

文 章

河南省偉信招標管理咨詢有限公司（450012）

1 沉井工程概況

沉井是用于深基礎和地下構筑物施工的一種工藝技術，其原理是∶在地面上或地坑內，先制作開口的鋼筋混凝土筒身，待筒身混凝土達到一定強度后，在井內挖土使土體逐漸降低，沉井筒身依靠自重克服其與土壁之間的摩阻力，不斷下沉直至設計標高，然后經就位校正后再進行封底處理。

某泵站采用沉井法進行施工,結構為鋼筋混凝土圓形構筑物，內壁半徑8 m，外壁半徑8.6 m，壁厚0.60 m，井筒內面積約201 m2，井內挖方約2 000 m3。沉井總高度為12.60 m，其頂面標高為5.30，刃腳底標高為-7.30。對照泵站室外地坪的設計標高5.00，沉井的埋置深度為12.30 m。

2 地質條件對沉井所產生的影響因素

根據地質勘探報告的分析，本工程的有關地質條件對沉井工程將產生不利的影響。沉井的沉入深度處于淤泥質粉質粘土和砂質粉土層土體中。該層土體為飽和、流塑狀態，壓縮性高，承載強度較低。因此需要采取地基加固措施，以保證沉井的穩定和控制沉降量。

3 施工部署

3.1 沉井的主要施工方法選擇

根據本工程的特點和設計的具體要求，沉井的主要施工方法將作以下選擇，采用排水下沉和干封底的工藝技術進行施工。該方法可以在干燥的條件施工，挖土方便，容易控制均衡下沉，土層中的障礙物便于發現和清除，井筒下沉時一旦發生傾斜也容易糾正，而且封底的質量也可得到保證。

3.2 降水方法選擇

根據本工程的沉井施工特點分析，選擇井外真空深井泵與井內明排水相結合的降水方法。與其他降水方法相比,采用該方法降水不但施工方便、降水效果好，而且能有效防止砂質粉土層可能發生的流砂或管涌等不良現象，以此保證沉井施工的安全和順利進行。

4 沉井工藝流程

測量定位→基坑開挖和降水→沉井刃腳墊層和墊架→沉井制作→沉井下沉→沉井封底→井內結構施工與安裝。

5 施工技術要點

5.1 工程測量

1）沉井位置與標高的控制∶在沉井外部地面及井壁頂部設置縱橫十字中心線和水準基點，通過經緯儀和水準儀的經常測量和復核，達到控制沉井位置和標高的目的。

2）沉井垂直度的控制∶在井筒內按4或8等分作出垂直軸線的標記，各吊線墜逐個對準其下部的標板以控制垂直度，并定期采用兩臺經緯儀進行垂直偏差觀測。挖土時，應隨時觀測沉井的垂直度，當線墜離標板墨線達50 mm,或四周標高不一致時,應及時采取糾偏措施。

3）沉井下沉控制∶在井筒外壁周圍測點彈出水平線,或在井筒外壁上的四個側面用墨線彈出標尺，每20 mm一格，用水準儀及時觀測沉降值。

4）沉井過程中的測量控制措施∶沉井下沉時應對其位置、垂直度及標高（沉降值）進行觀測，每班至少測量兩次（在班中和每次下沉后測量一次）。沉井接近設計的底標高時，應加強觀測，每2 h一次，預防超沉。

5.2 井外深井降水與井內明排水結合

5.2.1 深井布設位置與要求

根據有關深井降水的技術參數測算，沉井外圍應布置4口深度為15 m的深井,每口深井的有效降水面積約300 m2，降水深度可達到12 m左右，以此保證降水效果能滿足排水沉井和干封底施工的需要。

每口深井配置一臺JC100-110深井水泵，排量為每小時10 t，揚程38 m。深井泵電機座與井口連接處要墊好橡皮，并保證密封,防止漏氣。真空泵與深井泵每2口連接為一組,配備一臺2S-185的真空泵，通過抽真空加大井內外的壓力差，以此加快集水速度，提高降水效果。

5.2.2 沉井內的明排水方法

在沉井外部采用深井井點截水的同時，在沉井內部開挖明溝、集水井，采用潛水泵進行明排水，以此保證降水效果。

5.3 沉井制作方法與技術措施

5.3.1 刃腳支設形式

沉井下部為刃腳，其支設方法取決于沉井的重量、施工荷載和地基承載力。常用的刃腳支設形式有墊架法、磚砌墊座和土模。

根據本工程的具體施工條件分析，沉井的刃腳支設形式宜采用墊架法。墊架的作用是將上部沉井重量均勻傳遞給地基，使沉井制作過程中不會產生較大的不均勻沉降，防止刃腳和井身產生破壞性裂縫，并可使井身保持垂直。

采用墊架法時，先在刃腳處鋪設砂墊層，再在其上鋪設墊木（枕木）和墊架。墊木常用150 mm×150 mm斷面的方木。墊架的數量應根據第一節沉井的重量和砂墊層的容許承載力計算確定，間距一般為0.5～1.0 m。墊架應沿刃腳圓弧對準圓心鋪設。

5.3.2 沉井制作的鋼筋施工工藝

井壁內的豎向鋼筋應上下垂直,綁扎牢固，其位置應按軸線尺寸校核。底部的鋼筋應采用與混凝土保護層同厚度的水泥砂漿墊塊墊塞,以保證其位置準確。

井壁鋼筋綁扎的順序為∶先立2～4根豎筋與插筋綁扎牢固,并在豎筋上劃出水平筋分檔標志，然后在下部和齊胸處綁扎兩根橫筋定位，并在橫筋上劃出豎筋的分檔標志，接著綁扎其它豎筋，最后再綁扎其它橫筋。井壁鋼筋應逐點綁扎，雙排鋼筋之間應綁扎拉筋或支撐筋，其縱橫間距不大于600 mm。鋼筋縱橫向每隔1 000設帶鐵絲墊塊或塑料墊塊。

5.3.3 沉井制作的模板施工工藝

井壁的內外模板全部采用組合式的定型鋼模板，散裝散拆，以方便施工，但刃腳部位應采用非定型模板單獨拼裝、支設。平面模板選取300 mm×1 500 mm的規格，以滿足圓形井壁的施工要求。圍檁采用8號輕型槽鋼按弧度分段定制。豎向龍骨采用φ48×3.5鋼管。模板之間的連接件采用配套的U形卡、L形插銷、鉤頭螺栓及對拉螺栓等。

第一節沉井制作時,井壁的內外模板均采用上、中、下三道拋撐進行加固，以保證模板的剛度與整體穩定性。第二節沉井制作時，井壁外模仍按上述方法采用拋撐，井壁內模可采用井內設中心排架與水平鋼管支撐的方法進行加固。水平鋼管支撐呈輻射狀，一端與中心排架連接，另一端與內模的豎向龍骨連接。

5.3.4 沉井制作的混凝土施工工藝

混凝土澆筑采用汽車泵直接布料入模的方法。每節沉井澆混凝土必須連續進行，一次完成，不得留置施工縫。混凝土澆筑應分層進行，每層澆筑厚度控制在300～500 mm（振動棒作用部分長度的1.25倍）。

為了防止模板變形或地基不均勻下沉，沉井的混凝土澆筑應對稱、均衡下料。上、下節水平施工縫應留成凸形或加設止水帶。支設第二節沉井的模板前，應安排人員鑿除或清理施工縫處的水泥薄膜和松動的石子，并沖洗干凈，但不得積水。繼續澆筑下節沉井的混凝土前，應在施工縫處鋪設一層與混凝土內成分相同的水泥砂漿。

5.4 沉井下沉方法與技術措施

井內挖土應根據沉井中心劃分工作面，挖土應分層、均勻、對稱地進行。挖土要點是∶先從沉井中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚度為0.4～0.5 m，沿刃腳周圍保留0.5～1.5 m的土堤，然后再沿沉井井壁每2～3 m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，每次削5～10 cm，當土層經不住刃腳的擠壓而破裂時,沉井便在自重的作用下擠土下沉。

在沉井下沉過程中,如井壁外側土體發生塌陷，應及時采取回填措施,以減少下沉時四周土體開裂、塌陷對周圍環境造成的不利影響。沉井下沉近設計標高時，井內土體的每層開挖深度應小于30 cm或更薄些，以避免沉井發生傾斜。沉井下沉至離設計底標高10 cm左右時應停止挖土，讓沉井依靠自重下沉到位。

5.5 沉井封底的主要方法

當沉井下沉至距設計底標高10 cm時，應停止井內挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近設計底標高，再經過2～3 d的下沉穩定，或經觀測在8 d內累計下沉量不大于10 mm時,即可進行沉井封底。

先對井底進行修整使其形成鍋底形狀，再從刃腳向中心挖出放射形的排水溝，內填卵石成為排水暗溝，并在中間部位設 2～3個集水井（深1～2 m），井間用盲溝相互連通,井內插入φ600～800 mm、四周帶孔眼的鋼管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流匯集在井中，然后用潛水泵排出，以此保證沉井內的地下水位低于基底面0.5 m左右。墊層混凝土達到50%設計強度后，可進行底板鋼筋綁扎。鋼筋應按設計要求伸入刃腳的凹槽內。新老混凝土的接觸面應沖刷干凈。

底板混凝土澆筑后應進行自然養護。在養護期內，應繼續利用集水井進行排水。待底板混凝土強度達到70%并經抗浮驗算后，再對集水井進行封堵處理。集水井的封堵方法是∶將井內水抽干，在套管內迅速用干硬性的高強度混凝土進行堵塞并搗實，然后上法蘭盤用螺栓擰緊，或用電焊封閉，上部再用混凝土墊實搗平。