淺談沉井施工在水文基礎設施中的應用

左 超 王 田 宋延芝 李欣慶

河南黃河水文勘測設計院

因為水文測驗工作的需要水文基礎設施多數建在河流岸邊，尤其是水位計臺均濱水建設。選擇合適的基礎類型和施工方法，對于節省投資、保證質量顯得格外重要，沉井施工可以作為其中的一種選擇。

因為水文測驗工作的需要水文基礎設施多數建在河流岸邊，尤其是水位計臺均濱水建設。筆者在某工程設計中基礎持力層落在了細砂層且水位較高，常規的支護或者放坡難以克服施工過程出現的流沙。考慮到水文設施工程量小，部分地區施工條件較差，中標單位技術力量較弱，綜合上述條件將該處的基礎形式設計成沉井基礎。

沉井是在工作面上先行建造開口的鋼筋混凝土筒身，待混凝土水化達到規定要求后，通過人挖或反鏟挖土機在井筒內層層挖、運土，隨著挖掘工作的進行，土面漸次下降，當沉井筒身自己的荷重大于結構與土體之間的摩擦力時就能自行下沉到達規定的設計標高的一種深基形式或者說地下工程的施工方法。高承載力、大剛度、高耐久、強抗滲、井筒內可以使用，還能應用于較大深度是其特點。而且施工不需要大型的器械，無論地下水位高低都能夠動工，尤其是在多種地形地質條件下和場地局促條件下，更能發揮沉井施工的優點，此外其對緊靠的建、構筑物影響并不大。當井筒的平面尺寸相對比較大時，在井筒建造和下落過程，就能選擇一些機械化施工，與常規的大開挖放坡比可以很大程度的縮減工程量，能夠加快施工速度并且降低施工費用。

1 操作工藝

制作工藝流程見下圖

下沉工藝流程見下圖

2 注意事項

在軟弱土體上不能直接作為胎模澆筑井筒，必須先使用砂、砂礫或碎石鋪筑密實的墊層。當土體能承受上部施工荷載時，就可以通過一次全部澆筑完畢。但是對于井筒較高（≥12m）的井筒應先向下挖一定深度，通過這種方法可降低井筒的豎向懸臂高，從而能增加井筒穩定、防止傾斜。

在沉井井筒澆筑前可以往刃腳下先行放上磚墊座、木墊架。為保證刃腳起到切土導向作用，安設鋼刃腳時必須要保證外側與地面垂直。澆筑混凝土沉井刃腳及筒身時對稱均勻、分段、連續進行，防止發生裂縫、傾斜。對于大井筒分節澆筑時，上節需要達到一定的強度等級，方能澆筑下節。澆筑的混凝土筒體其表觀質量應光滑，致密。

3 沉井下沉

下沉前應查驗已經澆筑好的井筒的表觀質量，并通過核驗有關巖土參數并通過計算判斷能否下沉，應該采用的相應方法。會不會發生突沉。井筒下落前要抽除或者拆除刃腳下提前設置的墊架或磚墊座。逐一分別拉出來墊木后留下的部位要馬上用砂、卵石或礫砂填塞。

對于小型沉井的可以不使用大型機械設備挖土，人工挖掘或者使用風動工具都較為方便。對于大型沉井，則可在井內用效率更高的小型反鏟挖土機進行挖掘。挖土時須均勻、分層、對稱地進行。開挖順序是從井筒的中間位置向井筒周邊開挖。然后沿沉井壁向刃腳方向逐層、對稱、均勻的削薄土層。當刃腳擠破土體，井筒自重克服摩擦力下沉。

使用降水挖土下沉方法時，要布置排水溝、集水井，將其連接把地下水匯集在一起后通過水泵降水，隨著井筒下沉，土面不斷下降同步加深排水溝和集水井的深度。如果地質條件比較差，有發生流砂的情況，降低地下水位則可一起使用井點降水和明溝排水的方法。

井筒下沉過程中，外邊的土體會隨井筒的落下而與井筒之間形成空隙，此時如果在井筒的外邊形成的土體空隙中填充砂土，就不僅降低井筒落下時土體的摩擦力，還能縮小后續的清淤工作。降雨頻繁的時候，需要在填砂空隙的外邊修黏土擋水坎，以防止降雨形成的地表水流入井筒外邊的空隙，避免發生井筒外邊的摩擦力降低而使井筒突然下沉或歪倒的現象。沉井下落時尤其是馬上到設計規定的標高時，應加多觀測的頻次，避免井筒的下落超過規定的標高。沉井井筒下沉出現傾斜如果通過調整挖土還不能糾正時，可增大荷載，但若一邊已落到規定高程而另一邊沒有沉到位的情況下，就應該使用旋轉噴射高壓水的工序來增加另一邊的下沉量，幫助這一邊的井筒及時下落，調整兩邊下沉的不均勻。挖出來的土方不得堆在井筒的井口附近應用吊斗吊出來運往附近的棄土場。

4 沉井封底

當沉井井筒下沉到設計標高時，不能馬上澆筑混凝土封底，需經過一段時間的對沉降量觀察。封底前應沖洗干凈或打毛刃腳處新舊混凝土接觸面，修整井底進行使之成鍋底形。在沉井的中間位置設置集水井，從刃腳向集水井挖出發散的排水溝，用卵石灌入其中作成濾水盲溝，以此形成的地下水通道通過水泵抽抽走，且要保持地下水的水頭低于井筒基底。封底首先要密鋪碎石或卵石層，壓實后接著再在其上澆灌振搗一層混凝土充當墊層，這樣密實的構造層次才可以保證沉井井筒的穩固。本工程沉井較小，不涉及沉井井室的利用，所以能省去后續的防水層敷設和隔墻澆筑。

需要等到底板混凝土強度超過70%之后才可以暫停降水，暫停降水需要一個一個的停止，停止后要馬上對沉井一個個的封堵。用泵抽出集水井中的水，同時向套管內灌注干硬性混凝土并振搗密實。

5 沉井的檢驗

作為下沉結構的沉井，下沉前應仔細查看鉆孔后作出的相關巖土資料，準確了解地質情況是非常必要的。鉆孔的布設按照下述規定進行。

沉井（箱）的施工應由具備相關施工經歷，有經驗的部門來承擔。在沉井制作時均應進行的穩定計算及并制定相應措施。對于多次制作和下沉的沉井（箱），應驗算下臥層的強度，且具有保持井筒穩定的方法以保證沉井接高過程的穩定。沉井封底主要分為排水封底和水下封底，當能保證沉井終沉時，沉井內沒有出現管涌、涌土而且沉井停止時能夠穩定，這樣的情況就可以采用排水封底，如不能確保時就要選擇水下封底。

沉井（箱）在開工前查驗進場的鋼筋、電焊條及焊接成形的鋼筋半成品。如采用現場拌和混凝土，還必須對進場的水泥、砂石材料做檢驗。澆筑混凝土前，需要查驗預埋件是否定位準確、模板是否密封嚴實、尺寸是否合適。下落前查驗模板拆除后的表觀質量。下沉過程中應做好檢查、記錄和驗收。

對于沉井施工，只有切實掌握其關鍵工序才能更好的控制其施工質量。