沉井施工監(jiān)理控制流程及分析

雷凱

摘 要：沉井作為一種特殊的地下構(gòu)筑物，在有色金屬加工工藝的設(shè)備基礎(chǔ)工程中較為多見(jiàn)。由于開(kāi)挖深度大，車間環(huán)境所限和地質(zhì)條件復(fù)雜，精度要求高，施工存在周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜、難度大、易出問(wèn)題等不利因素。本文對(duì)某工程沉井施工的全過(guò)程監(jiān)理控制進(jìn)行闡述，重點(diǎn)敘述了沉井施工的控制要點(diǎn)，以及對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的分析和處理措施。

關(guān)鍵詞：沉井施工；監(jiān)理控制；問(wèn)題分析；處理

1 工程概況

本工程為某鋁加工廠精整車間縱切機(jī)組設(shè)備基礎(chǔ)中的沉井施工。該沉井為地下鋼筋混凝土矩形構(gòu)筑物，外周長(zhǎng)4.2×3.5米，壁厚500mm。底標(biāo)高為-22.2m，頂標(biāo)高為-4.00m。沉井的底板及側(cè)壁采用C30防水混凝土，抗?jié)B等級(jí)P10，鋼筋保護(hù)層為50mm，底板以下為1.3m厚C30素混凝土封底。

本工程設(shè)計(jì)要求沉井平面尺寸誤差不得大于10cm，精度要求較高，為保證井體尺寸的準(zhǔn)確以及充抵偏差，經(jīng)項(xiàng)目監(jiān)理部和施工單位以及業(yè)主協(xié)商決定，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際制作每邊增大10cm，即4.3×3.6m，壁厚不變。同時(shí)參考地勘報(bào)告，地層中含有較厚的卵石層，為保證井體順利下沉，亦將井體刃腳鋼板厚度由14mm增加為20mm，加大了刃角強(qiáng)度。

沉井施工原理：在地坑內(nèi)，先制作開(kāi)口的鋼筋混凝土井體，待井體混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，在井室內(nèi)挖土使土層逐漸降低，井體依靠自重克服井壁與土層之間的摩阻力，逐步下沉。

2 施工工藝

測(cè)量放線→設(shè)置井點(diǎn)降水→土方開(kāi)挖→槽底換填級(jí)配砂石500mm厚→槽底碾壓平整→井體放線→鋪設(shè)刃腳下的墊木和砂墊層→第一節(jié)井體鋼筋模板施工→澆筑→養(yǎng)護(hù)→拆模→抽除墊木→人工挖土下沉→第二節(jié)井體鋼筋模板砼施工→人工挖土下沉→第三節(jié)、第四節(jié)井體……→下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→水下澆筑混凝土封底→底板施工。

本工程沉井井室總高16.7m，按4節(jié)支模澆筑，待前一節(jié)井室頂部下沉至-4.00m時(shí)，再支模澆筑下一節(jié)井室并下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)校正就位后進(jìn)行封底處理。

3 工序要點(diǎn)

（1）鋪設(shè)墊木，將刃腳放在墊木上方，用經(jīng)緯儀及水準(zhǔn)儀控制刃腳位置及四角標(biāo)高。鋪設(shè)墊木時(shí)應(yīng)注意：墊木頂面保持在同一標(biāo)高，在其空隙中填砂密實(shí)，填砂高度為墊木厚度的一半，墊木中心線應(yīng)與刃腳中心線重合。墊木可采用二級(jí)紅松，長(zhǎng)1.6m、寬250mm、厚200㎜，間距1m，垂直于井壁鋪設(shè)。

（2）沉井模板支設(shè)，應(yīng)在每節(jié)井室內(nèi)壁四邊距頂部300mm處預(yù)留8個(gè)埋件，以焊接內(nèi)模托架。第二節(jié)、第三節(jié)、第四節(jié)井室模板支設(shè)時(shí)應(yīng)注意：模板的垂直度參照上一節(jié)井室側(cè)壁的垂直度進(jìn)行支設(shè)，保持井室側(cè)壁在同一條直線上，以便井體垂直度的校正。

（3）沉井的混凝土澆筑，直壁拆模應(yīng)在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%以上，刃腳斜面模板應(yīng)在混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%以上時(shí)方可拆模。井室澆筑時(shí)：應(yīng)沿四周轉(zhuǎn)圈順序澆筑，均衡推進(jìn)，振搗密實(shí)到位。注意一次澆筑量不能過(guò)大或集中，防止井室因重量分布不均而發(fā)生偏移。

（4）沉井下沉，第一節(jié)井室混凝土必須達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可下沉，其上各節(jié)必須達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后方可進(jìn)行。墊木應(yīng)分組編號(hào)，抽除時(shí)應(yīng)由專人指揮，按順序?qū)ΨQ、依次、同步抽除。在抽除墊木過(guò)程中，應(yīng)隨抽隨填碎石土，并在刃腳內(nèi)外側(cè)填筑成小土壩，并人工夯實(shí)。然后依次是先中央后四周，均衡對(duì)稱的進(jìn)行人工挖土下沉，并根據(jù)需要留有土臺(tái)，逐層切削，使井室均勻下沉。下沉過(guò)程中及時(shí)用砂將井室四周空隙回填，防止井室側(cè)偏。同時(shí)在井室中央挖長(zhǎng)寬深各500mm的集水坑，集水坑隨井體下沉而不斷加深。在集水坑內(nèi)設(shè)排水管及水泵，注意排水管安裝時(shí)應(yīng)靠近井室內(nèi)的爬梯，以便安裝和維修。當(dāng)井室內(nèi)地下水涌出時(shí)，依靠潛水泵將積水排出沉井外，保證井室內(nèi)施工能正常進(jìn)行。

（5）下沉偏差控制，偏差控制三個(gè)方面：標(biāo)高控制；垂直度控制；位移控制。

①標(biāo)高控制：在井室內(nèi)壁四角設(shè)置4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)（每次4個(gè)水準(zhǔn)點(diǎn)的設(shè)置均依照前次的水準(zhǔn)點(diǎn)向上引，在內(nèi)壁每隔4m設(shè)置一道），通過(guò)水準(zhǔn)儀進(jìn)行測(cè)量并與基點(diǎn)進(jìn)行復(fù)核，控制下沉高度及不均勻下沉的情況，出現(xiàn)誤差及時(shí)校正。

②位移控制：在距井室側(cè)壁外500mm的位置設(shè)置位移控制線（縱橫兩條線），以便控制沉井的位移以及防止出現(xiàn)調(diào)角，并在井室外壁陽(yáng)角兩個(gè)方向上都彈出中線。通過(guò)控制線對(duì)外壁中線進(jìn)行測(cè)量，保持對(duì)位移量的控制。

③垂直度控制：在井室內(nèi)對(duì)角距兩側(cè)300mm處固定兩條線墜，每下沉一次測(cè)量一次，根據(jù)測(cè)量結(jié)果，及時(shí)確定再次開(kāi)挖重點(diǎn)以及調(diào)節(jié)方向。

如若位移或垂直度出現(xiàn)偏差，可利用千斤頂進(jìn)行調(diào)節(jié)。若需向東移動(dòng)，則用千斤頂在井室內(nèi)底部東側(cè)向東施壓，然后將井室內(nèi)西側(cè)下挖，使井體向西發(fā)生傾移，然后在井體西側(cè)外壁的上部也用千斤頂施壓，同時(shí)下挖井室內(nèi)東側(cè)土體（此時(shí)底部東側(cè)的千斤頂可撤除），使井體向東逐步偏移，然后在井室外側(cè)填砂以就位。除利用千斤頂外，糾偏措施也可采用井室外側(cè)填充生石灰，生石灰澆水后熟化膨脹，體積增大，對(duì)沉井外壁產(chǎn)生側(cè)壓力，亦可將沉井推移到位。

沉井穩(wěn)定測(cè)量：沉井下沉到要求標(biāo)高后，停止抽水。依靠井室自重下沉達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。期間每天4次進(jìn)行觀測(cè)，直至井室四個(gè)角下沉量達(dá)到一致，而且48小時(shí)內(nèi)下沉量不大于10mm，方可進(jìn)行封底。

4 沉井封底

封底前應(yīng)注意將坑底泥漿沉渣清除干凈，本工程設(shè)計(jì)要求潛水員潛入坑底進(jìn)行清淤，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際不具備可操作性。由于已挖入卵石層，經(jīng)連續(xù)幾日觀察，井室內(nèi)積水不再渾濁，并用線繩捆扎鋼筋棒入水觸探坑底，也很堅(jiān)硬，故未專門進(jìn)行清淤處理。

由于停止抽水后，井底涌水量急劇增大，井室內(nèi)增加至3臺(tái)水泵亦抽排不急，封底只能采用導(dǎo)管水下澆筑混凝土。先用工字鋼、腳手板搭建臨時(shí)操作平臺(tái)，而后用吊車將3根Φ273鋼管吊下至距井底30-50cm，并將鋼管固定在操作平臺(tái)上。封底砼為C30、1.3m厚，采用汽車泵澆筑，澆筑時(shí)將導(dǎo)管內(nèi)放入同管內(nèi)徑一致的橡皮球，利用橡皮球及砼的重力將導(dǎo)管內(nèi)的水?dāng)D壓出。砼澆筑中沉井外圍水泵打開(kāi)持續(xù)進(jìn)行抽水，此時(shí)井室內(nèi)水位高，井內(nèi)水壓大于井外水壓，使沉井底部出現(xiàn)負(fù)水壓現(xiàn)象則利于砼澆筑，可避免地下水對(duì)砼進(jìn)行沖刷，有利于砼的澆筑和初凝。封底砼澆筑完畢后，待強(qiáng)度達(dá)到100%，將井室內(nèi)積水抽除，鑿除封底砼的表面浮漿，鋪200mm厚砂礫層，其上鋪油紙一層，再澆筑C15混凝土150mm厚墊層，表面抹水泥砂漿一層并刷熱瀝青一道，至此封底施工全部結(jié)束，最后澆筑鋼筋混凝土底板即可。

5 問(wèn)題分析與處理實(shí)例

（1）井體下沉到第四節(jié)時(shí)（最后一節(jié)），沉井下方出現(xiàn)異常地質(zhì)：西北角為大粒徑卵石，東南角為粘性土質(zhì)。東南角不用再挖即可下沉，西北角卵石阻力較大，開(kāi)挖難度加大，下沉困難。故將西北角加大配重（荷載配重采用20t的鋁錠）進(jìn)行調(diào)整。

（2）井室第四節(jié)下沉到大約-20m時(shí)，出現(xiàn)垂直度嚴(yán)重偏差，南北偏差23cm，東西偏差17cm，下部開(kāi)挖也無(wú)法校正過(guò)來(lái)。故在井體東向和南向兩側(cè)外壁各加200t千斤頂，并在井室外側(cè)將西向和北向同時(shí)挖深至▽-10m，利用千斤頂施壓，同時(shí)井室內(nèi)亦進(jìn)行下挖，逐步糾偏到位。

（3）最后一節(jié)沉井每天僅下沉20-30cm，下沉困難（前幾節(jié)平均每天下沉50-60cm），而且沉至大約▽-21.6m處時(shí)井室內(nèi)西北角出現(xiàn)大量流沙的異常現(xiàn)象，為避免井室外土體坍塌，經(jīng)與業(yè)主協(xié)商，并征得設(shè)計(jì)同意后，剩余60cm不再下挖，停止抽水，待井室靠自重下沉至穩(wěn)定狀態(tài)，對(duì)井室垂直度進(jìn)行校正，將底板以下部分的內(nèi)壁進(jìn)行鑿毛，底部清理干凈，并在沉井四周回填加以穩(wěn)固，即可封底。

本工程沉井施工前，項(xiàng)目監(jiān)理部查閱相關(guān)的施工手冊(cè)掌握沉井的施工工藝，制定切實(shí)詳盡的沉井方案、降水方案、測(cè)量方案、封底方案，對(duì)沉井施工的每道工序、容易出現(xiàn)的問(wèn)題以及處理措施做到控制有數(shù)。尤其是下沉過(guò)程中的數(shù)據(jù)觀測(cè)、糾偏調(diào)整、封底澆筑施工，予以全程跟蹤監(jiān)理，有效保證了施工質(zhì)量。本工程沉井于7月底開(kāi)始做降水井點(diǎn)，11月底完成底板澆筑并回填結(jié)束，有效施工時(shí)間為3個(gè)半月，目前縱切機(jī)組設(shè)備基礎(chǔ)已經(jīng)順利完成交接驗(yàn)收，開(kāi)始設(shè)備安裝，沉井施工結(jié)果良好。