沉井施工技術在設備密集區應用探討

趙志超(兗礦新疆煤化工有限公司，新疆 烏魯木齊830011)

1 概述

沉井施工方法，廣泛用于建造地下構筑物和深基礎，這種施工方法，一般先在基坑或地面上建造鋼筋混凝土井筒，待井筒混凝土強度達到設計要求后，在井筒內挖土，隨井筒內土面標高不斷降低，井筒靠自身重量克服刃腳反力和井筒壁與土壁之間摩擦力不斷下沉，至設計標高后封底。

兗礦新疆煤化工有限公司新建高壓后備氮系統，有高壓氮泵和水浴式汽化器兩臺主要設備，其設備混凝土基礎尺寸為3.9m*3.3m和3.3m*3.3m,底標高均為-2.1m,基礎較小，但兩臺設備基礎均位于常壓液氧儲槽和常壓液氮儲槽之間，施工作業面狹窄，挖掘機等挖土機械無法進入；查閱詳勘資料，該區域為淤泥質地基，地下水位在-1.5m，土質差，放坡開挖或支護開挖均無法實現；采用鋼筋混凝土沉井，人工挖土施工，占地面積小，土方開挖量少，無需動用大型設備，對臨近構筑物影響小，施工方便，安全可靠，工期短，造價低。

2 沉井施工方法

2.1 沉井制作

圖1是沉井施工的剖面圖。井身高2.8m，長寬外徑分別為4.3m*3.3m 和3.3m*3.3m，高度不高，重量不大，為簡化施工程序，縮短施工時間，采取一次制作下沉。

制作程序：放線→拆除原混凝土地面→挖土0.3米后場地整平→抄平放線驗線→安設刃腳鐵件、綁鋼筋→支刃腳、井身模板→澆筑混凝土→養護、拆模→沉井下沉。

刃腳支設：圖2是刃腳結構與支設示意圖。平整刃腳處地基，打夯機夯實，鋪設砂石墊層150mm厚，設置木墊架，根據井筒荷重計算確定木墊架大小、間距，對稱鋪設；安設的鋼刃腳外側與地面垂直，確保切土導向作用良好。

圖1 沉井施工剖面圖

圖2 刃腳結構與支設示意圖

井壁模板支設：井壁模板采用方木、竹膠板制作，對拉螺栓緊固；因地下水位較高，為防止井壁滲水，在穿墻對拉螺栓中間滿焊100*100*3mm 止水鋼板。內外腳手架與基坑邊坡連接牢固，確保模板整體穩定，混凝土澆筑振搗時不脹模、不位移；模板內壁平整光滑，接縫處膠帶密封，滿刷脫模濟，確保拆模后混凝土表面光滑，減小下沉阻力。

鋼筋綁扎：井壁內模支設完成，即可綁扎鋼筋，豎筋一次板綁扎到頂，底、中、上三道環筋固定，水平筋分層綁扎，內外層鋼筋之間加設支撐，梅花形布置，每米不少于1個；鋼筋外側設置墊塊，保證保護層厚度。

混凝土澆筑：分層澆筑，對稱進行，均勻下料，不留施工縫。澆筑完成后12小時內覆蓋澆水養護，每天澆水次數以保持混凝土濕潤為佳，澆水養護時間不少于14日。

2.2 沉井下沉

下沉程序：降水→人工沉井內挖土下沉→觀測→糾偏→下沉至設計標高→C20混凝土鋪設封底

降水：輕型井點降水，在沉井外側1 米處，均勻布置6 個降水點，真空泵持續抽水，確保水位降至沉井設計底標高1 米以下。

挖土下沉：下沉前認真檢查井壁外觀，外觀平整光滑，無孔洞、蜂窩、麻面，井壁混凝土強度達到設計強度的75%；對稱、同步、依次抽除刃腳下的墊木；從沉井中間向四周分層開挖，每層厚度以300～400mm為宜。刃腳下土方均勻、對稱開挖，每次挖去約100mm，在沉井自重作用下，刃腳下土層經不住刃腳擠壓而坍塌，沉井破土均勻平穩下沉。在沉井外壁灌砂，可減少下沉阻力，加快下沉速度。為防止刃腳突然沉降傷人，中部鍋底不得挖的太深，操作人員應遠離刃腳。沉井接近設計標高時，減小每層開挖深度，至距設計標高100mm處，停止開挖，沉井可依自重沉至設計標高。

測控糾偏：在沉井外壁四面間隔500mm 彈一道水平線，用于控制沉井下沉量；在沉井上部彈十字中心控制線，控制線延長至沉井外5米，在四條控制線延長線上分別設置控制樁，樁頂打鋼釘作為基準點，用于控制沉井標高和中軸線位移。

初沉階段每2小時觀測不少于1次，異常情況應連續觀測，及時矯偏；下沉過程中，勤測勤糾，隨偏隨糾；終沉階段加強觀測，每小時觀測不少于1次，終沉封底前，井體標高、位移、垂直偏差應在允許范圍內，并經驗收合格。

沉井封底：將井內積水和淤泥清理干凈，滿鋪150mm 厚碎石，封底混凝土先沿沉井刃腳填筑，高度不低于刃腳斜面高度，逐步向沉井中心分層澆筑振搗，至設計標高。自然養護一周，養護期間持續降水。

3 結語

沉井施工前應認真分析施工范圍內的水文地質情況，對施工過程中極易出現的位移、傾斜、扭轉等偏差制定技術防范措施，及時糾偏；施工中還要加強對周圍設備、建筑物、構筑物沉降觀測，減小對臨近設施的影響。本次沉井施工基本達到了安全、優質、快速、節資的預期，對設備密集區域內地下基礎施工具有一定的借鑒意義。