淺談不排水下沉沉井施工技術

魏永祥

摘要：在埋深較深的頂管施工過程中，其中最為普遍的一項工程技術是沉井施工技術。沉井下沉一般有兩種方式，一是排水挖土下沉，二是不排水下沉。本文結合西安城市應急供水工程項目，詳細剖析不排水下沉沉井的施工工藝，對施工過程中出現的問題及應對措施進行總結，為沉井施工提供參考。

關鍵詞：沉井施工;沉井下沉;施工技術

1工程概況

本工程位于西安市灃東新區澇渭水源地區，為輸水管道下穿灃河段管道施工，本標段管道主要以頂管施工為主，頂管長度610米。為保證頂管施工質量及施工進度，頂管沿線設置四座沉井，三座頂管工作井，一座頂管接收井，分別設置于灃河兩岸。

本工程沉井設計尺寸為：頂管工作井12m×9m，頂管接收井7.6m×7.6m。沉井側壁為C35鋼筋混凝土，抗滲等級P8，封底采用C25水下混凝土，沉井下沉平均深度23.5米，由于沉井深度較大，每座沉井設置5節井壁。

2沉井施工工藝

施工準備→測量放線→旋噴樁止水帷幕施工→刃腳開挖→混凝土墊層→第一節沉井制作→第一節沉井下沉→第二節至第五節沉井制作→第二節至第五節沉井不排水下沉→沉井封底→澆筑底板混凝土→附屬工程施工。

3沉井施工

3.1高壓旋噴樁施工

高壓旋噴樁施工是影響沉井下沉質量的關鍵工序，本標段井位全部處于灃河兩岸，地下水位高，且沉井持力層為條件較差的淤泥質粉質粘土層，采用高壓旋噴樁進行止水和加固，可有效的防止沉井下沉過程出現涌砂涌水現象。

考慮到本工程地質特點，沉井持力層處在地質條件較差的淤泥質粉質粘土層內，設計要求在1#～4#沉井施工前對井口四周施工雙管高壓旋噴樁加固土體和止水。旋噴樁樁徑φ600mm，樁間距為400mm，樁間咬合200mm，樁長為刃腳以下1m。

3.2沉井制作施工

3.2.1鋼筋工程。沉井井壁鋼筋綁扎的好壞，直接影響著沉井的質量，井壁鋼筋綁扎的關鍵是控制好鋼筋的搭接長度與搭接位置，井壁的豎向鋼筋應上下垂直，綁扎牢靠或采用對接焊連接，其位置按照軸線尺寸校核。每一節井壁施工完成后預留接茬鋼筋，并保證同一截面鋼筋接頭數不大于50%。混凝土保護層采用同強度等級的水泥砂漿墊塊，以確保鋼筋位置準確。

3.2.2模板工程。模板采用18mm厚膠合板，內外模板橫圍檁采用雙鋼管、豎向圍檁采用方木，內外模采用φ14對拉止水螺桿固定，拆除模板后采用砂漿密封并涂刷防水涂料，避免滲水。

3.2.3混凝土工程。井壁及底板采用C35混凝土，抗滲等級P8，混凝土采用商品混凝土泵送入模。混凝土初凝后及時采用塑料膜覆蓋灑水養護，養護時間不小于7天，混凝土強度達到70%以上時，方可拆除側模。井壁模板在澆筑混凝土完成后24小時可松動對拉螺桿外拉桿。

3.3沉井下沉

待混凝土強度達到100%后方可進行下沉施工，本工程位于灃河兩岸，地下水位高，并根據地層條件情況，采用不排水下沉法施工。沉井下沉按照“先中后邊、分層對稱破土、先高后低、及時糾偏”的原則進行操作。

3.3.1水位線以上下沉。沉井內的分層挖土和土方吊運采用機械和人工相配合的方法，第一節和第二節沉井以長臂挖掘機為主，人工和小型挖掘機為輔，沉井開挖至10m以下后以履帶挖機挖土為主，人工配合下沉修邊。

井內靠周邊的土方以人工開挖、扦鏟為主，以此嚴格控制每層土的開挖厚度，防止超挖。井內土體如較為干燥，可增配一臺小型（0.25m3）液壓反鏟挖掘機，在井內進行機械開挖，達到減少勞動力和提高工效的目的。

沉井外刃腳邊保留1m寬左右的土堤，使沉井在刃腳處擠土下沉，以減少對井周土體的擾動程度。下沉過程中，需要測量沉井頂面四周標高及軸線位置，有效控制下沉量及位移偏差，方便糾偏。

3.3.2水位線以下下沉。沉井下沉至第三節標高時進行水位線以下，由于井內有水，小型機械及人工無法完成井內挖土下沉，可采用25噸吊車配合抓土吊斗（3m3）法進行井下抓土下沉。

3.4沉井封底

當沉井下沉至距設計底標高時，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天的下沉穩定，或經觀測在8天內累計下沉量不大于10mm時，即可進行沉井封底。

4施工過程中的問題及解決措施

4.1沉井下沉過快

原因分析：沉井下沉過快，主要是由于井壁與地層間摩阻系數過小造成下沉速度加大，或遇軟弱地層造成刃腳踏面承載力降低及沉井外部土液化。

預防措施及處理方法：在沉井外壁間填粗糙材料或將井身外的土夯實，加大摩阻力;井內應多留土，利用加大“邊載”，提高刃腳下的土阻力，然后從中間格逐步對稱向邊格，分格進行挖土;如沉井外部的土液化發生虛坑時，可填碎石處理。

4.2沉井下沉過慢或不下沉

原因分析：井壁與土壁間的摩阻力過大;沉井自重不夠，下沉系數過小沉井下沉困難;開挖面深度不夠，或偏斜，正面阻力大;遇到障礙物或堅硬巖層和土層;井壁無減阻措施或泥漿套;井身在軟粘性土層中因故停沉時間太長，側摩擦力恢復增大等。

4.3沉井傾斜

原因分析：井身制作場地高低不平，土層軟硬不勻，地質條件不良;鑿取墊層的方法不妥，回填不及;刃腳制作質量差，不平，不垂直，井壁制造有問題，其中線與刃腳不在一根直線上;開挖土不對稱不均勻，在沉井時有突沉井和停沉的現象;井身的正面和側面的阻力不對稱。

預防措施及處理方法：對初沉的偏斜可用在高側多挖土，低側少挖土的辦法糾正;終沉或其他階段的偏斜，可用井外射水或噴氣破壞高一側土層進行糾偏;有意使沉井向偏移的相反方向傾斜，當幾次傾斜糾正后，即可恢復到正確位置，或有意使沉井向偏位的一方傾斜，然后沿傾斜方向下沉，直至刃腳處中心線與設計中線位置相吻合或接近時，再將傾斜糾正。

5結束語

沉井施工現已廣泛應用于市政、橋梁、建筑、地鐵等施工中。因此，對沉井工法施工的學習和研究，不僅具有理論指導意義，還有很大的施工經濟價值。目前，沉井的實際施工過程中依然存在較多問題和難題。本文以實際項目為依托，對沉井施工工藝進行闡述，對施工過程中出現的問題及解決措施進行分析，并針對本工程沉井施工特點，可為類似沉井施工提供一定參考。

參考文獻：

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（作者單位：中鐵七局集團西安鐵路工程有限公司西安應急供水項目部）