沉井下沉對周邊建筑物的影響及不良狀況的預防措施

袁玉石

(河南省周口市南水北調工程建設管理領導小組辦公室，河南 周口 466000)

0 工程概況

河南省南水北調受水區周口供水配套工程西區水廠支線向二水廠供水工程為設計變更工程，全長3 620.15 m,管材采用DN1200的球墨鑄鐵管，設計閥井13座，鎮墩3座，頂管四處總長938.54 m,放坡開挖長度1 322 m，垂直開挖長度1 359.49 m。結合工程布置，工作井和接收井8座，均采用沉井布置，采用不排水下沉進行施工。工作井和接收井均為圓形。

1 沉井工程地質

勘察區地貌單元為沖積平原，施工場地較開闊，交通較便利。河南省南水北調受水區周口供水配套工程西區水廠支線向二水廠供水工程區地震動峰值加速度為0.05 g，相當于地震基本烈度Vl度。

場區地質結構為粘砂多層結構，頂管水平管身主要位于場區第④層重粉質壤土及第⑤層砂壤土中。第⑤層砂壤土(alQ3)，稍密狀，接收井附近該層較密實，第④層重粉質壤土(alQ3)屬中硬土，軟硬差別大，第③層重粉質壤土、第④層重粉質壤土見0.50～3.00 cm左右鈣質結核，含量一般約占3%～7%，設計和施工時應考慮巖體軟硬狀態和含有鈣質結核對頂管施工的影響。

豎井開挖深度約15 m，屬高邊坡，邊坡巖性主要為重粉質壤土，下部為砂壤土。重粉質壤土為中硬土層，砂壤土為松散～稍密狀。地下水埋藏較淺，且下部砂層中為承壓水，開挖邊坡穩定性差，存在邊坡穩定性問題。粘性土坡比采用1∶1.25～1∶1.50，并采取必要的支護、保護措施?？紤]工作井對附近建筑物的影響，考慮采用垂直深層混凝土擋墻支護形式或沉井等，并對下部承壓水做專門的封堵措施。

穿越工程若采用頂管施工，在降水時及沉井、頂進過程中，將擾動周圍土體，造成地面塌陷、地面沉降等現象，引發地質環境問題，相關單位應根據具體情況決定采取事前預防或事后處理措施。穿越建筑物位于市區，周邊施工環境復雜，建議委托第三方加強頂管周邊建(構)筑物的變形監測，建立預警機制，加強防護工作。沉井施工前復核周邊的地下管線，施工時應聯系產權單位明確具體位置后加以保護，頂管施工對周圍土體產生的擾動，會使管道及沿線地面產生沉降，對路面有一定影響，建議采取處理措施。沉井周邊若在施工前采取了基礎加固處理，應按相關規范和要求對加固效果進行檢測，施工時如采取降壓排水措施，處置不當時，易發生流土，流砂現象，造成地面塌陷、地面沉降，應采取相應措施保護周邊建(構)筑物。

建筑物穿越工程采用單向頂管施工，沉井開挖約12 m左右，地下水埋藏較淺，下部砂層具承壓水，存在施工降排水問題。重粉質壤土一般具弱透水性，砂壤土具中等透水性，施工時應采取適當的降排水措施，線路西側有一排水溝，該河道為季節性河流，勘察期間河內水深約0.50 m，為附近工程施工排放廢水，汛期水量較大，施工時應做好施工排水和導流工作，且盡量避開汛期施工。

河南省南水北調受水區周口供水配套工程西區水廠支線向二水廠供水工程場區地下水對混凝土無腐蝕性；對混凝土中的鋼筋無腐蝕性；地下水對鋼結構具弱腐蝕性。沿線土體對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土中鋼筋具微腐蝕性；對鋼結構具中～強腐蝕性。

2 沉井周邊建筑物影響分析

2.1 1#沉井對周邊建筑物影響分析

1#井(工作井)位于蓮花路南側，周邊主要為農耕地，無建(構)筑物，施工時如采取降壓排水措施，處置不當時，易發生流土、流砂現象，造成地面塌陷、地面沉降，應采取相應措施保護周邊土體，防止坍塌。

2.2 2#、3#沉井對周邊建筑物影響分析

2#井(接收井)位于蓮花路北側，3#井(工作井)位于黃河路南側，周邊主要為農耕地，無建(構)筑物，沉井左側沿永豐路存在綠化樹木及市政路燈等設施，施工時如采取降壓排水措施，處置不當時，易發生流土、流砂現象，應采取相應措施保護周邊土體，防止坍塌。

2.3 4#沉井對周邊建筑物影響分析

4#井(接收井)位于黃河路北側，沉井東側為建業聯盟新城小區，距離沉井距離較遠，沉井施工對小區影響較小。沉井左側沿永豐路存在綠化樹木及市政路燈等設施，施工時如采取降壓排水措施，應采取相應措施保護周邊土體，防止坍塌。

2.4 5#沉井對周邊建筑物影響分析

5#井(工作井)位于交通路與永豐路交叉口以東，沉井南側緊鄰河南宏運水泥制品有限公司，該公司院內尚有1座2層生活、辦公樓房及1臺5 m高砂石料配料機和1個15 m高水泥儲存灌；北側緊鄰南干渠，該河道為季節性河流，河內水深約1.00 m，為附近工程施工排放廢水，在沉井降水及下沉、頂進施工過程中，對周圍土體擾動嚴重，造成地面塌陷、地面沉降等現象，引發地質環境問題，對附近建(構)筑物的造成損壞。施工時需對水泥制品有限公司院內建筑物進行遷移，并對南干渠采取防護措施。

2.5 6#、7#沉井對周邊建筑物影響分析

6#井(接收井)位于永豐路東側，沉井西側為劉方坪小學，東側為居民小區，沉井主體占壓永豐北路，永豐北路系附近居民出行，學生出入主要道路，且道路比較狹窄。7#井(工作井)位于紡織路北側，沉井東側為中國石油加油站及居民小區，該沉井主體占壓永豐北路及紡織路，兩條道路均系附近居民出行主要道路，且道路比較狹窄。施工時如采取降壓排水措施，處置不當時，易發生流土、流砂現象，造成地面塌陷、地面沉降，應采取相應措施保護周邊土體，防止坍塌。

2.6 8#沉井對周邊建筑物影響分析

8#井(接收井)位于周口銀龍水務有限公司院內，周邊緊鄰房屋，東側還有一處銀龍水務有限公司的沉淀池，在沉井降水及下沉、頂進施工過程中，對周圍土體擾動嚴重，造成地面塌陷、地面沉降等現象，引發地質環境問題，對附近建(構)筑物的造成損壞。施工時需對周圍房屋進行遷移，且對沉淀池采取防護措施。

3 沉井瞬間突沉預防及治理措施

3.1 預防措施

預防措施：①在軟土地層的沉井，可增大刃腳踏面寬度，或增設底梁以提高正面支承力；挖土時在刃腳鄰近宜保留約50 cm寬的土堤，使沉井擠土下沉。②在粘土層中要嚴格控制挖土深度，粘土層下有砂層時，更應防止把砂層吸空。

3.2 治理方法

治理方法：①加強操作控制，嚴格按次序均勻挖土，避免在刃腳部位過多掏空，或挖土過深，或排水迫沉水頭差過大。②在沉井外壁空隙填粗糙材料增加摩阻力；或用枕木在定位墊架處給以支撐，重新調整挖土。

4 沉井傾斜預防及治理措施

4.1 預防措施

預防措施：①沉井預制場應事前平整夯實，對不良土質及軟硬不勻者，采取地基加固方法處理。②抽除支承墊木應依次、對稱、分區、同步進行，每次抽去墊木后，刃腳下應立即用砂或礫砂填實。定位支點墊木，應最后同時抽除。③嚴格按操作規程施工，刃腳、井壁施工質量必須符合設計要求。④按合理順序挖土，使沉井正面阻力均勻對稱。⑤加強對沉井外壁減阻措施的管理和崗位責任制的落實。

4.2 治理方法

治理方法：①沉井下沉可采取偏除土，偏壓重，頂部施加水平力，或刃腳下偏支墊等方法糾正傾斜。②糾正位移時，可先偏除土，使沉井底面中心向墩位設計中心傾斜。然后在相對側偏除土，使沉井恢復豎直，如此反復進行，使沉井逐步移近設計中心。③糾正扭轉。當沉井中心位置基本符合要求，僅水平角度扭轉時，可在一對角線兩角采取偏除土，在另外二角采取偏填上，借助于刃腳下不相等的土壓力形成的扭矩。使沉井在下沉中逐步糾正扭轉角度。

5 結語

沉井在下沉過程中會出現下沉過快、過慢、瞬間突沉、傾斜、偏移、扭位、周邊建筑物下沉等不同狀況，文章針對不同情況分別采取不同的預防措施和治理方法。沉井下沉過程中遇到下沉受阻的現象應上報監理、業主，研究討論方案，確定措施，不盲目施工造成超沉等不良后果。