沉井地基處理與封底方法分析

孫冠芳

（廣州市黃埔建設監理有限公司，廣東廣州 510700）

0 引言

本文著重探討市政污水干管施工過程中，混凝土沉井的地基處理與封底方法。

1 項目概述

1.1 項目概況

某項目污水干管采用D1500mm鋼筋混凝土頂管管材，長約828.4m，管道設計坡度1.5‰，管底埋深12～14.5m，用頂進法施工，共設沉井9座（工作井4座，接收井5座）。

項目位置在市郊農田地，勘察報告指出，水位較淺，地下水位埋深基本上在1.5～2.5m之間，其中豐水期按往上提高0.5m考慮，枯水期按下降0.5m考慮。潛水層主要為②1粉土層，微承壓水含水層主要為③2層粉細砂層、④層粉細砂層。

該工程基坑全部為一級基坑，由于施工場地多在農田里，地下水位高，地基承載力較低，為保證大型機械工作有安全作業面，沉井周圍30m×20m范圍內，硬化處理。根據現場靜止水位情況及管線設計埋深情況，沉井下沉須采取支護、降水措施。先支護、降水后再下沉、開挖。

1.2 項目設計參數

根據設計圖紙，本項目所有沉井（接收井和工作井）均為鋼筋混凝土圓形沉井，井內直徑為7.5m，井壁厚為1.2m，井壁、底板混凝土強度等級為C30，底板封底采用C25素混凝土，無抗滲要求，鋼筋等級為HPB300和HRB400。頂管管道主管徑為DN1500mm、管材為鋼筋混凝土專用頂管，頂管機最大外徑分別為1900mm、2500mm，長度4.5m，最小頂程 31m，最大頂程133.09m。根據本工程基坑支護及降水設計圖紙，沉井基坑深度，擬采取的措施為：沉井+井外深井井點降水（?700mm）+高壓旋噴樁（?850mm）（場地受限采用）。

2 沉井地基處理

2.1 沉井降水

按照該項目圖紙設計要求，工作井、接收井處采用孔徑700mm深井井點降水，并在井周4m處打帷幕樁。降水施工嚴格按批準的施工方案執行。降水工作停止的時間為沉井底板混凝土強度達到設計要求的75%后。

2.1.1 施工方法

根據地質勘探報告揭示的土體地質條件和水文地質條件，采用打深井井點降水，本工程每座沉井布置7眼井（沉井外4眼降水井，沉井內1眼降水井，2眼回灌井），孔徑為700mm，濾水管采用?420mm鋼管，降水深度為作業面以下0.5m。

（1）降水井位置：沿沉井外側四周距沉井4m的位置設置。

（2）排水方式：沿帷幕樁周邊外側1.5m位置設置排水溝。

（3）井點布置：每座沉井設置5眼降水井，2眼回灌井，井點深度 20.5～24.5m。

（4）降水周期：降水周期為80d（視施工情況而定）。

（5）降水井及泥漿坑、排水溝平面示意圖，見圖1。

圖1 降水井及泥漿坑、排水溝平面

（6）降水井剖面示意圖，見圖2。

圖2 降水井剖面

2.1.2 井點降水要點以及對施工產生的影響

井點降水需要經常檢查水泵的工作狀態，保證水泵始終在連續抽水狀態，并配雙電源，以防因斷電導致中途抽水停頓、濾網堵塞。且中途停抽，地下水位驟升驟降，也可能引起周圍土體變形、建筑物開裂、坍塌等事故。應安排專人對水位進行隨時監控觀測，確保降水井內水位與附近水位差控制在1m之內，當超過該數值時，及時采取措施，避免引起附近建筑物開裂、沉降。

采用坑外井點降水改變動水壓力的方向能有效防止流沙、管涌的發生，為后期沉井順利封底打下良好的基礎。

2.2 止水帷幕樁

該項目設計給出兩種帷幕樁止水方案，分別是三軸水泥攪拌樁和高壓旋噴樁。該項目井位上空有高壓線，空間有限，故選用高壓旋噴樁。

2.2.1 高壓旋噴樁止水帷幕施工

高壓旋噴樁采用雙重管法施打，旋噴樁施工按試噴樁選定的參數進行，漿液攪拌后不得超過4h，如超過時應進行專門的試驗，以證明其性能符合設計及規范要求方可使用。旋噴樁在灌漿前要對管路進行清洗，噴樁時要從下至上連續作業，搭接段必須復噴，且要滿足復噴長度不少于20cm，保證樁體完整性。在施工過程中還需控制樁體垂直度，垂直度偏差控制在樁長的1%內施工中采用雙向吊錘觀察每根樁的垂直度，發現偏差過大及時調正。變射能力、提升速度對成樁直徑有較大影響，發現情況異常，應及時調整，并記錄在專門的表格上，以便判斷加固效果，為后期施工及質量檢驗提供資料。該項目設計高壓旋噴樁直徑為850mm，長度為越過沉井刃腳11m，水泥采用42.5級普通硅酸鹽水泥，水灰比控制在0.8～1.5之間，水泥用量按延米280kg控制，具體布置如圖3所示。

圖3 降水、止水帷幕

2.2.2 止水帷幕樁對施工產生的影響

止水帷幕樁可以在沉井周圍形成封閉的止水帷幕結構，阻斷沉井內外的水層交流，有效防止后期封底時沉井底部的管涌與隆起，所以施工時一定要認真、嚴格按照設計圖紙及規范要求，打好帷幕樁，嚴格控制樁長及水泥用量，絕不能存僥幸心理而偷工減料。筆者所在項目由于當時工期較緊張，施工單位為了趕工期，止水帷幕樁施工不到位，導致個別井位底涌非常嚴重，冒水冒泥，給后期沉井封底帶來很大困難。

3 沉井封底方法

3.1 沉井封底

當沉井下沉至設計標高后，觀測沉降累計值，如8h內累計下沉值小于2cm時，立即進行沉井封底。封底混凝土最好采用C30以上抗滲混凝土，厚度一般為1～1.5m，具體封底厚度需根據地下水壓大小計算而定，井底宜全斷面一次連續澆注完成，且應保證表面平整，無地下水上冒現象，在沉井封底時，底部必須設置1.0m×1.0m×0.5m泄水井，保證干封底，注意泄水井絕不能因嫌施工麻煩而省略。泄水井具有舉足輕重的作用，設置泄水井相當于在底板上預留出水口，當因中途停止降水等因素導致地下水位上升時，地下水就會通過預留的泄水井口進入沉井內，達到平衡井內外水位壓力差，避免了沉井上浮。封堵泄水井的時間應根據底板混凝土強度和底板是否滿足抗浮要求來確定。

何時抽出沉井內積水，由封底混凝土強度來確定，抽水過早會導致封底混凝土承受地下水壓而破壞開裂，造成封底失敗。

3.2 沉井底涌嚴重時井內地基處理及封底方法

實際施工中，在市政工期緊張及個別施工人員經驗不足、或不能嚴格按設計要求施工的情況下，往往存在井點降水不到位、止水帷幕樁中水泥用量不足、帷幕樁長度不夠等情況，導致帷幕樁止水效果差、底涌嚴重，造成封底困難的現象。

（1）井點降水地下水位能降到封底混凝土底面以下時，在封底前，清除持力層表面的浮、雜土、虛土，超挖部分可回填砂礫，碎石、煤渣等處理，然后再澆筑封底混凝土。

（2）沉井底涌較輕時，清除底部淤泥后，拋填1m厚片石，再立即澆筑封底混凝土。

（3）對于底涌嚴重的沉井，采用水下混凝土灌注來處理。但是直接下導管灌注混凝土盲封很難達到封底效果，會出現地下水上涌破壞封底混凝土的情況，導致封底失敗。

在實際施工時，我們采用的是蛙人潛入沉井底部，人工控制泵送導管進行有針對性的澆筑混凝土，保證混凝土的澆筑順序，使混凝土能夠連續澆筑，不出現斷層、夾層等情況，可使封底混凝土表面平整，厚度均勻，達到比較理想的封底效果。

4 結語

總之頂管后期施工能否順利實施，關鍵在于沉井能否干封底，而干封底的關鍵在于沉井周圍地基的降水、止水的效果。