淺談沉井下沉施工的傾斜糾偏控制措施

徐列君

摘要：現(xiàn)階段，頂管施工已經(jīng)成為城市管網(wǎng)施工中的一項(xiàng)重要工藝，沉井安全準(zhǔn)確下沉是保障頂管正常作業(yè)的基礎(chǔ)。沉井下沉過(guò)程中因?yàn)樽灾卮蠖鴺O易傾斜，難以控制，雖然有許多常見(jiàn)的糾偏方法，但對(duì)于傾斜程度大的沉井現(xiàn)場(chǎng)，其糾偏難度仍然較大。沉井下沉施工前因軟弱地層不均勻沉陷發(fā)生大角度傾斜，造成沉井底部淺埋，土體受力面積小，存在較大傾覆風(fēng)險(xiǎn)的案例并不常見(jiàn)。文中結(jié)全工程實(shí)例，針對(duì)施工過(guò)程中沉井下沉傾斜及糾偏中的常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行深入探討。

關(guān)鍵詞：沉井下沉;下沉施工;傾斜糾偏;控制措施

引言

因具有整體性好、對(duì)鄰近建筑物影響較小等優(yōu)勢(shì)，沉井結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于岸邊取水構(gòu)筑物、大型橋墩基礎(chǔ)或錨旋和大型污水處理等工程中。沉井通過(guò)挖除隔墻下或刃腳附近土體降低豎向阻力，在重力作用下，不斷下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。該過(guò)程中，隔墻底部和刃腳處因支承土體被挖除，可能會(huì)向內(nèi)撓曲，形成拉裂縫。一些大型沉井的刃腳及隔墻底部都是帶裂縫下沉。當(dāng)裂縫寬度超過(guò)限值后，裂縫不僅會(huì)降低沉井結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和耐久度，還會(huì)引起滲漏，嚴(yán)重影響沉井的使用安全。裂縫寬度影響沉井結(jié)構(gòu)安全，而結(jié)構(gòu)內(nèi)力大小是判斷裂縫是否超過(guò)限值的重要依據(jù)。

1沉井下沉傾斜概述

沉井工作井施工首先進(jìn)行測(cè)量放線、平整場(chǎng)地，并鋪設(shè)砂墊層，綁扎鋼筋、模板支立后，澆筑沉井刃腳及下半部分井壁。當(dāng)達(dá)到混凝土強(qiáng)度要求后，澆筑剩余部分井壁。在沉井第一倉(cāng)混凝土澆筑完成后，尚無(wú)明顯下沉跡象。當(dāng)最后一倉(cāng)混凝土澆筑完成后約6h尚未進(jìn)行沉井開(kāi)挖前，沉井因混凝土自重，一側(cè)刃腳先切割土體逐步下沉，另一側(cè)刃腳因下部淤泥擠壓變形也緩慢下沉，沉井開(kāi)始逐步發(fā)生傾斜，然后沉井一側(cè)受土體支撐穩(wěn)定下來(lái)，未繼續(xù)發(fā)生傾斜。沉井傾斜最深處下沉3m，刃腳部位已到達(dá)淤泥地層，上部剩余5m，并發(fā)生大角度傾斜，傾斜度達(dá)到19°。該沉井傾斜側(cè)靠近圍墻和工廠宿舍區(qū)，如果不及時(shí)進(jìn)行處理，僅沉井下部淺埋，受力不均，存在較大傾覆風(fēng)險(xiǎn)，威脅臨建房屋及房屋內(nèi)人員生命財(cái)產(chǎn)安全。

2沉井下沉施工的傾斜問(wèn)題

2.1井壁裂縫

沉井墊木設(shè)置不當(dāng)或布置不均勻或間距過(guò)大，導(dǎo)致沉井早期受力不均，產(chǎn)生彎曲應(yīng)力;沉井墊木未對(duì)稱拔除，導(dǎo)致井壁內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋。模板拆除過(guò)早，混凝土強(qiáng)度不滿足拔除墊木條件而出現(xiàn)裂紋;沉井支設(shè)在軟弱不均勻土層上或其它不良地基，混凝土澆筑后地基不均勻沉降而產(chǎn)生裂縫;沉井井壁與內(nèi)隔墻荷載相差太大，沉降不均，產(chǎn)生了較大的附加彎矩和剪應(yīng)力造成裂縫，而洞口處截面削弱，強(qiáng)度較低，內(nèi)力相對(duì)集中，所以洞口附近易出現(xiàn)裂紋。

2.2傾斜對(duì)沉井錯(cuò)構(gòu)水平內(nèi)力調(diào)影問(wèn)題

沉井下沉?xí)r，沉并整體類似于簡(jiǎn)支梁;傾斜時(shí)，重力因偏心產(chǎn)生彎矩，導(dǎo)致沉井同一截面在傾斜方向的兩端產(chǎn)生水平應(yīng)力變化。因未入土段受力較為明確，取A4隔墻處于沉并上層檢測(cè)面與頂面間的部分為愛(ài)力分析對(duì)象，將計(jì)算結(jié)果皋與隔墻上層7，9測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析探究?jī)A斜對(duì)結(jié)構(gòu)水手內(nèi)力的影響。

2.3偏移或扭位

位移大多由于傾斜引起，當(dāng)沉井傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟，在糾正傾斜時(shí)，井身往往向傾斜一側(cè)下部產(chǎn)生一個(gè)較大的壓力，因而伴隨向傾斜方向產(chǎn)生一定位移。位移大小隨土質(zhì)情況及向一邊傾斜的次數(shù)而定。當(dāng)傾斜方向不平行軸線時(shí)，糾正后則產(chǎn)生扭位，多次不同方向的傾斜，糾正傾斜后拌隨產(chǎn)生位移的綜合復(fù)合作用，也常導(dǎo)致產(chǎn)生偏離軸線方向的扭位;沉井傾斜未糾正就繼續(xù)下沉，常會(huì)使沉井向傾斜相反方向產(chǎn)生一定位移;測(cè)量偏差未及時(shí)糾正。

3沉井下沉施工的傾斜糾偏控制措施

3.1助沉措施

沉井施工前對(duì)竹膠板進(jìn)行表面刷脫模劑處理，保證沉井井壁光滑，加工安裝時(shí)做到拼縫嚴(yán)密，確保拼縫規(guī)則。當(dāng)沉井下沉困難時(shí)可采用配重法施工，即利用沉井頂面橫梁、隔墻鋪設(shè)作業(yè)平臺(tái)，平臺(tái)堆載沙袋、混凝土預(yù)制塊等重物，增加沉井自重。沉井施工穿越軟黏性土層時(shí)，如文章參考的吸水井下沉系數(shù)1.19，下沉系數(shù)低，施工過(guò)程中應(yīng)全時(shí)段同步開(kāi)挖下沉，盡量減少下沉?xí)r間。沉井下沉過(guò)程中常用的一種輔助下沉方式就是射水法，它的主要工作方式是在井室內(nèi)對(duì)稱預(yù)埋多道射水管，預(yù)埋射水管的外側(cè)安裝一個(gè)喇叭狀的射水嘴，射水嘴應(yīng)緊貼井壁防止損壞，當(dāng)沉井下沉遇阻停止下沉或下沉緩慢時(shí)，在沉井四周高壓噴水，潤(rùn)滑沉井外壁接觸面，使沉井順利下沉。

3.2堆土支撐

為避免沉井繼續(xù)傾倒，首先在傾斜側(cè)沉井下方堆土，對(duì)沉井進(jìn)行支撐。填土大致填到沉井頂部下約0.3m處，預(yù)留部分外露沉井井壁為擋土坎，防止后續(xù)沉井時(shí)土石墜入井內(nèi)。在下沉速度慢的一側(cè)井壁外側(cè)進(jìn)行取土開(kāi)挖，形成掏空區(qū)，減小該沉井側(cè)回正時(shí)井壁外側(cè)土體阻力，便于后續(xù)沉井回正。開(kāi)挖必須分層緩慢開(kāi)挖，每層厚度不能超過(guò)0.3m，防止井體在開(kāi)挖過(guò)程中位置突變。為保障取土量，取土寬度可適當(dāng)向井外側(cè)范圍擴(kuò)大，不能使井體下沉較慢一側(cè)刃腳部位下部掏空。堆土側(cè)可使用挖掘機(jī)斗背部緩慢分層拍打夯實(shí)土體，使堆土對(duì)井體形成支撐力。

3.3糾偏開(kāi)挖

該工程已采取堆土支撐、旋噴樁加固土體、鋼板樁限位防止變形過(guò)大等沉井防傾覆措施，可以啟動(dòng)沉井下沉同步糾偏開(kāi)挖。沉井下沉主要經(jīng)過(guò)淤泥層，其透水性不強(qiáng)，地下水量不大，沉井下沉可采取排水下沉的施工方法。旋噴樁和鋼板樁施工完成后，采用1臺(tái)PC200普通反鏟挖掘機(jī)和1臺(tái)18m長(zhǎng)臂反鏟挖掘機(jī)實(shí)施沉井下沉同步糾偏開(kāi)挖。長(zhǎng)臂挖掘機(jī)開(kāi)挖深度較深，主要在沉井下沉較慢一側(cè)取土，普通挖掘機(jī)主要在沉井傾斜側(cè)進(jìn)行取土，輔助糾偏。兩臺(tái)挖掘機(jī)兩側(cè)配合糾偏開(kāi)挖，并輔助控制沉井糾偏姿態(tài)。取土?xí)r保持沉井下沉較慢一側(cè)優(yōu)先取土，取土采取少量多次均衡的方法，沉井下沉較慢側(cè)開(kāi)挖深度較另一側(cè)超挖不宜超過(guò)0.5m。兩臺(tái)挖掘機(jī)可以適時(shí)采用挖掘機(jī)挖斗背部支撐沉井井壁，輔助扶正沉井姿態(tài);而且可以在沉井下沉過(guò)程中，在沉井下沉較慢側(cè)緩慢加設(shè)配重，輔助糾偏。根據(jù)沉井下沉姿態(tài)，在刃腳處距離鋼板樁30～50cm時(shí)可緩慢拔出部分鋼板樁，消除沉井糾正側(cè)下沉側(cè)阻力。

3.4沉井封底后的糾偏措施

如果沉井達(dá)到設(shè)計(jì)要求后仍存在坡度偏差且不符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，則可以先進(jìn)行底蓋施工以防止下沉。此時(shí)，可以使用兩種方法來(lái)校正沉井的傾斜度，一種方法是在地板下面使用高壓注漿，即在制造地板時(shí)使用注漿管（用于接收止動(dòng)板）。將其預(yù)埋在地板下方或地板中，并在澆筑混凝土后鉆孔并灌漿。當(dāng)?shù)匕宓幕炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求并計(jì)算抗灌漿浮力測(cè)試時(shí)，水泥漿將在高壓下注入。在灌漿過(guò)程中，要注意從低到高的灌漿壓力。另一種方法是沖洗底板下方的污垢。換句話說(shuō)，在底板的上部預(yù)裝了Φ150的用于土壤收集的鋼管（用于接收止動(dòng)板），并用高壓水沖洗了土壤。底板達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，將使用泥漿泵從井中排出泥漿。您也可以將以上兩者結(jié)合使用。

結(jié)束語(yǔ)

沉井在市政工程特別污水處理管網(wǎng)及自來(lái)水處理管網(wǎng)中都有較為廣泛的應(yīng)用，其技術(shù)已相當(dāng)成熟，但因沉井施工在地下基礎(chǔ)工程，其地質(zhì)情況復(fù)雜，在沉井的施工中出現(xiàn)問(wèn)題的現(xiàn)象仍是相當(dāng)多的。在沉井的設(shè)計(jì)施工中全面考慮各種不利情況，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工對(duì)于沉井的成功實(shí)施至關(guān)重要。隨著新的沉井制作、下沉方法的出現(xiàn)，沉井的應(yīng)用將更加廣泛。

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[1]唐友存.市政工程中沉井的構(gòu)造及其施工工藝研究[J].建材與裝飾，2018（14）：46-47.

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