沉井施工中关键技术问题的探讨

沉井施工中关键技术问题的探讨

李礼叶1邵建辉2

中国联合工程公司浙江杭州310052

摘要：沉井基础是深基础的一种常见形式。本文主要论述了沉井下沉过程中出现的常见问题（如超沉、突沉、下沉困难、下沉中出现偏斜、下沉时遇流砂等）可行的解决方法。

关键词：沉井；解决措施

前言

本文主要介绍沉井施工中常见的问题和解决方法，由于下沉阻力对沉井下沉有着重大影响，因此也是本文的重要涉及对象，另外沉井水下封底是一种常用的形式，导管法施工也就变得十分关键。通过对沉井施工中关键技术的掌握将会使我们更加深入地了解沉井这一常用的深基础形式。

一、沉井下沉中的常见问题及解决措施：

1）防止超沉、突沉技术措施：

沉井下沉前都要验算下沉系数K，若在未采取任何助沉措施的前提下K值就很大，就必须采取其它措施来降低K值。常用措施有：

（1）制作沉井时，可以分节预制，使得，i为预制沉井的节数，这样可以通过逐级增加沉井的自重来达到降低K值的目的。

（2）沉井外围堆载，增大井外壁和土之间摩擦力。堆载所用的材料应当考虑密度比土大的碎石、砂子或片石，堆放位置应以不影响沉井其它工序施工前提下，尽量靠近井外壁为原则。

（3）在设计沉井时，考虑一定的构造措施。

1.悬臂板底面的位置设置：

沉井下沉到设计标高的位置时，悬臂板底面正好落在夯填的碎石土顶面上，考虑碎石土及其基础的压缩变形，碎石土顶面的标高应该略高于沉井沉到位置时悬臂板底面的标高，悬臂板的设计位置可以按照具体情况设置在沉井口以下的某个部位。

2.设置环梁：

对于在流塑状态的淤泥中，为确保沉井在终沉时准确到达设计标高，可以采用在悬臂板下预先打入PC桩，桩入土深度应穿过淤泥层到达岩层或承载力较高的土层，桩环绕沉井外壁的间距以端承桩估算，在桩顶设计钢筋混凝土环梁，梁顶面标高应该是沉井下沉到设计标高时悬臂板的底面标高。

3.设置十字形梁：

在沉井内设置十字形梁，提高沉井下沉时的反向力，达到减小K的目的。十字梁的剖面和平面图见图3。

1）沉井下沉困难时的处理：

沉并下沉发生困难，主要是由于沉井自身重量克服不了井壁摩阻力，或刃脚下遇到大的障碍所致。当沉井外壁的摩阻力过大造成下沉困难时，可从增加沉井自重和减小井壁摩阻力两个方面着手。

（1）增加沉井自重：

1.提前接筑上一节沉井以增加沉井自重：能够增加的压重有限，往往无济于事。除为了纠正沉井偏斜采取偏心压重外，很少使用。

2.在不排水下沉的井内抽水减小浮力，可增加沉井重力，促使沉井下沉。但在砂类土等容易翻砂涌水的地层中使用时，井内水头降低容易引起翻砂，而且往往突然大量下沉导致沉井倾斜。因此沉井人土不深、稳定性较差时，不宜便用，一般抽水不宜过快以防井孔内突然大量涌水危及安全。

（2）减小沉井外壁的摩阻力：

除在设计时对井外壁形状、错台宽度以及施工制作中确保外模光滑之外，通常采用：

1.在并壁内预埋射水管组，利用高压水冲松井壁附近的土，使外壁的摩阻力减小。

2.在沉井周围挖除部分覆盖土，可减小摩阻力。

3.当刃脚下的土己掏空，采用其它措施仍然无法下沉时可采用炮振下沉，每次起爆一处。

4.采用泥浆润滑套或空气幕下沉。

1）沉井下沉出现偏斜的处理：

沉井下沉的全部过程都是防偏与纠偏的过程。偏移对沉井基础不利。有偏移、就有偏心距和附加应力，对地基承载不利。若偏移过大，墩台还可能偏位悬空，至使沉井报废。因此施工的关桩在于均匀除土，防止沉井偏斜，并及时询整沉井的倾斜和位移，这在下沉初期尤为重要。一定要做到助测量、助调整，否则将会造成严重后果。

对已出现偏斜的沉井常用的办法是在下沉中纠偏，边沉边纠；不下沉，单纯纠偏是难以办到的。主要有以下几种常用的纠偏方法：

（1）井内偏挖、加垫法：

这是偏挖土法与一侧加支垫法相结合的纠偏方法，是基本和有效的方法之一。即在刃脚较高的一侧井内挖土而在刃脚较低的一侧加支垫，随沉井的下沉，高侧刃脚可逐渐降低下来。

（2）井外偏挖、井顶偏压：

这是偏挖土与偏压重或偏挖土与一侧施加水平力相结合的纠偏方法，其目的是提高单纯偏挖土的纠偏效果，因为井外挖槽土方量大。此法多用在入土较深时的纠偏。

（3）井外支垫法：

用枕木垛托住栓于沉井顶面的挑梁，借枕木垛下的大面积支承力阻止该侧沉井下沉，可以比较有效地纠正沉井倾斜。

（4）井外封水法：

在沉井刃脚较高的一侧井外射水，破坏其外壁摩阻力，促使该侧沉井下沉，是水中沉井纠偏的一种方法。旱地影响施工场地，很少使用。

（5）摇摆法下沉：

当沉并人土深度不大，但偏移里较大，且沉井结构中心线与设计中心线平行时，可采用摇摆法下沉逐渐克服土侧压力以正位。其作法是先将偏移方向一侧落低15~20cm，然后再将另一侧落低成水平状态。如此反复下沉使沉井回到正确位置。

（6）倾斜法下沉

当沉井人土深度不大，且偏移量较大，沉井结构中心线与设计中心线相交于刃脚下一定深度时，可沿沉井倾斜方向下沉，使沉井刃脚向设计位置接近，然后把沉井正平。

1）沉井下沉时遇到流砂的处理：

（1）井点降水：

如果沉井所处位置地层的地质情况和施工条件较好，可采用井点降水施工方法。井点降水主要是降低沉井外地下水位，使其动水压力方向朝下，因而也就较有效地整治流砂。此法采用较广，但是如果井点施工质量不良，井点降水将会失效，会给工程和附近建筑物沉降带来不良影响。

（2）抛掷大石块：

在沉井下沉施工过程中，如果出现了流砂，沉井下沉缓慢甚至不下沉，往往首先向井底抛下大石块，来增加土的压重，减小动水压力。先减小或阻止流砂出现，然后即组织抢挖，使挖土速度超过流砂速度，迫使沉井继续下沉，挖至标高后立即铺设芦席并抛大石块把流砂压住。此法用以解决局部或轻微流砂是有效的。如果井内流砂较快，土完全失去承载力，则抛人井内的石块就会沉人井内的土中，无法阻止流砂。

（3）水下挖土：

在沉井下沉过怪中，如果出现了流砂或采用以上方法处理效果不理想，这时可采用不排水法施工。即使沉井内外在同一水面高度上，在井内利用潜水挖土或用机械抓斗进行水底作业挖土，使井内水压与井外地下水压相平衡，阻止流砂产生，从而使沉井继续下沉。

（4）化学加固法：

利用化学溶液通过压力灌注到沉井外围刃脚下的土层，而将土粒粘起来，以改善沉井外围刃脚下土层的物理力学性质。其主要目的不仅是提高岩土的力学强度和变形没两。而且还能降低土的渗透性减小地下水的渗流量，提高土的抗剪强度和抗渗能力，使其在沉井下形成一层新的闭合防渗帷幕，截阻地下水流和治理流砂，使沉井能继续下沉。

二、小结：

本文的目的是讨论沉井法施工中的一些关键技术问题。限于篇幅，主要论述了沉井下沉过程中出现的常见问题如超沉、突沉、下沉困难、下沉中出现偏斜、下沉时遇流砂等，并提出了可行的解决方法。随着土地利用率的提高，施工场地在今后的实际工程中将会变得越来越紧张，沉井法施工也将因此发挥出更大的作用。

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