浅谈软土地基中沉井施工技术的应用

 

　　 1前言

 

　　 沉井是修筑深基础和地下结构建筑物的主要基础形式，其施工技术是修筑深基础和地下构筑物工程采用的重要施工方法之一，尤其是在施工场地狭小及地下水位较高、涌水量较大或有地下承压水、流砂、软土等地质条件下，沉井施工是较为理想的选择。当沉井施工技术应用于软土地基时，施工前若不采取有效措施，极易出现超沉突沉不止、涌泥涌砂、井内涌水、倾斜、下沉过深等质量问题。为此，针对这些质量问题，本文就软土地基中沉井施工技术的应用展开阐述，以供参考。

 

　　 2沉井施工方案

 

　　 针对沉井施工技术中极易出现的土体水体的反涌、井体的防偏以及止沉就位问题，在编制施工方案时应采取有针对性的施工措施。

 

　　 2.1针对井体下挖后浇筑混凝土封底时可能出现的涌水问题，可采用预埋泄水管减压，在井体按“井”字形设计支撑梁网格中每格内埋200mm镀锌钢管5根，且镀锌钢管内外侧均设有止水环。

 

　　 2.2针对井体偏移的问题，可沿井壁外侧设置500mm宽环形黄砂圈一道，黄砂要做到随沉随添加，以防止井体偏移和增大井体周边摩阻力的均匀分布。

 

　　 2.3关于施工井体就位问题，可在设计标高处打入水泥搅拌桩，以加固处理沉井周壁及底板下部的软土地基，同时采取人工加固地基土的方法，以提高地基的容许承载力。

 

 

　　 为有效地对止沉防偏做辅助作用，在刃脚范围内的软土层中采取水泥深层搅拌桩、水泥粉喷桩、水泥高压旋喷桩、水泥压密注浆等地基加固措施，以确保工程的质量施工。

 

　　 3.1先行施工水泥搅拌桩控制标高，让复合土基有足够的养护时间。

 

　　 3.2沉井制作前，应先将制作场地清理平整，挖去200mm原耕植土后再下挖400mm原土体，然后全部或局部进行地基加固处理（如设砂垫层灰土垫层等），并分两次夯实整平。

 

 

　　 4.1制作井体

 

　　 4.1.1按设计图先行制作刃脚部位，然后浇筑井体内的支撑梁；最后是分段制作井圈，具体尺寸参照设计图施工，以此类推。

 

　　 4.1.2在浇筑下一道混凝土工序的过程中，一般以前道工序的混凝土达到设计强度的80％后进行，混凝土的强度以回弹法或留置同条件试块压强值来控制。

 

　　 4.1.3沉井制作一次最大浇筑高度应控制在6m以内，以保持重心稳定。

 

　　 4.1.4上、下节施工缝采用凸式榫接，并沿凸面中央埋设止水钢板一道。

 

　　 4.1.5拆模后应注意做好对混凝土的养护工作。

 

　　 4.2井体下沉

 

　　 4.2.1沉井须在混凝土达到设计强度后再进行下沉，下沉前必须做好如下工作：①设计轴线对中和水准观测点；②用切割机割断混凝土平台板面和凿除清理：③清除井内杂物、技术交底及回填环井体外侧的黄砂隔离层；④在井壁混凝土强度达到100%时方可下沉。拆除井内脚手架，井壁穿墙套管采用黄粘土填实后再用钢板严密封堵。

 

　　 4.2.2下沉系数（即井身自重减被井壁排除的水重与井周摩阻力加刃角反力之比）应大于1.05～1.25。

 

　　 4.2.3井体下沉时，有冲水法下沉与土体开挖下沉这两种方式。

 

　　 1.冲水法下沉

 

　　 采用冲水法下沉，是采用高压水枪由底板预留孔冲入高压水，先将井中间部位冲深1.0m左右，形成集泥坑，再对称的冲击周围土体，将集泥坑扩大，直至刃脚边缘形成锅底，同时开启泥浆泵，将泥抽出。随着集泥坑逐渐变深，当锅底比刃脚低1-1.5m时，沉井即可靠自重下沉，并将刃脚下土壤挤向中央锅底，继续边冲水边抽泥，使沉井继续下沉。

 

　　 在下沉时，为避免出现偏斜现象，应控制下沉速度，同时应随时测量底面标高、下沉量、倾斜及位移等。当下沉到设计标高2m左右时，应控制井内出泥量；当已下沉到设计标高时，刃脚下的土不允许掏空。

 

　　 2.土体开挖下沉

 

　　 ①土体开挖时，须把刃脚周边的杂物清理干净，用切割机沿刃脚处割断“平台”混凝土，然后按照先中间后两侧均匀进行，根据设“井”字支撑梁网格。

 

　　 ②土体开挖时，第一次下沉量为60cm/台班，第二次为80cm/台班，与井内设计支撑梁高度相等，然后按30cm一层速度掘进，严禁超挖。

 

　　 ③由于沉井中间设‘井”字形支撑梁，在分隔块内挖土时，应按1/2分隔梁处，两人同时在分隔梁两侧开挖某一梁段，速度相等。然后延伸至刃脚30m处停止，在井中心处一定要形成锅底形状。

 

　　 ④在粘土层中应严格控制挖土深度，一般为40cm，不应将刃脚掏空。

 

　　 ⑤下沉过程中土体分层开挖厚度一般控制在30cm左右。下沉时初沉速度可控制在20-30cm/d，中沉阶段可适当加快，终沉阶段应减慢下沉速度，使下沉过程形成稳定的下沉轨迹。

 

　　 ⑥当刃脚全部入土后，仍以挖井体中心点的土为主，其他点为辅，并视井体沉入情况做个别修边，修边时（含纠偏）可选某一侧刃脚距支撑梁对称中间点开挖。

 

　　 ⑦若沉井入土正常，则以挖井体中心点土为主，依次循环。

 

　　 ⑧当沉井下沉至距设计标高以上1.5-2.0m的终沉阶段时，应加强下沉观测，待8小时的累计下沉量不大于10mm时，沉井下沉趋于稳定，方可进行封底。

 

　　 4.3沉井封底

 

　　 待沉井的各部分结构经检查后无任何问题时，即可进行封底操作。封底方法分为排水封底法和不排水封底法，一般采用排水封底法。

 

　　 4.3.1沉井各部分的偏差允许值：轴线偏位应当不大于井深的1％，高程+30mm、－50mm，中心线对中（倾斜度）不大于井深的0.5％。

 

　　 4.3.2封底时，先将混凝土接触面冲刷和凿毛，清除刃脚上的污泥，对井底进行修整成锅底形。由刃脚向中心设置放射形排水沟，铺设碎石作滤水暗沟，在井底的锅底部位设置集水井，以保持地下水位低于井底面300～500mm。浇筑混凝土垫层并振捣密实。

 

　　 4.3.3底板混凝土的浇筑应在整个沉井面上分层浇注，每层厚度为300～500mm由四周向中央进行振捣密实。

 

　　 4.3.4待底板混凝土强度达到设计强度70％以上时，抽干集水井积水，立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土，捣实后装上法兰，再在上面浇注一层底板混凝土，使之与底板平齐。

 

　　 5施工注意事项

 

　　 5.1当沉井接近设计标高，临近水泥搅拌桩项端时，日进尺由100cm/台班递减至50cm/台班，最后控制在30cm/台班至结束，以免对水泥搅拌桩复合土体造成损伤。

 

　　 5.2排水下沉如沉井内侧出现流砂，应采取措施减小或平衡动水压力，或在井外侧用井点降水。刃脚遇到小块孤石搁住，可将四周土挖空后立即撬去；较大孤石，用风动工具破碎，或钻孔爆破成小块取出，炮孔应与刃脚斜面平行，药量控制在200g以内，以防破坏刃脚。

 

　　 5.3沉井下沉过程中，周围土体受到影响，由近及远产生裂缝和下坍，此时应及时在井外补土，并沿沉井外壁填充砂石料跟沉，增加土体与井外壁的摩擦力。同时在井外设明沟，排除井外地表水，防止地表水渗入，减小土体与井外壁的摩擦力。

 

　　 5.4在沉井封底时，混凝土灌注应连续同步进行，应避免一根导管单独进行灌注，防止分层软弱混凝土被遮盖，造成封底混凝土内形成很多灌弱夹层和斜搓接缝，影响质量。

 

　　 6结束语

 

　　 综上所述，沉井施工作业面狭小、施工工序多、下沉控制难度大、质量控制要求高，在施工过程中极易遇到很多技术问题，但在修筑深基础及地下构筑物工程，面对地下水位高、淤泥质土层、施工场地狭小等条件的约束时，使用沉井施工技术，具有基坑开挖量小、施工安全、造价低、工期快等优点，具有良好的社会效益和经济效益。因此，在沉井施工中，要求制定科学合理的施工方案，采取适宜的施工技术，以确保工程施工质量。