摘要：光明湿地工程项目（鹅颈水湿地、新陂头南湿地）的取水泵房采用方形沉井施工，但由于湿地工程预处理区建构筑物相对密集的特点，需要控制沉井对周围环境的沉降位移影响。为此，在井周地面及初沉池进行施工过程监测，监测分析结果表明：土体的沉降位移随距离井壁垂直距离的增大而减小；施工下沉阶段的沉降位移影响较大；钢板桩支护可以有效较少沉井施工的沉降位移影响。
关键词：湿地工程；沉井施工；现场监测；钢板桩
一、工程概况
光明湿地工程项目，位于深圳市光明区，包括鹅颈水湿地和新陂头南湿地两个湿地，两湿地预处理区的取水泵房均采用沉井施工。鹅颈水湿地泵房沉井混凝土采用C40水工混凝土，抗渗等级P8；沉井封底混凝土采用C15，最薄处封底厚度1.1m，最厚处封底1.3m。提升泵房平面尺寸为9.8×8.8m，下沉深度9.68m。沉井分2节制作，第一节高度5m，第二节高度4.68m。新陂头南湿地泵房沉井混凝土采用C35水工混凝土，抗渗等级P8；沉井封底混凝土采用C15，最薄处封底厚度1.2m，最厚处封底1.5m。提升泵房平面尺寸为9.4×5.4m，下沉深度7.34m。沉井分2节制作，第一节高度4m，第二节高度3.34m。
二、地质情况
（一）鹅颈水湿地地貌单元属低山丘陵，东南侧原为农用果林。地质形成可见岩土层主要设计参数表2.1.
表 2.1 鹅颈水湿地岩土层设计参数
根据地勘资料，第①层土松散（软），工程力学性质较差，第②层沉井刃脚坐落层，工程力学性质较好。
（二）新陂头南湿地地貌单元属低山丘陵，东南侧原为农用果林。地质形成可见岩土层主要设计参数表2.2.
表 2.2 新陂头南湿地岩土层设计参数
根据地勘资料，第①②层土略，第③层淤泥，流塑，高压缩性，工程力学性质极差，第④层沉井刃脚坐落层，工程力学性质较好。
三、监测点布设
沉井的施工在从地面沉入地下的过程中，因井壁粗糙必然会带动土体下沉，井周边土体可能会造成不同程度变形，继而井周受影响范围内的地面建（构）筑物不可避免出现沉降位移。监测点位布置见图3.1、3.2。
图3.2 新陂头南湿地沉井监测点布置图
根据设计及相关规范要求，本项目在鹅颈水湿地取水泵房沉井周边共布设沉降位移监测点33个，土体地面监测点分别在垂直于沉井边由近至远布设，西侧编号为D11～D18，东侧为D21～D28，南侧为D31～D38，初沉池监测点沿靠近沉井池壁顶部设点为G11～G19。在新陂头南湿地取水泵房沉井周边共布设沉降位移监测点32个，土体地面监测点分别在垂直于沉井边由近至远布设，西北侧编号为D11～D18，东北侧为D21～D28，湿地挡墙靠近沉井池壁顶部设点为G11～G18，初沉池池壁顶部设点为G21～G28。各部分测点间距均为1m，监测频率为每天一次。
四、监测结果及分析
图4.1、4.2、4.3依次分别为鹅颈水湿地沉井西侧、东侧、南侧土体地面累计沉降位移图，横坐标为施工日期，纵坐标为测点沉降累计位移。11月9日至15日为第一节沉井结构施工阶段，16日、17日为第一次下沉阶段，18日至24日为第二节沉井结构施工阶段，25、26日为第二次下沉阶段，27、28日开始封底施工。
三侧的土体累计沉降均呈现随递增趋势，这是由于井壁粗糙，随着结构施工自重的逐步增加、挖土下沉，井壁带动附近土体逐渐下沉。沉降位移的变化幅度在沉井的下沉阶段出现明显的坡段增长，可见沉井周边土体的沉降受下沉阶段影响显著。封底后，周边土体的沉降累计值趋于平缓。在沉井西侧对比土体地面测点D11～D18的监测值，可以看出测点距离井壁垂直距离越远，沉降值越小，土体受沉井下沉的影响随距离的增加而削弱，东侧测点D21～D28与南侧测点D31～38均呈现同样的变化规律。
图4.4、4.5分别为新陂头南湿地沉井西北侧、东北侧土体`地面累计沉井位移图，10月12日至18日为第一节沉井施工阶段，19日、20日为第一次下沉阶段，21日至27日为第二节沉井施工阶段，28、29日为第二次下沉阶段，30、31日封底开始施工。沉井距井壁600mm围设密扣钢板桩，规格为400mm×170mm×15.5mm，桩长9m。
布设钢板桩后，该沉井两侧土体的沉降累计变形趋势与鹅颈水湿地沉井的变形趋势一致，下沉阶段影响依然相对显著，但是，测点沉降累计位移的峰值明显降低。鹅颈水湿地沉井周边土体累计沉降峰值出现在沉井东侧，峰值为57.5mm，新陂头南湿地沉井周边土体累计沉降峰值出现在沉井西北侧，峰值为31.2mm，下降百分比为45.7%。
观察新陂头南湿地图中相邻测点，沉降曲线间距较鹅颈水湿地明显减小，呈现相对密集的特征。如图4.1中，D12～D18的沉降位移最大值比D11分别减少 7.21%、19.68%、33.57%、48.68%、58.28%、67.66%、75.22%。在图4.4中， D12～D18的沉降位移最大值比D11分别较少13.14%、20.67%、27.72%、33.81%、39.29%、43.17%、46.09%。可见，钢板桩支护沉井可以减小沉井附近土体沉降累计绝对值，同时也大大缩减了沉井施工对附近土体地面沉降的影响范围圈。
图4.6、4.7、4.8依次为鹅颈水湿地初沉池累计沉降位移图、新陂头南湿地初沉池、湿地挡墙累计沉降位移图。鹅颈水湿地G11测点在沉井北侧对称轴上，距离井壁4m，沉降最大值为21.9mm，沉井南侧土体4m测点D34，沉降最大值为37.3mm，即同样距离初沉池测点的沉降位移比土体的要小。对比三图的测点沉降位移变化趋势，可见沉井对称轴与建构筑物的交点沉降最大，测点沉降随距离对称轴增大而减小。
观察图4.6、4.7，鹅颈水湿地初沉池最大沉降为21.9mm，在钢板桩支护的影响下，新陂头南湿地初沉池最大沉降为11.84mm。由于鹅颈水湿地初沉池最大沉降测点距离沉井垂直距离4m，新陂头南湿地初沉池最大沉降测点距离沉井垂直距离仅为2.43m，可见沉井在钢板桩支护的情况下可以使得初沉池池壁最大沉降降低50%以上。
图4.7、4.8相邻测点曲线较图4.6呈现相对密集的特征。图4.6中，测点G11～G19最大沉降相邻测点沉降差分别为4.33mm、2.65mm、2.02mm、1.93mm、2.18mm、1.39mm、1.482mm、1.246mm；图4.7中，测点G15～G11最大沉降相邻测点沉降差分别为2.43mm、2.01mm、1.492mm、1.236mm；图4.8中，测点G24～G21最大沉降相邻测点沉降差分别为2.84mm、2mm、1.492mm。可见，沉井在钢板桩支护的情况下能降低建构筑物相邻测点的沉降差，从而减小建构筑物因沉降差过大而造成的混凝土拉裂风险。
五、结论
通过对深圳市光明湿地工程项目（鹅颈水湿地、新陂头南湿地）中，取水泵房沉井井周地面及初沉池进行施工过程沉降位移监测，得出以下结论：
（1） 沉井周边土体的沉降受下沉阶段影响显著。 土体受沉井下沉的影响随距离的增加而削弱。
（2） 布设钢板桩后，测点沉降累计位移的峰值明显降低。新陂头南湿地沉降曲线间距较鹅颈水湿地明显减小，呈现相对密集的特征。钢板桩支护沉井可以减小沉井附近土体及建构筑物沉降累计绝对值，同时也大大缩减了沉井施工对附近土体地面沉降的影响范围圈。
（3）沉井对称轴与建构筑物的交点沉降最大，测点沉降随距离对称增大而减小。
（4）沉井在钢板桩支护的情况下能降低建构筑物相邻测点的沉降差，从而减小建构筑物因沉降差过大而造成的混凝土拉裂风险。
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论文作者:黄乾亨
论文发表刊物:《基层建设》2019年第25期
论文发表时间:2019/12/9
标签：沉井论文; 湿地论文; 位移论文; 泵房论文; 钢板论文; 封底论文; 井壁论文; 《基层建设》2019年第25期论文;