摘要：放坡支模现浇沉井不排水下沉施工技术利用放坡开挖形成的斜坡进行沉井现浇支模，在第一、二节沉井下沉前皆人工降土以减少沉井侧摩阻力的不排水下沉施工，该技术较之传统施工方法具有更高的稳定和性安全性施工操作更简单，出泥含水率更低，减少泥浆污染，节约造价的特点。
关键词：放坡支模；现浇沉井；不排水；施工技术
1 前言
沉井法是常见的顶管工作井和接收井施工方法，通过机械抓土或者吸泥泵出泥，取出沉井内土体，依靠沉井自重或增加配重，使沉井缓缓下落至设计底面标高处。沿海及冲击平原地区河流众多，水网密集，且多呈流塑～软塑状的粉砂、淤泥质土，较难满足沉井排水下沉施工条件要求，且排水引起地下水位降低和地面沉降[1]，可能影响周围建筑物正常使用；不排水下沉施工方法是在沉井内采取水下机械抓取或者水力冲切吸泥泵出泥，在封底完成之前始终维持沉井内开挖面与地下水位间的水头差，可防止下沉过程中的流砂、涌土等现象，结合粉砂土、淤泥质土等实际地质情况对现浇沉井技术进行创新，研发放坡支模现浇沉井不排水下沉施工技术。
2 工艺原理
一般沉井在由碎石、中粗砂及素混凝土形成的垫圈上支模分层浇筑而成，并在底部设有垫木。养护完成后，对称抽出垫木，在井壁的围护下通过不断取出井内土体，依靠沉井自身重量或增加配重逐渐分节下沉，达到预定设计标高后，再进行封底[2]，最后根据沉井使用要求进行底板浇筑和内部结构施工。
2.1 斜向卸荷原理
本技术将沉井施工场地设置为浅层敞口式放坡开挖基坑，去除了上部性状不稳定的杂填土，先进行内脚手架支模，再搭设设有斜撑的外脚手架支模，内、外脚手架之间用拉杆拉紧。因沉井体积较大，仅采用双排脚手架作为外脚手架，浇筑井体时可能出现模板支设效果下降，因此增设斜向支撑，斜撑杆件在斜坡一端设有钢靴和钢垫板，斜向支撑合理的利用了放坡开挖形成的斜坡，使其所受作用力基本可沿着杆件垂直传至斜坡，受力性能可靠，可有效应对混凝土浇筑时的活荷载。
2.2 二次降土原理
沉井下沉前，先进行人工降土，可减少沉井临近地面附加荷载，以达到减小了沉井外壁土压力的目的，从而减小沉井下沉的侧摩阻力。
首次基坑开挖，人工放坡可去除上部性状不稳定土体，为沉井制作提供一个良好的施工场地，同时具有减载效果。第一次沉井下沉后，沉井周围上表面土体跟随沉井外壁向下挤压，相对原土体更坚实，对下一节沉井下沉造成了较大的阻碍，通过第二次人工挖土放坡，除去这部分土体及一定范围内的上覆土体，具有较好的减压、减阻效果。
3 施工工艺流程
放坡支模现浇沉井不排水下沉施工工艺流程如图1所示：
图1 放坡支模现浇沉井不排水下沉施工工艺流程图
4 操作要点
4.1 垫层铺设，垫木设置
在碎石垫层上填筑粗砂垫层，厚度为100mm左右，用平板震动整平、密实。在垫层上沿沉井刃脚四周浇筑素混凝土垫层带，沿混凝土垫层带周长相距1.0m设木条[3]，供内外立模板，绑扎钢筋之用。
4.2 内、外模支设，钢筋制作
在铺筑的素混凝土垫层带上，铺设隔离层油毛毡，沉井内设置满堂红脚手架，然后架立内模板；立外模板的外脚手架采用双排脚手架，并设置钢管斜向支撑，斜撑一端用扣件与双排脚手架扣接，另一端设置钢靴和钢垫板，支设至基坑边坡，与斜坡坡面夹角控制在80°~100°之间。沉井内外模封闭后，清理井墙冲洗干净，复核验收立模扎筋均符合规范规程要求[4]。如图2所示。
图2 第一节沉井制作模板支设示意图
4.3 混凝土浇筑
井体混凝土采用早强混凝土，用振动棒进行震捣密实，保证沉井混凝土结构内外光洁度良好。
4.4 第一节沉井下沉
采用抓斗挖掘井底中央部分的土，当锅底比刃脚低1～1.5米时，沉井即可靠自重下沉，而将刃脚下的土挤向中央锅底，然后再由抓斗继续抓土，沉井便可继续下沉。若刃脚下的土不易向中央塌落，则配以射水管松土[5]，如图3所示。
图3 机械抓土
4.5 第二节沉井制作
重新架设井内脚手架，沿着第一节顶面部的拉杆螺丝上立第二节内模板，模板应支撑在第一节沉井上，经校模板[6]，绑扎钢筋，其后再立外模，串拉杆螺丝并校正，同时接高外脚手架和顶面工作平台，如图4所示。
图4 第二节沉井制作模板支设示意图
4.6 第二节沉井下沉
在下沉之前按照1：1的坡度放坡，减少工作井外壁的摩阻力，沉井外壁均需涂上沥青油，减少土体的摩阻力，下沉方式同第一节沉井下沉，如图5所示。
图5 第二次放坡
4.7 其余各节沉井制作、下沉
其余各节沉井井体的制作、下沉，均同第二节沉井的制作、下沉流程，但不再对井体外壁土体进行人工降土。制作时需认真矫正，避免井壁偏移累计误差超过允许偏移值。
4.8 沉井封底并浇筑底板
施工场地地下水位高时，沉井封底均采用不排水封底，即在水下进行封底，如图6所示。水下混凝土的塌落度为15～20cm，需添加絮凝剂。
图6 水下混凝土浇筑
5 效益分析
5.1 技术效益
本技术通过两次人工降土配合沉井外壁涂抹沥青等润滑剂，减少了井壁侧摩阻力，可有效下沉沉井，提高施工效率，同时减轻沉井周边附加荷载，增加沉井下沉及使用时的安全性。利用两次降土形成的压实放坡面进行斜坡支模，有助于提高脚手架和模板稳定性，有效抵抗泵送混凝土时产生的活荷载，尤其是浇筑大体积沉井时，混凝土对支模体系的巨大压力。采用机械抓土不排水下沉施工方法，可减少流砂、涌土等不良情况发生，并且机械抓取的土体相对泵吸法出土含水量要低许多，减少土方搬运量及泥浆出产量。
5.2 经济效益
本技术沉井制作时利用斜坡支撑，可相对减少脚手架搭设量，并且因脚手架数量减少，支设模板施工空间更开阔，沉井浇筑完成后，脚手架和模板拆除更快速，提高施工效率。人工降土放坡后，沉井下沉至设计底面标高距离相对缩短，且沉井制作高度以及附属围护桩桩长要求也相对降低，不仅降低施工成本，也降低了施工难度，相比土方开挖与搬运费用投入较为节省，并且采用不排水机械抓土下沉，相比排水下沉和泵吸出土方下沉施工，减少了一部分降水投入和泥浆搬运量。以龙岗街道同心路工程为例，此工程中采用“放坡支模现浇沉井不排水下沉施工技术”，较传统双排脚手架配合内脚手架支模，可节省脚手架使用量15%左右；两次放坡，共降低井侧土体厚度3m，相应的可少浇筑沉井侧壁高度和外侧旋喷围护桩长3m左右；相较于泵吸出土方式减少土方（泥浆）搬运量50%以上，且在井内取土阶段无需大量射水软化土体，综合节约成本10%左右。
5.3 社会、环境效益
本技术施工过程基本无噪音，不排水下沉可有效避免流砂、涌土现象，土体扰动较小，对周围临近建筑物无影响。机械抓土下沉施工，泥浆产出量少，搬运过程污染途径道路现象较少。现场施工对周围水源无污染，涉及到的难降解废弃材料较少，且皆可控制、回收，不影响施工场地周边环境。
6 结论
放坡支模现浇沉井不排水下沉施工技术适用于市政工程中沉井施工，尤其适用于沿河、沿海、冲击平原多粉砂、淤泥质土地区的沉井不排水施工。经过实际工程应用得到如下结论：
1 本技术利用放坡开挖形成的斜坡，在现浇沉井支模时进行斜向支撑，较之传统施工方法仅在沉井外侧壁搭设双排脚手架配合内脚手架进行支模或加设平地斜撑，具有更高的稳定和性安全性。
2 第一、二节沉井下沉前进行人工降土、放坡开挖，不仅去除了上层性状不稳定的杂填土，提供了良好的沉井制作场地，而且减少了沉井下沉时外侧井壁的侧摩阻力，配合沉井外壁涂抹沥青等润滑材料，可加快沉井速度，提高施工效率。
3 针对可能出现的流砂、涌土情况，本技术选择采用机械抓土不排水下沉施工方法，以增加施工安全性以及便利性，相比运用吸泥泵出泥，施工操作更简单，出泥含水率更低，减少泥浆污染。
4 利用机械抓土下沉配合高压射水施工，不仅可有效清理出沉井内壁附近土体，并且取土下沉至设计标高后，基本形成锅底状基地，通过导管法进行水下混凝土浇筑封底，施工简便，质量可靠。
参考文献：
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[2] 陈仁杰.沉井施工技术[J].城市建设理论研究：电子版，2011.
[3] 刘文霞.大体积混凝土裂缝成因及施工控制[J].中华民居旬刊，2012（1）.
[4] 孟君.水网深淤泥地段沉井顶管穿越技术[J].石油化工建设，2015，38（3）：80-82.
[5] 岳艳军.单跨双层加强贝雷支架在跨线现浇箱梁施工中的应用[J].城市建设理论研究：电子版，2012（9）.
[6] 张利萍.浅析市政桥梁工程中的扩大基础施工技术控制措施[J].科技创新与应用，2013（19）：191-191.
论文作者:周健1,吴景春2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/26
标签：沉井论文; 脚手架论文; 混凝土论文; 斜坡论文; 模板论文; 封底论文; 现浇论文; 《基层建设》2018年第29期论文;