（中交第二航务工程局第一分公司，湖北，武汉，430012）
【摘 要】随着城市的发展，新的基础建设必然要对现有的道路、建筑物及人们的生产生活带来影响，为了将这种影响降到最低，新的技术和工艺在建设中被大量采用。本论文探讨了建筑沉井基础施工方法，并详细阐述了施工技术的各个步骤及注意事项。
【关键词】沉井施工；下沉；封底
一、工程简介
本工程为杨春湖电力隧道顶管工程，沉井作为顶管施工的工作井和接收井，内径为10mx7m,壁厚1m,高为13.05m，下沉深度16米，井壁、顶板、底板为C30混凝土，沉井封底采用C25水下混凝土，结构钢筋采用HPB235和HPB335热轧钢筋。沉井施工采用水泥搅拌桩止水，同时结合深井降水法进行挖土下沉干施工。由于业主要求的工期非常紧，我们把接收井、工作井井壁分三次浇筑，三次下沉优化为二次浇筑，二次下沉，冷缝连接采用预埋钢板止水。沉井井壁埋设注浆管，如沉井下沉困难时注浆助沉。
二、沉井施工技术原理
沉井基础是一个井筒状的结构物，它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高，然后采用混凝土封底并添塞井孔，使其成为建筑物的基础；沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水的围堰结构物。沉井施工顺序为：地基处理基坑测量放样降水井布设刃脚垫层施工立井筒内模和支架钢筋绑扎立外模和支架浇捣混凝土养护及拆模封砌预留孔凿除垫层挖土下沉沉降观察沉井到位混凝土封底绑扎底板钢筋浇捣底板混凝土混凝土养护沉井四周注浆。下面将介绍沉井的施工技术：
三、沉井制作
1．地基处理
由于三环线顶管工作井、接收井均位于杨春湖回填地段，上部为2-3米的杂填土，下部为1-1m深淤泥层，地基承载力较低。为保证首次井壁砼浇筑地基有足够的承载力以及防止井壁初次下沉出现突沉或下沉过快引起的位移，工作井和接收井井位杂填土换填2m深优质粘土，采用20t压路机碾压夯实，并采用静力触探检测地基承载力；考虑本季节雨水较多为保证地基的承载力以及沉井在淤泥层中下沉稳定，在刃脚下设置两排粉喷桩连续墙加固地基，桩径500mm深4米，水泥掺量15%，以对沉井起到承托和导向的作用，使下沉的速度和姿态可控。
2．沉井下沉计算
工作井井壁采取分二次浇筑二次下沉，第一次浇筑在换填的地基上进行，第一次浇筑8.5m，下沉8.5m深；第二次浇筑4.55m，下沉至设计标高，下沉深度为16.4m。接收井井壁采取分二次浇筑二次下沉，第一次浇筑在换填的地基上进行，第一次浇筑8.5m；第二次浇筑4.55m。以工作井为主控，进行下沉稳定性计算：
①第一节（制作高度8.5m）井壁自重8075KN
②第二节（制作高度4.55m）井壁自重4274KN
2.1地基承载力验算
根据15%水泥掺量粉喷桩7天强度为500 kpa -600kpa，28天强度为800 kpa -1000 kpa，取7天强度最小值验算第一节浇筑高度：
σ=N/A=8075×103N/38×106mm2= 0.213N/mm2=213kpa<500kpa
满足浇筑第一节浇筑高度。
2.2砼垫层厚度计算与确定
砼垫层厚度计算公式为：
h=G(b-b0)/（2G+1.2bft）
式中：h——砼垫层厚度
G——井壁浇筑自重(KN/m)
b——砼垫层宽度（取1500mm）
b0——刃脚踏面宽度(取500mm)
ft——砼轴心抗压强度（取c15砼为0.9N/mm2）
井壁自重为G=(8075KN+4274KN)/ 13.05m=946.3KN/m
代入式中：
h=946.3KN/m（1.5m-0.5m）/（2×946.3KN/m+1.2×1.5m×900 KN/m2）=0.269 m； C15砼垫层厚度取0.27m。
2.3浇注刃脚垫层、立第一节沉井模板和绑扎钢筋
沉井是在处理好的地基上制作， 先在刃脚下方浇注一层厚约0.27m的砼垫层，其作用是保证沉井在制作过程中和开始下沉时处于垂直方向，然后按照设计的尺寸立模、浇筑第一节底节沉井。
浇筑沉井混凝土时，应对称、均匀地进行，以免地面不均匀沉降而引起沉井破裂，一次连续浇筑完成。
当沉井混凝土的强度达到设计强度的25％以上时，可拆除内外侧模板；达到设计强度75％时，可拆除隔墙底面模板。当混凝土达到设计强度的90％时，就可凿除刃脚下面的砼垫层和刃脚下面的砖胎膜，开始下沉。第一节下沉到位后接高第二节，下沉到设计标高。
3．沉井下沉
3.1下沉计算
沉井下沉，其自重必须满足大于井壁摩阻力和刃脚的反力。因此，为使沉井能顺利下沉，应进行分阶段下沉系数的计算。
k0=(G-B)/Tf
k0——下沉系数（宜为1.05~1.25）
G——井体自重
B——地下水浮力
Tf——井壁总摩阻力（井壁摩阻力粘土取20KN/m2，淤泥质粘土取10KN/m2，淤泥取5KN/m2岩层摩阻力取30 KN/m2）
①第一次下沉计算
目前井位场平标高为22，第一节井壁下沉8.5m深，下沉底标高为13.5，井壁穿越淤泥层（淤泥层标高在20.73-19.03），考虑刃脚下为4m深粉喷桩连续墙，井壁摩阻力取20KN/m2。
第一节（制作高度8.5m）井壁自重G=8075KN
Tf=20KN/m2×42m×8.5m =7140KN
k0=8075KN/7140KN=1.13<1.25
下沉系数满足稳定验算要求。
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②第二次下沉计算
完成第二节即可进行第二次下沉施工，下沉高度7.9m，下沉底标高为5.98。
第一次接高稳定性计算：
井壁接高稳定必须满足井壁自重小于摩擦阻力与地基反力之和即：G<Tf+F
井壁自重为：
G=8075KN+4274KN=12349KN
井壁总摩阻力为：
Tf=（1.7m×5KN/m2+6.2m×20KN/m2）×42m=5565KN
地基反力为：
F=390KN/m2×38m2=14820KN
即G<Tf+F=20385KN 即满足井壁接长稳定要求。
下沉系数计算：
k0=(G-B)/Tf
k0——下沉系数（宜为1.05~1.25）
G——井体自重
B——地下水浮力
Tf——井壁总摩阻力（井壁摩阻力粘土取20KN/m2，淤泥质粘土取10KN/m2，淤泥取5KN/m2，岩层摩阻力取30KN/m2）
Tf=（1.7m×5KN/m2+11.35m×20KN/m2）×42m =9891KN
k0=12349KN/9891KN=1.24<1.25沉井下沉满足稳定要求。
3.2 取土下沉
因为此工程的工作井周边高压电塔的影响，井旁边还需停放80t履带吊车吊运管节，井壁顶距离现状相差3.8米，为保证施工安全和周边土体稳定，距离工作井外壁40cm处，在四周采用单排9m长、400mm宽的拉森IV钢板桩进行支护，上面用围檩和角撑进行加固。
刃脚砼达到70%强度时可以拆除混凝土垫层。砼垫层可用风镐凿除刃脚踏面以外的部分，保留踏面以下的分部。凿除砼垫层时，一定要注意对称、同步、均匀。因为此时沉井重心较高，井周围没有土体对井约束定位，沉井处于最不稳定、最容易倾斜的最危险状态。故垫层拆除是沉井下沉的第一步，也是最重要、最易出问题的一步，必须精心操作。
根据现场地形地貌和场地大小沉井采用吊车配合0.5m3挖掘机和人工在井内取土下沉。沉井下沉初期，即垫层刚刚挖完，刃脚刚进入土层时，且在地下水位以上时，采用人工干开挖。因人工干开挖便于控制，便于均匀对称挖土，使沉井均匀垂直下沉，当沉井下沉一定深度后，再用挖掘机取土。
（1）普通土层：从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.4～0.5m,在刃脚处留1～1.5m台阶，然后沿沉井壁2～3m一段，向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的开挖土层，每次挖去5～10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉，当沉井下沉很少或不下沉时，可再从中间向下挖0.4～0.5m，并继续向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。
（2）淤泥土层：当土层挖至淤泥层标高时，采用人工挖除淤泥层，待完全挖空后回填粗砂，再采用挖掘机均匀挖除粉喷连续墙，使井壁稳定下沉。
（3）岩层：本沉井有3.5m深风化岩层，采用风镐或风铲等次序开挖。开挖时分层分序砸挖，每次挖1m深即进行助措施，如此逐段进行。
当沉井刃脚踏面下沉至离设计标高还剩1m左右时，即进入终沉阶段，应切忌“深锅底”，因为过深的锅底，可能导致刃脚下土体大量向井内涌入，易发生突然下沉或超沉。应先挖刃脚附近的土体，形成“反锅底”，然后视情况再挖中心部位土体，控制好下沉速度，务求沉井缓缓挤土下沉到位。
沉井下沉到位后，观测沉井在8h内累计沉降量小于10mm，方可进行封底。
4．沉井封底施工
当沉井下沉至设计标高的要求范围内，经沉降观测，其沉降率(待8h内沉井自沉累计不大于10mm)在允许范围内，即可进行封底，封底分干封底和水下封底两种，本项目采用干封底施工。
4.1准备工作
（1）沉井封底前，在井壁底部凹槽内和隔墙预留钢筋处，需要进行凿毛，将刃脚处凹槽内的污泥清理干净。
（2）在井点降水条件下施工的沉井，在封底前应用大石块或其他砌块将刃脚斜面下垫实，同时要检查井点降水设备是否完好，并能保持连续抽水。
（3）准备好封底时所需的各种材料和机具(包括混凝土)，以及制定出封底方案。当沉井下沉到设计标高前(还应预留一定的抛高度)，应及时进行封底，若拖延时日，有可能发生条件变化，产生偏差，或有大量土体涌入井内等，给干封底带来很大的困难，因此，应抓紧做好封底的准备工作。
（4）封底前，在井底的一定(各仓)位置，需埋设一个带有止水环片的集水井钢桶，便于封底后抽除地下水之用，其深度、大小应满足水泵吸水要求。
4.2干封底施工
封底前按照设计规定，先铺一层碎石(或砾石砂)。整平后，再浇筑素混凝土封底(也称为垫层)。浇筑混凝土时均需沿井壁四周向中央进行。素混凝土封底应一次浇筑，分格、分批、逐段、对称进行，不得中途停顿，避免产生施工缝而造成渗漏，浇筑封底混凝土时，不得堵塞集水井，保证井内排水工作能继续进行，以保证混凝土在终凝以前不浸水。素混凝土封底后表面要平整。当强度达到设计强度的25％以上时，才允许在上面绑扎底板钢筋。钢筋要绑扎好。
四、结束语
（1）沉井下沉过程中要加强施工观测，出现偏差时要分析原因及时调整。
（2）沉井施工时，为确保工程质量，施工前要制订质量通病预防措施，并在施工过程中跟踪检查。把各种质量隐患消灭在萌芽状态。
（3）沉井设计时，下沉验算和刃脚计算是关键，应以现场地质情况和结构特点进行严密计算。
（4）当地下水位以下有细砂、粉砂层时，如排水取土，将产生流砂现象，大量砂土涌入井内，使沉井倾斜，对施工造成很大困难。
论文作者:李可
论文发表刊物:《工程建设标准化》2015年12月供稿
论文发表时间:2016/4/14
标签：沉井论文; 井壁论文; 封底论文; 混凝土论文; 标高论文; 淤泥论文; 自重论文; 《工程建设标准化》2015年12月供稿论文;