摘要：沉井整体性强，稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载，沉井施工时占地面积小且对邻近建筑物尤其是软土中地下建筑物的基础影响小。本文以宝湖路新建的雨水管施工中用到的圆形沉井施工为参考，对沉井施工工艺进行剖析，对关键技术进行解析，对今后施工类似工程提供经验。
关键词：沉井；施工工艺；措施
1 工程概况
本工程位于银川市宝湖路（亲水大街-通达南街）地下综合管廊北侧，地质情况面层为填土和粉质黏土，局部有淤泥质土，下层为粉细砂，地下水静水位在自然地表下2.8~5.9m，水位标高为1105.61~1106.06m。地下水补给以沟渠侧向径流渗透补给为主，其它次之，其动态类型属黄河侧补蒸发~径流型。地下水补给以艾依河河水及沟渠侧向径流渗透补给为主，地下水动态主要受气象、水文等因素影响，呈季节性变化，水位变化幅度0.5m-1.0m之间，地下水位较高。沉井共设接收井6座，工作井7座。工作井及接收井混凝土强度等级：基础垫层C15，封底砼为C20，其余均为C40，抗渗强度等级为P6，混凝土抗冻等级F250。混凝土保护层设计规定：墙壁 35mm、底板及地梁为40mm，井筒内梁为35mm，板为30mm。
2 施工原理
在深基础工程施工中，为了减少放坡大开挖的大量土方量，并保证陡坡开挖边坡的稳定性，人们创造了沉井基础。这是一种竖向的筒型结构物，通常用砖，素混凝土或钢筋混凝土材料制成。沉井施工过程：先在地面制作一个筒型结构，然后从井筒内挖土，使井筒失去支承靠自重而下沉，沉至设计高程为止，最后封底。沉井的井筒，在施工期间作为支撑四周土体的护臂，竣工后即为永久性的深基础。
3 工作井及接收井沉井施工工艺
3.1 沉井施工工序：
基坑测量放样→基坑开挖→刃脚垫层施工→立井筒内模和支架→钢筋绑扎→立模和支架→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→封底混凝土施工→绑扎底板钢筋、浇捣底板混凝土→混凝土养护。
3.2 沉井施工关键技术
3.2.1 刃脚垫层施工
刃脚垫层采用砂垫层和混凝土垫层共同受力。砂垫层采用加水分层夯实的办法施工，分层厚度为250mm~300mm。夯实工具为平板式振捣器。混凝土垫层表面应用水准仪进行校平，使之表面保持在同一水平面上。
3.2.2 立井筒内模和支架
根据设计图纸顶管沉井高度最深达8.17米，由于顶部1.5m井身为井壁钢筋预埋，临时砖封端头。因此井身混凝土实际高度为6.67m，分两节现浇，内模同样分两节按装，第一节井身高度5m，第二节井身高度为1.67m。井筒模板采用木模，方木配合钢管加固。
井身内模支架采用钢管支撑。钢管支架必须架设稳固，以增加内模的稳定性。
3.2.3 钢筋绑扎
钢筋规格、尺寸应符合设计图纸要求和规定，绑扎钢筋时应采用撑件将二层钢筋位置固定，保证钢筋设计间距。为了保证保护层的厚度，应在钢筋与模板之间设置同强度标号的水泥砂浆垫块，垫块应与钢筋扎紧并互相错开。
钢筋接头优先采用接触对焊，井壁的水平钢筋接头采用焊接，井壁竖直钢筋采用机械连接。相邻纵筋连接接头应相互错开，在同一截面内钢筋接头面积百分率应≤50%，接头位置宜设置在受力较小处，在同一根钢筋上宜少设接头。
受力钢筋截面面积占受力钢筋总面积的百分率
3.2.4 立外模和支架
钢筋绑扎验收后，应进行架立外模和支架。井壁内外模用一次性止水螺栓固定，螺栓直径为φ14，间距500*500mm，梅花形布置中间设置止水片，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用同标号防水砂浆二度抹平，确保不渗水。外模支架必须稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形，不跑模。
3.2.5 浇捣混凝土
模板和支架工序完成后，必须经监理工程师进行验收。验收合格后，方可进行混凝土的浇捣。沉井采用C40混凝土，抗渗等级P6，抗冻等级F250，封底混凝土采用C20等级。为缩短施工周期和保证工程质量，采用泵送商品混凝土。泵送混凝土浇筑高度1米左右，保证混凝土不离析。
混凝土浇捣前应严格检查各种预留孔、预留管和预埋件的位置和几何尺寸，严禁漏放和错放。
井身浇捣混凝土分三段施工：
工作井及接收井：总高度为6.67米，分两次浇捣完成，一次下沉。第一次浇捣刃脚及部分井壁，高度5米；第二次浇捣剩余高度1.67米。
3.2.6 封砌预留孔
严格按照设计图纸的要求，设置和封砌各种预留孔，并保证在沉井下沉过程中，预留孔内不渗水。预留孔采用M7.5水泥砂浆砌MU20砖临时封堵，封堵时保证预留孔密实。
1、与底板连接的井内壁应预埋钢筋，绑扎底板钢筋时将其凿出并与底板钢筋焊接。
2、与底板连接处的井内壁应凿毛处理，浇底板混凝土前应冲洗干净。
3、底板与井内壁结合面上需安放一环闭合的遇水膨胀橡胶止水圈，以防渗水。
3.2.7 凿除垫层、挖土下沉
沉井下沉需待混凝土强度达到设计强度85%后，方可开始挖土下沉。下沉时，应先凿除刃脚下的混凝土垫层及内模。
工作井及接收井下沉挖土采用人工开挖，电动葫芦提升运土。沉井挖土顺序应中间稍低于四周，沉井内的挖土高差控制在1米以内，禁止深锅底挖土，防止沉井突沉造成沉井倾斜的危险。
另外，井壁外的灌砂必须均匀充实，使沉井下沉时四周摩阻力相近，均匀下沉。沉井下沉时，应防止倾斜，不准大量挖深，造成突沉。
3.2.8 沉降观察
沉井在下沉过程中，必须随时测定沉井标高，确保均匀下沉，并做好沉井下沉记录。
沉井下沉至设计标高（包括抛高）后，应先清除表面浮泥等杂物，超挖的土方必须用砂夹石填实，井内不得有积水，并确保井点的正常工作，同时加强对水位的观测，保证降水要求，地下水位必须距离垫层底50cm以下。
3.2.9 封底砼施工
筒体下沉到设计高程经验收合格后方可浇筑封底混凝土，封底以前应整平地基，将井壁、刃角表面的积泥清理干净。同时将井壁及刃角与封底混凝土接触部分均需凿毛成粗糙面，并冲洗干净，以利新老混凝土结合紧密。
封底混凝土等级为C20，其中工作井封底砼厚度为1200mm，接收井封底砼混凝土等级为900mm。封底混凝土浇筑时宜从基坑底部中间向四周均匀进行，振捣密实，混凝土塌落度宜采用200±20mm，浇筑前提前将地板进行洒水处理，分层浇筑浇筑厚度不大于30cm，最终混凝土面成毛面，便于与底板混凝土接触良好。
3.2.10沉井检测
为防止沉井下沉过程中带动周围土体，影响附近建（构）筑物的安全使用，本工程在沉井的施工过程要加强施工监测，
监测要求：
⑴ 施工中应加强对测试点及测试设备的保护，防止损坏；
⑵ 应采取有效措施保证测试基准点的可靠性及测试设备的完好，以确保测试数据的准确性；
⑶ 应及时提供监测数据及最终测试评价成果，以便进行分析及采取相应的防范措施；
3.2.11 沉井纠偏措施
本工程沉井下沉纠偏主要用井内偏挖、加垫法纠偏。
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。
4 结语
沉井结构，广泛应用于桥梁、水塔的基础、以及水泵房、水池坚井等井结构。当结构处于地下较深，土质较差，或者周围已有建筑物，施工场地受限制时，采用大开挖施工几乎是不可能，那么采用沉井施工则是比较合适的选择。
（1）沉井的上方工程量可以限制在沉井的体积范围内，因此无需留出边坡，场地面积可大大减少。
（2）沉井不但可以作为地下结构的外壳部分，而且在挖土下沉过程中可作开挖支护，与设地下连。连续墙的大开挖方法相比，省去了开挖支护费用，效果显著。
论文作者:任佩林,任肖蓓
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年9期
论文发表时间:2019/8/21
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