摘要：随着社会的快速发展，沉井法施工在工程中得到广泛的应用。在施工过程中选择合适的施工方法对施工质量的控制及对施工成本的控制起到决定性作用，本文就坚硬地质条件下沉井下沉技术方法做了深入的探讨。
关键词：沉井；坚硬土质；泥浆减阻；位移；纠偏
1.工程概况
1.1工程概述
本泵房地面以下为钢筋砼沉井结构；泵房长11.6*宽6.2米，沉井顶板面标高5.650米，井壁厚0.7m。底板面标高-3.250米，刃角底标高-5.250米，沉井分两次浇筑第一次浇筑下部5.4米高，第二次浇筑上部5.5米。先从原地面标高+3.000左右开挖约3m左右，在±0.000标高处预制井壁及刃脚，完成养护后即进行沉井作业，沉位到位后进行封底作业。上部5.5米在完成封底作业后再实施。
1.2场地工程地质特征
本工程上部第一层为杂填土厚度为1.0 m,第二层为淤泥质粉质粘土厚度2m。下部为粘土fa0=220kpa，承载力较高，阻力较大下沉较困难。地下水位较低对沉井下沉无影响，施工期间主要防止地面雨水进入基坑。
2.施工方法
根据沉井结构的特点采用分二次制作、一次下沉。即第一次制作下沉到设计标高后再制作上半部分及回填。
根据泵房区域的地质条件及泵房埋置较深、地下水较少、土质为粉质粘土，透水性较差，为了保证沉井施工质量、提高清障能力、加快工程施工进度，泵房地下结构采用干法沉井施工方案，采用干封底。沉井下沉施工中可采用泥浆套辅助下沉。
沉井下沉应分层、均匀、对称出土，各井格内挖土面高差不超过1m。
根据勘察单位的勘测报告和现场踏勘，该基坑浅部以素填土、淤泥土，该部分土方在场地整平及第一次土方开挖时全部外运，下部及基底主要为粉质粘土，土质强度高，沉井采用长臂挖机抓斗挖土下沉。
2.1沉井下沉
1）沉井下沉准备
拆除所有支架、架子、模板，清理分类堆放于场外，割除外挑螺杆，并做好防腐及防水。
在井身内外设置好操作人员上下活动梯及操作脚平台，做好护栏及安全装置。组织好操作班组及负责人员，对操作人员进行操作技术交底和安全技术交底。组织有关单位人员进行井身检查，验收通过后，准备下沉。
在井壁十字线中央内外设垂直控制线，挂好线锤，以备下沉垂直度控制，在井壁十字线位置下沉刻度，以备检查下沉量。
配备好照明，用电装置及应急用料、机具。
2)、沉井下沉
本工程泵房沉井采用挖土法下沉。沉井砼强度达到100%以上后，开始挖土下沉，先中间后四周，均匀对称进行逐层切削，确保沉井均匀下沉。
当下沉至设计标高1m时，下沉速度应逐渐放缓。
当下沉至设计标高0.5m时，应停止机械，注意观察下沉速度，如24小时内无下沉，未达到标高部分采用人工刃脚切削挖土，沉井内不得有积水，确保沉井标高在规范范围内。
2.2沉井下沉过程中的纠偏
a.沉井倾斜。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在沉井刃脚下的土软硬不均匀；没有均匀挖土使井内土面高差悬殊；刃脚下掏空过多,沉井突然下沉,易产生倾斜；刃脚一侧被障碍物搁住,未及时发现和处理；井外弃土或堆物,井上荷载分布不均匀,造成对井壁的偏压时,会经常发生沉井倾斜现象。为防止该类情况发生,必须加强下沉过程的观测和资料分析,发现倾斜及时纠正；在刃脚高的一侧加快取土,低的一侧少挖或不挖,待正位后均匀分层取土。
b.沉井偏移。大多由于倾斜引起,当发生倾斜和纠正倾斜时,井身常向倾斜一侧下部产生一个较大压力,因而伴随产生一定的位移,位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定；测量定位发生差错的情况下会发生沉井偏移。发生倾斜后采用减少倾斜一侧刃脚取土及坑外堆土以增大土压力，和增大土的支承力。或加快倾斜方向对侧的刃脚取土及坑外取土以减少侧压力从而达到纠偏的目的。
2.2沉井下沉过程中阻力过大的措施
本工程沉井下沉过程中下沉速度极慢。是由井壁与土体间摩阻力过大；沉井自重不够,下沉系数过小引起的，这时需要要继续浇灌砼增加自重或在沉井顶均匀加荷载；但由于沉井体积较小自重轻，且场地受到限制故在施工前就做好了采用触变泥浆减阻的准备，井壁外侧做成台阶型，台阶宽度为10cm。井壁中预埋注浆管。注浆管的埋设及井壁外侧台阶的留置如下图：
2.2.1触变泥浆的作用及性能要求
触变泥浆在沉井下沉施工中的应用，其基本原理是利用泥浆围护地下土壁的稳定及隔离地下土壁与井壁的接触，以减少摩阻力。泥浆应具备如下性能：
⑴固壁性
沉井在挖土下沉过程中，破坏了土体的原状构造，使土体的受力发生的变化，打破了原有的平衡。触变泥浆渗入土体形成不透水的泥膜，泥浆柱产生压力，支撑土壁，以平衡和稳定土体的侧压力。在泥浆失水后亦可形成泥皮粘结在土体上防止土壁坍塌。
⑵胶体稳定性及触变性
泥浆在长期静置过程中，不能有离析现象，能保持泥浆的均匀性及适当的浓度，在沉井下沉过程中通过不同地层时泥浆与土壁接触，泥浆不能大量失去水分或被地下水所稀释，触变泥浆在接触土壁失去少量的水分后能形成不透水的泥膜而维持内部泥浆的稳定。
触变泥浆在静置时应为胶体状态，流动性很小，在沟槽内足以防止土体坍塌，在搅拌时，如泥浆生产、压浆、等工艺过程中必须有一定的流动性，以便使用。
⑶泥浆的指标要求
粘土层中土层结构紧密，地下水渗透较慢，土体侧压力大，宜选用泥浆比重大，黏度较小失水量较小的泥浆；在砂类土中特别是细砂粉砂地层中易发生翻砂漏浆，宜选用黏度较大的泥浆；
2.2.2沉井构造的特殊要求
沉井外壁宜垂直，为在井壁和土壤之间形成泥浆隔层，外壁应做成单台阶型，台阶宽度即为泥浆套的宽度，一般在10～15cm宽，过宽则泥浆消耗过多，费用较大，并且沉井在沉井下沉时容易倾斜造成偏差；过窄隔离效应较差，减阻效果差，沉井下沉到位后为满足抗浮要求需对泥浆采用砂浆进行置换，台阶过窄置换砂浆困难。
台阶高度为最大限度的减少井壁的摩阻力要求有足够的长度，但为保证沉井下沉的稳定性需经过计算确定。为防止泥浆在自重和泥浆压力作用下由刃脚下渗入沉井内部，此外沉井台阶的设置高度还应考虑导向的因素，要防止台阶太低四周阻力较小下沉时方向难以控制。故台阶高度不宜小于3m，对于大型沉井台阶可设置在第一节与第二节的接缝处，以方便模板安装施工。
2.2.3压浆管、泥浆射口挡板
压浆管采用内置管，管道采用钢管或塑料管，直径宜为38～75mm。主管与压浆管并联，每根注浆管都需要设置阀门，当需要注浆时采用单独或按需要打开阀门即可。泥浆置换采用水泥砂浆直接从压浆管道内压入置换泥浆。射口挡板是防止泥浆射击时直冲土壁，也防止土壁局部坍落时堵塞出浆孔，挡板用角钢或钢板弯制，置于出浆孔口处，固定在井壁台阶上。
3工程措施的结论
施工过程中严格的按施工措施施工，利用上跨钻孔桩的施工的泥浆作为沉井泥浆套的触变泥浆，降低了施工成本，沉井施工过程方向及高程控制较好误差在规范允许范围内。为今后类似工程施工提供经验。
论文作者:杨一伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年8期
论文发表时间:2016/7/5
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