摘要：结合南京地铁溧水车辆段雨水泵站的沉井施工实例，从沉井制作、下沉、封底三个方面阐述了沉井施工过程的施工技术难点、关键工序的施工措施和控制方法。同时，对沉井下沉中的突沉现象、下沉纠偏问题等提出了相应的解决方法，使工程顺利完成。
关键词：沉井 技术 措施 下沉
Caisson construction technology of Rainfall Pumping Station in Lishui Vehicle segment of Nanjing Metro
Wang Yongxing
（CCECC of Zhuhai branch，Guangdong Zhuhai，519000）
Abstract：Combined with the construction example of the sunk well in the rain pumping station of Nanjing Subway Lishui，the production，sinking and Three aspects of the back cover the construction technical difficulties，the construction measures and control methods of the key process are expounded.At the same time，the paper puts forward some corresponding solutions to the phenomenon of sinking and rectification of sinking，and makes the project complete successfully.
Key words：Sunk well technical measures sinking
1 沉井概况
1.1 设计概况
雨水泵井外边尺寸为15.3m×16.0m，井壁厚800mm，雨水泵井总高10.85m，沉井顶绝对标高9.000m，沉井刃脚底绝对标高-1.850m，详见图1。上设排水泵房，室内外高差300mm，建筑面积229.40㎡，并建出水井、闸槽井各一座。排水泵房房屋采用一层框架结构，现浇梁板体系。排水泵井为钢筋混凝土结构，采用沉井法施工。压力出水井、闸槽井为钢筋混凝土水池，采用明挖法施工。
图1 沉井剖面图
1.2 地质情况
雨水泵井场地的土层自上而下分别为素填土、黏土、粉质黏土、流塑淤泥、淤泥质粉质黏土、粉质粘土。沉井东侧为溧水河支流，地下水类型主要为松散地层中的孔隙水，临近地表水体的地下水位受地表水位起伏影响较大，年变化幅度与地表水位变幅相当。第一层承压水水头埋深在地下0.6～0.7m，高程为6.29～6.47m（吴淞高程系），第二层承压水水头埋深在地面下2.5～3.8m，高程为4.33～4.66m。周围没有建筑物，对涌入水进行抽排不会出现影响周围建筑物的安全和生产安全的情况，采用排水施工法施工。
2 施工总体方案
施工顺序：测量定位→基坑开挖→素砼垫层浇筑→脚手架搭设→首节井壁钢筋制作安装→模板支设→砼浇筑养护→下沉→第二节井壁钢筋制作安装→模板支设→砼浇筑养护→整体下沉→封底→底板施工[1]。
1、雨水泵井分为2节制作，2次下沉，采用挖机配合人工挖掘取土下沉。第一节高5.12m，第二施工节高5.73m。先预制第一节，养护强度达到100%后挖土下沉，下沉时在井壁周围灌砂助沉，下沉4.82m（外露30cm预留自然沉降量）。支模制作第二节，拆模强度达到80%左右时再挖土下沉剩余2.555m，即达到到设计位置。
2、沉井外地面高程为绝对标高7.025m，理论下沉深度8.875m。为确保第一节沉井初沉安全、防止沉井在初始下沉过程时发生倾侧，将预制沉井工作面设置于原地面下1.5m，以减少沉井自由高度，增加沉井的稳定性，防止倾斜。实际沉井施工下沉深度为7.375m。
3、在泵井位置开挖深1.5m的基坑，坑底碾压夯实后再浇筑一层150mm厚C20砼。范围为井壁井壁轴线内外各1.0米宽，即2m宽混凝土环装垫层。然后在坑内制作刃脚部分，绑扎钢筋、支模制作第一节井身。给水专业安装施工队配合，对预留孔洞进行核对，无误方可施工。
3 井身预制
3.1 测量定位
采用全站仪对沉井轴线和细部结构进行定位，使用电子水准仪引入标高。
3.2 基坑开挖及处理
定位后进行基坑开挖，深度1.5m。基坑底尺寸比沉井尺寸外扩1m。在挖至坑底标高以上20cm时，采用人工修整坑底。除留足井外回填用土方外，其余弃土外运至坑外指定地点。根据轻型动力触探试验判定基底土层耐受力，确定基底处理方式。
3.3 素砼垫层浇筑
基坑开挖后进行地基修整，坑底碾压夯实后在其上浇筑砼垫层，垫层砼标号：C20，厚度为：150mm。
3.4 钢筋制安
钢筋安装顺序：钢筋骨架焊接→刃脚钢筋、井壁竖筋→刃脚角筋及水平筋→井壁水平筋→洞口加强、放射筋→封底插筋→底板钢筋连接→顶梁板钢筋
3.5 沉井井身支模架安装
内斜向支撑钢管采用φ48×2.8钢管，斜撑与地面的角度为30～60°，斜撑脚部位置在地面打一根φ25钢筋，以制止斜撑脚滑移。沿竖向每2道主楞加一道斜撑，斜撑要顶住主楞（2φ48钢管）。斜撑的纵向（水平方向）间距@3m。
模板采用12mm厚竹胶板，内楞采用φ48×2.8钢管，横向间距@350，模板拼缝处用50×100mm木枋。外楞采用2φ48×2.8钢管，竖向间距@600。对拉螺栓为M16，横向间距@800，竖向间距@600，并用“3形扣”夹紧外楞双钢管。
3.6 梁板、柱、隔墙支架搭设模板安装
梁板、柱、隔墙采用钢管扣件支模架。立杆纵横间距为：900×900mm，水平杆步距1500mm；梁支架纵距为900mm，横距为1200mm，中间加设一根立杆。模板支撑架底层纵、横向水平杆应作为扫地杆，距地面高度应小于350mm。纵横向均设置3道从底到顶连续设置的竖向剪刀撑；水平杆对撑到沉井井壁上，加强整个支架架体稳定性。
两道隔墙增加斜向钢管支撑增加稳定性，钢管采用φ48×2.8钢管，斜撑与地面的角度为30～60°，斜撑脚部位置在地面打一根φ25钢筋，以制止斜撑脚滑移。沿竖向每2道主楞加一道斜撑，斜撑要顶住主楞（2φ48钢管）。斜撑的纵向（水平方向）间距@3m。
3.7 混凝土浇筑
1、隔墙分为两次浇筑，第一次浇筑高度4.5m，剩下部分与板一起浇筑；柱分两次浇筑，第一次浇筑高度4.5m，剩下部分与梁板一起浇筑。
2、沉井分节施工缝处，设置中埋式止水钢板，钢板高300mm，厚3mm。沉井制作时预留顶板浇筑厚度，将后浇筑的位置，按预留处理。
3.8 拆模
在混凝土强度达2.5MPa以上时，方可拆除直立的侧面模板，且应先内后外。
拆模的顺序是：井孔模板—外侧模板—支撑及模板—刃脚斜面模板。
4 沉井下沉
工艺流程如下：准备工作→搭设观测及指挥平台→素砼垫层拆除→取土下沉→下沉速度控制→沉井纠编→沉井封底、底板砼浇注。
1、准备工作
将制作时散落井内的砼残渣、木板等杂物清出井外。井壁的对拉螺栓割除，并作抗渗处理。沉井外壁四周每边均设不少于1个钢爬梯，方便人员由井壁安全下到地面。
2、素砼垫层拆除
素砼垫层采用风镐破碎，拆除应做到同步、对称、分段拆除，并清出井外，仔细检查，以防漏拆，影响沉井下沉的轨迹和速度。拆除时加强测量，密切注意井身变化沉降动态。
3、凿毛
为保证封底素砼与井体有较好连结，下沉前对井体与封底素砼接触部位用风镐凿毛，凿毛标准是露石子1/3为宜，清理干净，报监理工程师验收。
4、回填
下沉前将基坑四周回填土至原状地坪标高处，以提高下沉过程中的抗扭、抗倾斜、抗偏能力。
5、取土下沉
（1）下沉施工按“先中后边、分层对称破土、先高后低、及时纠偏”的原则进行操作，见图2。下沉前设定下沉标尺及轴线控制点[2]。
图2 沉井下沉挖土示意图
（2）挖取土时同步、均匀、对称进行，取土时先在中间形成锅底，再逐步向四周取土，每层高0.4～0.5m，即取土时先在沉井中间取土形成锅底，再逐步向四周取土，挖土时同步、对称。刃脚部位保持1m以上的土堤，以免引起井外的土塌入井内。特别应注意下沉时的速度和偏斜。
（3）刃脚下的土由人工+风镐掏挖，沿沉井壁每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层[3]，每次削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垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。为便于控制沉井保持水平下沉，如下沉过程中井壁有倾斜则通过开挖刃脚处土方的顺序来调整至井体基本垂直下沉。
（4）沉井底部设明沟、集水井排水，在沉井内离刃脚2～3m挖一圈排水明沟，设3～4个集水井，深度比开挖面底部低1.0～1.5m。排水明沟和集水井底深度随沉井挖土而不断加深。在井壁上设离心式水泵或井内设潜水泵，将地下水排出井外。
6、下沉速度控制
沉井下沉前2m以内应以慢为主，严格控制沉井刃脚高差，以形成稳定的下沉轨迹，中期下沉速度可适当加快[4]。每天下沉量控制在0.7～1.0m。
当沉井的进尺到最后2m时即进入终沉阶段。挖土锅底形状由“凹”面逐步过渡到“凸”形反锅底，并且适当放慢取土速度和数量，严格按照均匀对称的原则布置挖土范围，当沉井四周控制点高差大于20mm时，应及时纠偏，纠偏方法以调整挖土深度为主。
5 沉井下沉特殊情况的处理
1、沉井下沉过快
（1）可用木垛在定位垫层处给以支承并重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土；
（2）在沉井外壁间填粗糙材料或将井身外的土夯实，加大摩阻力；
（3）如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理。
（4）井内应多留土，利用加大“边载”，提高刃脚下的土阻力，然后从中间格逐步对称向边格，分格进行挖土。
（5）在刃脚斜面处边挖土边回填粗砂或基砂石，以增加土对沉井下沉的阻力。
2、沉井倾斜
（1）在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖土或不挖土，待正位后再均匀分层取土；
（2）在刃脚较低的一侧适当回填砂石或碎石，放缓下沉速度；
（3）在井顶高的一侧的壁外挖土减载，低的一侧的壁外夯填土加载，造成土压差，从而达到纠偏效果。
3、沉井偏移
（1）对初沉的偏斜可用在高侧多挖土，低侧少挖土的办法纠正；
（2）终沉或其他阶段的偏斜，可破坏高一侧土层进行纠偏；
（3）有意使沉井向偏移的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置，或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正；
4、沉井被搁置或悬挂，下沉极慢或不下沉
（1）增大开挖范围及深度，提高井身或加载助沉；
（2）在井顶均匀加铁块或其他荷重；
（3）挖除刃脚下的土在井内继续进行第二层锅形坡土；
（4）在井壁与土层间灌入触变泥浆或黄土，降低摩阻力，泥浆槽距刃脚高度不宜小于3m；
5、突涌
（1）降压，即通过降压井降低承压水的水头；
（2）隔渗，可以用注浆、搅拌桩、旋喷桩等，钻孔减压之后的水可以设置排水沟引至集水井，然后用水泵抽走。
应急措施：坑内适当位置堆放一定数量沙包，防止水快速涌出。坑内设置2部爬梯，上下端固定，利于发生危险时快速逃生。
6 沉井封底、底板施工
封底、底板浇筑工艺流程：清除井底浮泥→井壁与底板接触部清洗→抛填毛石、整平→封底砼浇筑→预留插筋→表层软弱层凿除→底板浇筑。
当沉井下沉距设计标高200mm时，停止挖土和抽水，使其靠自重下沉至设计标高。再经2～3d下沉基本稳定，或下沉基本稳定以后经观测在8小时的累积下沉量≤10mm时，可进行混凝土封底。
封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面打毛并冲洗干净，对井底进行修整使之成锅底形。坑底如水量较大，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子作成滤水盲沟，在中部设1个集水井与盲沟连通，井深1m，四周填以碎石，使井底地下水汇集于集水井中，用潜水电泵排出，保持水位低于基底面0.5m以下。
封底混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振动器捣实。封底前必须准备好预埋钢筋。
7 施工监测
1、监测项目为沉井井壁、基坑的位移及沉降，重点关注第二段沉井浇筑阶段的沉井结构稳定性变化。
2、沉井下沉过程中井壁设置监测点8处，开挖基坑边外2m处设置监测点8处。井壁内做好标尺，方便下沉时快速量取下沉深度。
3、初始1m下沉时每小时测一次，正常下沉时标高、轴线位置每班至少测量一次，每次下沉稳定后应进行高差和中心位移量的计算。
4、终沉时每小时测一次，严格控制超沉，沉降封底前自沉速率应小于10mm/8h。
8 施工体会
经精心组织，过程严格控制，沉井下沉施工顺利结束，各项终沉参数均在预先控制的范围内，达到了预期效果。同时，施工过程中根据实际情况，不断优化施工工艺，解决了下沉施工的安全风险，确保了施工质量和安全。
参考文献
[1]中国土木工程集团有限公司.南京地铁宁溧线溧水车辆段DS7-TA11标雨水泵站施工技术资料[R].2016-12
[2]李新明.大型沉井施工技术研究[J].施工技术，2014（4）：62.
[3]胡长明.沉井施工在实际工程中的应用与问题分析[J].施工技术，2008（09）：39.
[4]邱琼海.陆上特大型沉井施工技术[J].中国工程技术，2010（4）：17.
论文作者:王永星
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/19
标签：沉井论文; 井壁论文; 封底论文; 钢筋论文; 标高论文; 基坑论文; 钢管论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;