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摘要：沉井下沉施工技术是沉井施工的一个核心技术，科学的设计是沉井下沉顺利进行的关键。本文探求了一种复杂环境下的大直径沉井底板施工技术。
关键词：软土地基；沉井；施工技术
引言
随着工程技术日新月异，沉井的下沉深度及尺寸不断增加，施工的地质条件也越来越复杂。由于在富含水的软弱地基的大直径沉井在下沉过程中，会对周边环境产生许多有害影响，因此，在施工过程中，要有效控制，采取有效的施工技术，以尽量减少对环境的影响，提高施工效率。
1.工程概况
某工程井筒结构采用沉井方式施工，井壁及底板混凝土强度等级C25，井壁厚700mm，底板厚850mm；垫层混凝土采用C20素混凝土，厚2500mm。本工程井筒直径20m，埋地深度21.5m，井筒底板处于强涌砂、涌水和软弱地基等土层。
2.井筒底板施工方案选择
在强涌水、涌砂等软弱地基上施工如此大直径、深埋深的现浇混凝土井筒结构，如何固结涌砂土体、降水、换填软弱层，才能确保井筒结构基础稳定，是施工中一大难点。
综合各方面因素，查阅相关资料，选择采用高压注浆技术对井筒刃脚下部土体进行固结；采用降水桶式井点降水技术进行持续降水，确保井筒基坑开挖、换填及垫层施工；同时采用片石、卵石、粗砂及适量混凝土的混合材料对软弱承载层置换再施做垫层的施工方法（图1），有效解决大直径井筒在强涌砂、涌水和软弱地基层等不利地质状况条件下的施工难题。
图1井筒底板施工示意
3.施工工艺流程及技术要点
3.1施工工艺流程
高压注浆加固土体→降水施工、土体开挖→换填承载层→垫层施工→底板施工
3.2施工技术要点
3.2.1高压注浆加固土体
井体下沉到位后便开始对井体刃脚下部软弱土体进行高压注浆加固，使井体刃脚下部土体形成一圈密实土层。
（1）注浆加固范围：宽度约1.5m，高度约2.5m的土体。
（2）注浆管布置：在井体刃脚下部软弱土体以斜向插入注浆花管方式进行高压注浆，插入土体前，应使注浆花管内充满浆液，以避免插入过程中土壤堵塞注浆孔道，垂直及水平环向间距为600～800mm。
（3）注浆液配制及浓度确定：注浆浆液为纯水泥浆，采用P.O42.5或P.O42.5R水泥拌制而成，水灰比选用0.5，同时掺入减水剂和速凝剂。
（4）注浆：宜优先采用低压、慢速注浆，让浆液在土层中均匀渗透和缓慢刺入，以得到最佳加固效果。根据施工经验，开泵压采用1.5MPa，提压过程应缓慢均匀，直到达到灌浆设计压力。观察土体冒浆情况，发现土体有均匀浆液冒出时，即可结束注浆。灌浆质量的检查应在灌浆结束7d后进行，采用测定弯沉值方法测定，符合弯沉值标准即灌浆合格。
3.2.2降水施工
（1）降水机理。利用自制大型降水桶埋设在换填层以下约500mm处，其周边用回填卵石、砾石等滤水材料固定降水桶。然后在大水桶内安置2台高功率抽水泵连续抽水，使水位降至换填层以下。分层浇筑垫层混凝土，待垫层混凝土达到7d强度后，再采用水下灌注混凝土的方法灌注降水桶内混凝土，达到堵水封底的效果。
（2）降水桶制作。降水施工前，在现场预先制作好降水桶。根据本工程的涌水量及垫层的埋深要求，降水桶直径为1.5m，高3.0m，由桶底、钢筋笼骨架及滤网组成，桶底为圆形钢板（直径1.5m、厚8mm），钢筋笼骨架由竖向及环向的钢筋焊接而成，竖向钢筋为直径25mm的螺纹钢筋并与钢板边缘焊接连接（间距200mm），环向钢筋为直径20mm的螺纹钢筋与竖向钢筋焊接（间距500mm）；滤网为不锈钢丝网片（丝径1.6mm，孔径4.75mm），用铁丝绑扎固定在钢筋笼骨架上（图2）。
（3）降水桶的放置。降水桶宜放置在井筒中间，放置前先用钩机在该部位开挖深500mm、直径2000mm的集水坑，再用吊车把降水桶吊到集水坑安放，然后用卵石滤料回填平集水坑，再沿着桶身往上填约500mm，让降水桶下部形成滤水结构且确保降水桶垂直平稳放置（图3）。
（4）降水施工。本工程涌水量较大，经计算放置2台15kW的潜水泵在降水桶内连续抽水，可确保把基坑内水降至换填层底面以下且保持水位相对稳定状态，满足软弱土层开挖和换填施工条件。
3.2.3软弱土层开挖和换填
本工程承载层有强涌水、涌砂、软弱土体，大部分为淤泥，钩机开挖不易堆放。故开挖前准备汽车吊1台，吊斗2个，确保开挖土体连续，淤泥顺利吊运，开挖土体应注意如下事项：
（1）采用小钩机开挖，先从远离降水桶的部位开挖，开挖吊运出去的淤泥部位应立即用换填料换填。
（2）开挖到降水桶周边2m时，改为人工对称开挖，始终确保降水桶稳定并且能连续抽水降水。
（3）开挖至淤泥软弱土层且接近换填标高处时，可采用边开挖边铺设换填材料（块石、卵石）的方式，以便钩机的行进。在注浆加固区域土体开挖时，采用人工与小钩机互相结合，同时需谨慎操作，以免破坏加固土体的稳定性。
（4）井筒开挖至换填要求底标高处后，清干净浮土即开始换填。换填料选干净粗砂、河卵石及适量水泥拌制，拌制料用吊车经料斗运至换填部位，分层铺填，每层厚度30cm为宜，用钩机摊平和碾压密实。靠近降水桶及井壁500mm范围内以人工摊铺和打夯机夯击密实，满足垫层施工条件。然后在换填夯实面上铺设1层塑料土工薄膜及1层塑料彩条布，作为底层抗渗防护措施。
3.2.4垫层施工及降水桶封堵
（1）垫层施工。本工程垫层混凝土强度为C25，厚度为2500mm，属大体积混凝土施工，为确保混凝土质量，分3层浇筑，从下到上层厚分别为900、800、800mm。垫层混凝土采用泵送混凝土，其坍落度控制在180mm左右，按大体积混凝土施工工艺浇筑，这里不再赘述。垫层混凝土浇筑过程中降水桶内连续抽水降水，当施工完第1层混凝土时，在混凝土自身重力的作用下涌入降水桶的涌水量大大减少，可减少1台潜水泵抽水。当垫层浇筑到降水桶周边时，振捣要特别小心，既要确保其周边混凝土密实，又要确保其降水功能。当垫层浇筑完成，混凝土强度达到7d强度时，即可以进行降水桶封闭。
（2）降水桶封堵。随着超厚垫层混凝土浇筑的完成，垫层面高于地下水位，降水桶内水位稳定。采用C30收缩补偿混凝土，利用水下混凝土施工方法在降水桶内灌满混凝土，封堵降水桶。至此，整个垫层混凝土施工完毕，养护达到井筒底板施工条件后进行底板施工。
3.2.5底板施工
（1）基层清理。为防止井筒刃脚周边新旧混凝土施工缝处渗水，施工前将刃脚范围内混凝土的杂物、浮浆等进行清理并做凿毛处理，并在刃脚中部凿凹槽一圈安装好遇水膨胀止水条。
（2）钢筋绑扎安装。井筒底板钢筋密集且呈扇形及弧形布置，加工绑扎安装难度大，钢筋施工前应根据设计图纸结合现场实际情况，进行测量计算，精确下料，钢筋安装前，先将预埋钢筋进行调直并将钢筋表面污染物清理干净，按先底筋后面筋的次序进行绑扎安装。其绑扎工艺控制应满足设计及相关规范要求。
（3）混凝土浇筑。底板混凝土浇筑采用连续不间断进行，由于底板面筋比较密集且底板厚度达800mm，为确保混凝土浇筑质量，应注意以下事项：
①严格混凝土的坍落度，坍落度控制在170～180mm，确保混凝土的流动性。
②由于面筋过于密集，混凝土出料时粗骨料受到面筋阻隔而容易造成粗细骨料分离，因此，要注意控制混凝土出料速度，并在出料口处采用2台振动棒振动以提高混凝土的流动速度。
③在底板中间部位扇形钢筋汇集处，由于钢筋极度密集，混凝土的粗骨料无法进去，应临时松动底板面筋，形成可供混凝土入料及振动棒插入振捣的口子，待面筋以下混凝土浇筑充实并振捣完毕后再给予复原。
④底板上的设备基础、剪力墙隔墙的施工缝应留设在底板以上200mm处。
4.效益评价
通过对井筒刃脚下部软弱及涌砂部位的土体采用高压注浆固结措施，同时通过在降水过程中的回灌措施，避免了在降水过程中发生涌砂、涌水造成周边土体掏空而危及周边建筑物及道路的风险，具有较好的环保和社会效益。经济效益主要由注浆固结封堵强涌水、涌砂技术的应用及软弱地基承载层置换方法体现，经计算，注浆固结封堵强涌水、涌砂技术相对于采用在井筒外围施做高压旋喷止水帷幕桩（墙）方法，降低成本123.2万元，缩短工期47d；地基置换采用的片石、卵石、砾石、粗砂等组成的混合材料，相对于采用素混凝土材料，降低成本13.74万元，增加工期5d。综上分析，该技术产生经济效益136.94万元，节约工期42d。
5.结语
综上所述，在沉井施工作业中，采用注浆固结、降水、换填的方法很好地解决了现浇混凝土井筒处于强涌水、强流砂及软弱承载层的施工难题，同时又具有基坑开挖量小、施工安全、造价低、工期快等优点和较好的经济效益和社会效益，因此，值得推广与应用。
参考文献
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论文作者:梁建聪
论文发表刊物:《防护工程》2018年第5期
论文发表时间:2018/7/3
标签：混凝土论文; 井筒论文; 底板论文; 沉井论文; 钢筋论文; 软弱论文; 注浆论文; 《防护工程》2018年第5期论文;