李福占

（大慶市建設(shè)技工學(xué)校，黑龍江 大慶 163000）

沉井施工工藝的優(yōu)點(diǎn)是：可在場(chǎng)地狹窄情況下施工較深（可達(dá)50余米）的地下工程，且對(duì)周?chē)h(huán)境影響較?。豢稍诘刭|(zhì)、水文條件復(fù)雜地區(qū)施工；施工不需復(fù)雜的機(jī)具設(shè)備；與大開(kāi)挖相比，可減少挖、運(yùn)和回填的土方量。其缺點(diǎn)是施工工序較多；技術(shù)要求高、質(zhì)量控制難。筆者就如何預(yù)防該類(lèi)工程質(zhì)量通病進(jìn)行交流與探討。

1 沉井工程質(zhì)量通病

1.1 沉井偏斜

現(xiàn)象：井體不垂直，上部水平出現(xiàn)高差。

原因分析：沉井制作場(chǎng)地土質(zhì)不良，事前未進(jìn)行地基處理；抽承墊木時(shí)未按施工規(guī)定實(shí)施，致使沉井的初沉階段出現(xiàn)偏斜；刃腳與井壁施工質(zhì)量差，本身不垂直，使刃腳失去導(dǎo)向功能；挖土局部超挖過(guò)深，下沉不均、不對(duì)稱(chēng)，又沒(méi)及時(shí)糾偏。

1.2 沉井停沉

現(xiàn)象：下沉困難以至不下沉。

原因分析：開(kāi)挖面挖土深度不夠，正面阻力過(guò)大；沉井偏斜，形成較大的正面阻力；遇到堅(jiān)硬土層；沉井在軟粘土層中因故中途停止，下沉?xí)r間過(guò)久，側(cè)壓力恢復(fù)增加。

1.3 沉井突沉

現(xiàn)象：在瞬時(shí)內(nèi)下沉較大。

原因分析：

在軟土層中，井筒內(nèi)挖土較深或刃腳的土被挖而失去支承時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量下沉；當(dāng)粘土層中挖土超過(guò)刃腳太深或粘土層只局部穿透，但其下部砂層卻被水力吸泥機(jī)吸空時(shí)，刃腳下的粘土一旦被水浸泡等原因而失穩(wěn)，即引起突然坍塌，沉井隨之突沉；土挖深已超過(guò)刃腳很多，因沉井四周有導(dǎo)向裝置頂住暫沉不下，當(dāng)導(dǎo)向裝置一旦松開(kāi)，沉井將突沉。

1.4 沉井超沉或欠沉

現(xiàn)象：達(dá)不到設(shè)計(jì)規(guī)定標(biāo)高和超過(guò)允許偏差值。

原因分析：封底時(shí)沉井下沉尚未穩(wěn)定。測(cè)量差錯(cuò)。

1.5 沉井干封底的一般故障

現(xiàn)象：下沉不均勻、沉井上浮、接縫滲漏水。

原因分析：

封底前井底的積水和浮泥未除凈；封底混凝土未按合理施工順序進(jìn)行。在含水地層，井底未做到濾層，封底時(shí)未從集水井內(nèi)把水不斷抽去，停抽時(shí)無(wú)措施。新老混凝土接縫未處理好。

1.6 沉井水下混凝土封底的一般故障

現(xiàn)象：導(dǎo)管下口拔不出、混凝土在導(dǎo)管內(nèi)堵塞、導(dǎo)管漏水或斷裂、球塞卡堵。

原因分析：

導(dǎo)管埋入混凝土堆過(guò)深，提動(dòng)次數(shù)太小或時(shí)間過(guò)久，混凝土配合比選擇不當(dāng)，初凝時(shí)間太短，和易性差。導(dǎo)管埋入混凝土堆太淺，有水進(jìn)入導(dǎo)管，導(dǎo)管有輕微漏水；混凝土含砂率偏低，和易性欠佳。導(dǎo)管接頭橡皮膠墊圈不平；接頭螺栓沒(méi)有擰緊；導(dǎo)管組裝后未經(jīng)水密試驗(yàn)和拉力試驗(yàn)。導(dǎo)管下口距基底面太近，球塞未出導(dǎo)管；貯料時(shí)間過(guò)久；導(dǎo)管內(nèi)徑與球塞外徑配合不當(dāng)。

2 解決的方案

2.1 材料要求

水泥要求：宜用32.5級(jí)以上普通硅酸鹽水泥。使用前必須查明其品種、標(biāo)號(hào)及出廠(chǎng)日期。凡過(guò)期水泥、受潮或結(jié)塊的水泥不準(zhǔn)使用。

細(xì)骨料要求：選用質(zhì)地堅(jiān)硬的中、粗砂，含泥量不大于3%，不得含有垃圾、泥塊、草根等。

粗骨料要求：應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬碎石或卵石。石子級(jí)配粒徑以5~40mm組合為宜，最大粒徑不宜大于50mm，含泥量不大于2%。

用水要求：一般飲用水或潔凈的天然水。

鋼材要求：有出廠(chǎng)合格證和復(fù)試報(bào)告，符合鋼材技術(shù)指標(biāo)的規(guī)定方可使用。

外加劑要求：根據(jù)不同要求，通過(guò)試驗(yàn)確定后應(yīng)用。

其他要求：沉井、沉箱工程中的模板、鋼筋、混凝土、砌磚、鋼殼制作等分項(xiàng)工程均應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定；有資質(zhì)等級(jí)并符合設(shè)計(jì)要求的商品混凝土供應(yīng)廠(chǎng)。

2.2 施工過(guò)程控制

地質(zhì)勘察時(shí)要在沉井施工處進(jìn)行鉆探，鉆孔設(shè)在井外，距外井壁距離宜大于2m，需有一定數(shù)量和深度的鉆孔，以提供土層變化、地下水位、地下障礙物及有無(wú)承壓水等情況，對(duì)各土層要提供詳細(xì)的物理力學(xué)指標(biāo)，掌握確鑿的地質(zhì)資料至關(guān)重要，為制訂施工方案提供技術(shù)依據(jù)。

鉆孔要求如下：

面積在200m2以下（包括200m2）的沉井，至少要有一個(gè)鉆孔（可布置在中心位置）；在沉井周邊均勻布置4個(gè)5m以?xún)?nèi)的鉆孔，探明是否有暗浜存在。

面積在200m2以上的沉井，在四角（圓形為相互垂直的兩直徑端點(diǎn)）各布置一個(gè)鉆孔。

特大沉井可根據(jù)具體情況增加鉆孔。

鉆孔底標(biāo)高應(yīng)深于沉井的終沉標(biāo)高。

每座沉井至少有一個(gè)鉆孔提供土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)、地下水位和地下水含量資料作為編制施工方案的可靠依據(jù)，用以指導(dǎo)施工。

編制施工方案施工方案是指導(dǎo)沉井施工的核心技術(shù)文件，要根據(jù)沉井結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、地質(zhì)水文條件、已有的施工設(shè)備和過(guò)去的施工經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過(guò)詳細(xì)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較，編制出技術(shù)上先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)上合理的切實(shí)可行的施工方案。在方案中要重點(diǎn)解決沉井制作、下沉、封底等技術(shù)措施及保證質(zhì)量的技術(shù)措施，對(duì)可能遇到的間題和解決措施要做到心中有數(shù)。

布設(shè)測(cè)量控制網(wǎng)事先要設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)和水準(zhǔn)基點(diǎn)，用于定位放線(xiàn)、沉井制作和下沉的依據(jù)。如附近存在建（構(gòu)）筑物等，要設(shè)沉降觀(guān)測(cè)點(diǎn)，以便施工沉井時(shí)定期進(jìn)行沉降觀(guān)測(cè)。

刃腳支設(shè)沉井下部為刃腳，其支設(shè)方式取決于沉井重量、施工荷載和地基承載力。常用的方法有墊架法、磚砌墊座和土模。在軟弱地基上澆筑較重的沉井，常用墊架法。墊架的作用是將上部沉井重量均勻傳給地基，使沉井井身澆筑過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大不均勻沉降，使刃腳和井身產(chǎn)生裂縫而破壞；使井身保持垂直；便于拆除模板和支撐。采用墊架法施工時(shí)，應(yīng)計(jì)算井身一次澆筑高度，使其不超過(guò)地耐力，其下砂墊層厚度亦需計(jì)算確定。

沉井制作可在修建構(gòu)筑物的地面上進(jìn)行，亦可在基坑中進(jìn)行，如在水中施工還可在人工筑島上進(jìn)行。應(yīng)用較多的是在基坑中制作。如沉井過(guò)高，下沉?xí)r易傾斜，宜分節(jié)制作、分節(jié)下沉。沉井分節(jié)制作的高度，應(yīng)保證其穩(wěn)定性并能使其順利下沉。采用分節(jié)制作、一次下沉?xí)r，制作高度不宜大于沉井短邊或直徑，總高度超過(guò)12m時(shí)，需有可靠的計(jì)算依據(jù)和采取確保穩(wěn)定的措施。分節(jié)下沉的沉井接高前，應(yīng)進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算，如不符合要求，可根據(jù)計(jì)算結(jié)果采取井內(nèi)留土、填砂（土）、灌水等穩(wěn)定措施。

施工前應(yīng)審查沉井施工單位的資質(zhì)，并考察該企業(yè)的施工業(yè)績(jī)和信譽(yù)。

沉井制作時(shí)，承墊木或砂墊層的采用，影響到沉井的結(jié)構(gòu)，施工企業(yè)對(duì)沉井制作的穩(wěn)定計(jì)算和施工措施，應(yīng)征得設(shè)計(jì)的認(rèn)同。

多次制作和下沉的沉井，每次制作接高時(shí)，應(yīng)對(duì)下臥層作穩(wěn)定復(fù)核計(jì)算。避免因接高一節(jié)的混凝土重量，對(duì)沉井的刃腳踏面增加荷載，當(dāng)踏面下土的承載力不足以承擔(dān)增加的荷載，造成澆筑過(guò)程中產(chǎn)生大的沉降，甚至突然下沉或沉井傾斜。工程中常在沉井接高前，在井內(nèi)回填部分沙子，增加接觸面，減少沉井的沉降。

排水封底沉井的條件是確保終沉?xí)r井內(nèi)不發(fā)生管涌、涌土及沉井止沉穩(wěn)定，如不確保上述條件時(shí)，應(yīng)采用水下封底方法。

沉井施工前應(yīng)對(duì)鋼筋、電焊條及焊接成形的鋼筋半成品進(jìn)行檢驗(yàn)。不用商品混凝土?xí)r，應(yīng)對(duì)管料、水泥做檢驗(yàn)。

刃腳支設(shè)及井壁制作：采用承墊木方法制作沉井時(shí)，砂墊層鋪筑厚度應(yīng)根據(jù)擴(kuò)散沉井沉井重量的要求由計(jì)算確定，并應(yīng)便于抽出承墊木。刃腳下的承墊數(shù)量、尺寸及間距應(yīng)由計(jì)算確定，承墊木鋪設(shè)應(yīng)牢固、對(duì)稱(chēng)，并應(yīng)使頂面保持在同一水平面上。

直徑（或邊長(zhǎng)）在8cm以?xún)?nèi)的較輕沉井，當(dāng)土質(zhì)較好時(shí)可采用磚墊層；重量較輕的小型沉井，土質(zhì)好時(shí)可采用磚墊層、灰土墊層或在地基中挖槽做成土模。其表面用1:3水泥砂漿抹平，以保證成型后的刃腳表面平滑。

在基坑中制作時(shí)，基坑應(yīng)比沉井寬2～3m，四周設(shè)排水溝、集水井，使地下水位降至基坑底面下0.5m，同時(shí)要防止地表水向基坑流入，以免土體滑坡或坍方。

沉井過(guò)高常常不夠穩(wěn)定，下沉?xí)r易傾斜，一般高度大于12m時(shí)，宜分節(jié)制作，待第一節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%后，方可澆筑其上一節(jié)混凝土。

沉井接高的各節(jié)豎向中心線(xiàn)應(yīng)與前一節(jié)的中心線(xiàn)重合或平行。

沉井鋼筋可用吊車(chē)垂直吊裝就位，用人工綁扎或焊接連接，接頭錯(cuò)開(kāi)1/4。

沉井混凝土澆搗應(yīng)分成段同時(shí)對(duì)稱(chēng)均勻分層澆灌，每層厚度30cm，以免造成地基不均勻下沉或產(chǎn)生傾斜。

沉井有抗?jié)B要求時(shí)，上下節(jié)井體的接縫應(yīng)設(shè)置水平凸縫，或加設(shè)鋼板止水帶，接縫處鑿毛洗凈，再澆灌上一節(jié)混凝土。井體上的各類(lèi)穿墻管件及固定模板的對(duì)穿螺栓等應(yīng)采取抗?jié)B措施。

沉井下沉：沉井強(qiáng)度：下沉?xí)r的混凝土應(yīng)具有一定強(qiáng)度，第一節(jié)混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，其上各節(jié)達(dá)到70%以后方可開(kāi)始下沉。承墊木拆除：大型沉井混凝土應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%；小型沉井達(dá)到70%始可拆除。墊架拆除后即用砂或砂礫填實(shí)，同時(shí)要加強(qiáng)觀(guān)測(cè)，注意下沉是否均勻。井壁孔洞處理：沉井壁有預(yù)留地下廊道、地溝、管道、進(jìn)水窗等孔洞，為避免下沉?xí)r泥土和地下水涌入，在下沉前應(yīng)先進(jìn)行處理。

標(biāo)高與軸線(xiàn)：

①挖土下沉?xí)r，應(yīng)分層（每層挖土厚0.4～0.5m）均勻、對(duì)稱(chēng)地進(jìn)行。在刃腳處留1～1.5m臺(tái)階，然后再沿沉井壁每2～3m一段向刃腳方向逐層、全面、均勻削薄土層，每次削5～10cm。當(dāng)土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂下沉至穩(wěn)住，再?gòu)某辆虚g開(kāi)始逐漸向四周，每層挖土厚40～50cm，如此反復(fù)操作，使沉井均勻豎直下沉，并防止有過(guò)大的傾斜。一般情況不應(yīng)從刃腳踏面下挖土。

②由數(shù)個(gè)井孔組成的沉井，為使其下沉均勻，挖土?xí)r各井孔土面高差不應(yīng)超過(guò)1m。

③在軟土層中以排水法下沉沉井，當(dāng)沉至距設(shè)計(jì)標(biāo)高2m時(shí)，對(duì)下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀(guān)測(cè)。如沉井尚不斷自沉?xí)r，則應(yīng)向井內(nèi)灌水或采取其他使沉井穩(wěn)定的措施。

④沉井下沉過(guò)程中，每班至少測(cè)量?jī)纱危缬袃A斜、位移應(yīng)及時(shí)糾正。

沉井封底：

沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，應(yīng)進(jìn)行繼續(xù)沉降觀(guān)測(cè)，在8h內(nèi)下沉量不大于10cm時(shí)，方可封底。

干封底時(shí)規(guī)定：①沉井基底土面應(yīng)全部挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。②井內(nèi)積水應(yīng)盡量排干。③混凝土鑿毛處應(yīng)洗刷干凈。④澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)防止沉井不均勻下沉，在軟土層中封底宜分格對(duì)稱(chēng)進(jìn)行。⑤在封底和底板混凝土未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以前，應(yīng)從封底以下的集水井中不斷地抽水。停止抽水時(shí)，應(yīng)考慮沉井的抗浮穩(wěn)定性。

采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土封底時(shí)：

①基底為軟土層時(shí)，應(yīng)盡可能將井底浮泥清除干凈，并鋪碎石墊層?；诪閹r基時(shí)，把積物及風(fēng)化巖塊盡量清除干凈。

②混凝土鑿毛處應(yīng)洗刷干凈。

③水下封底混凝土應(yīng)一次澆搗完。當(dāng)井內(nèi)有間隔墻、底梁或混凝土供應(yīng)受到限制時(shí)，應(yīng)預(yù)先隔斷，分格澆筑。

④水下混凝土面平均上升速度不應(yīng)小于0.25m/h，坡度不應(yīng)小于1:5。

⑤澆筑前，導(dǎo)管中應(yīng)設(shè)置球塞與隔水：澆筑時(shí)，導(dǎo)管插入混凝土的深度不小于1m。

⑥水下混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可從井內(nèi)抽水。

混凝土的配合比：

①在選擇配合比時(shí)，試配強(qiáng)度應(yīng)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高15～20%。

②水灰比不宜大于0.6。

③有良好的和易性。坍落度應(yīng)為16～22cm；在灌筑初期為使導(dǎo)管下端形成混凝土堆，坍落度宜為14～16cm。

④水泥用量一般為350～400kg/m3。砂率一般為45%～50%。

[1]孫冬海.沉井工程施工技術(shù)及施工要點(diǎn)[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì),2009-03-01.