摘要：沉井施工是一種歷史悠久的基礎(chǔ)施工型式之一，適用于地基淺層較差而深部較好的地層，既可以用作陸地基礎(chǔ)，也可用作較深的水中基礎(chǔ)，以其適應(yīng)范圍廣、施工速度快、節(jié)約成本等優(yōu)點(diǎn)，在民用建筑和工業(yè)建筑中得到推廣和應(yīng)用。邢鋼精品鋼煉鋼工程漩流井施工采用沉井施工工藝，取得良好效果，現(xiàn)對(duì)其工藝進(jìn)行了歸納和總結(jié)。

關(guān)鍵詞：沉井施工；刃角；降水；流砂；糾偏；封底

中圖分類號(hào)：TU74 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）08-0064-02

沉井有著廣泛的工程應(yīng)用范圍，不僅大量用于鐵路、公路橋梁中的基礎(chǔ)工程以及市政工程中給、排水泵房，地下電廠，礦用豎井，地下貯水、貯油設(shè)施，而且也經(jīng)常用于建筑工程中的基礎(chǔ)或開挖防護(hù)工程，尤其適用于軟土中地下建筑物的基礎(chǔ)。

1 沉井的基本概念

所謂沉井是橋梁工程中較常采用的一種基礎(chǔ)型式，是用一個(gè)事先筑好的以后能充當(dāng)橋梁墩臺(tái)或結(jié)構(gòu)物基礎(chǔ)的井筒狀結(jié)構(gòu)物，一邊井內(nèi)挖土，一邊靠它的自重克服井壁摩阻力后不斷下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)過混凝土封底并填塞井孔，澆筑沉井頂蓋，沉井基礎(chǔ)便告完成。

2 沉井的類型、構(gòu)造及設(shè)計(jì)

沉井的類型較多，按材料可分為磚、石、鋼、混凝土、鋼筋混凝土等多種，應(yīng)用最多的是鋼筋混凝土沉井。按形狀可分為圓形、方形、矩形、多邊形、中間為矩形兩側(cè)為圓形等。常用的鋼筋混凝土沉井主要由刃腳、井壁、內(nèi)隔墻、取土井、凹槽、封底、頂板等組成。

3 沉井施工

3.1 邢鋼漩流井沉井施工工程概況及設(shè)計(jì)參數(shù)如下

該沉井為圓形沉井，與提升泵站相鄰。施工時(shí)整體開挖至-7m，再進(jìn)行沉井施工。外徑10m，壁厚0.7m，內(nèi)筒壁直徑6m，壁厚0.5m；全高（加刃角）23m，下沉長(zhǎng)度16m，分三節(jié)制作。第一、二、三節(jié)沉井高分別為7m、5m、4m。三節(jié)沉井均需配筋，井壁采用C30抗?jié)B砼澆筑；封底采用300厚卵石，1.2m厚C15素砼；頂蓋要求配筋，頂蓋厚度為0.5m。刃腳采用鋼筋砼刃腳，刃腳踏面寬0.2m，刃腳高1.5m。

3.2 沉井施工的一般要求

沉井施工前，除了熟悉設(shè)計(jì)圖紙外，還應(yīng)對(duì)沉井入土地層及基底巖面等地質(zhì)資料進(jìn)行分析研究，制定切實(shí)可行的制作和下沉方案；對(duì)沉井附近的建筑物、鐵路、公路、地下管網(wǎng)和施工設(shè)備等，要了解其地基形式、安全等級(jí)、使用要求等，制定并采取有效的防護(hù)措施；在沉井下沉過程中，還需經(jīng)常進(jìn)行沉降、位移觀測(cè)分析，有問題應(yīng)及時(shí)處理；應(yīng)制定必要的措施，確保各方面的安全。

3.3 沉井施工準(zhǔn)備

沉井施工程序如下：平整場(chǎng)地→制作第一節(jié)沉井→拆模與抽墊木→挖土下沉→沉井接高→地基檢驗(yàn)等處理→封底、填充井孔與封頂。

施工準(zhǔn)備主要包括：

3.3.1 制定施工方案。施工前，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)結(jié)構(gòu)及施工現(xiàn)場(chǎng)的具體情況、地質(zhì)水文情況、施工設(shè)備性能、技術(shù)的可靠性來編制切實(shí)可行的施工方案或施工技術(shù)大綱，正確指導(dǎo)施工，保證工程的順利進(jìn)行。

3.3.2 沉井地基處理。在松軟地基上進(jìn)行沉井制作，應(yīng)先對(duì)地基進(jìn)行處理，以防止由于不均勻沉降而引起并身偏斜或開裂。

3.3.3 按沉井平面設(shè)置測(cè)量控制網(wǎng)，進(jìn)行找平放線，并布置水準(zhǔn)基點(diǎn)和沉降觀測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行定期沉降觀測(cè)。

3.4 沉井下沉驗(yàn)算

3.4.1 已知：-13～-19m為粉質(zhì)粘土，-19～-23.5m為中砂，-23.5m～-26.3m為粉質(zhì)粘土。

3.4.2 土與沉井外壁間的單位面積摩阻力表（見《建筑施工簡(jiǎn)易計(jì)算》），查表得：粉質(zhì)粘土：f=25kN/m2；中砂：f=19kN/m2。

3.4.3 沉井下沉驗(yàn)算：

（1）求出沉井每段砼量：第一段V1=143.1m3；第二段V2=116.6m3；第三段V3=89.5m3；第四段V4=65.6m3。

（2）求出土層的平均摩系數(shù)f0：

3.5 深井井點(diǎn)降水計(jì)算

3.5.1 已知漩流井半徑X0=5m，水位標(biāo)高-15.000m。

3.5.2 抽水影響半徑：中砂抽水影響半徑R為100～200m。施工現(xiàn)場(chǎng)取R=150m。

3.5.3 滲透系數(shù)K（m/d）（《建筑施工簡(jiǎn)易計(jì)算》）：中砂滲透系數(shù)為5～20m/d，6×10-3～2×10-2cm/s，取19m/d，0.00022m/s。

3.5.4 抽水前水位高度：經(jīng)查表可得：采用4個(gè)QY-15型水泵抽水，可以滿足施工要求。本工程沉井基礎(chǔ)采用井點(diǎn)降水，每個(gè)沉井四個(gè)降水井，人工挖土，在人工挖土過程中加設(shè)明溝排水。

3.6 沉井接高

第一節(jié)（第二節(jié)）沉井頂面下沉至距地面還剩1～2m時(shí)，應(yīng)停止挖土，接筑第二節(jié)（第三節(jié)）沉井。接筑前應(yīng)使第一節(jié)（第二節(jié)）沉井位置正直，鑿毛頂面，然后立模澆筑混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再拆模繼續(xù)挖土

下沉。

3.7 沉井封底

當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)觀測(cè)，8h內(nèi)累計(jì)下沉量≤10mm，即可進(jìn)行封底，本沉井采用排水封底（即干封底）。視降水效果而定，如果坑底有明水，挖土使井底成鍋底形，并自刃腳向中心挖放射形排水溝，在中部設(shè)2～4個(gè)集水井，井內(nèi)插Φ600～800有孔鋼管，溝內(nèi)及井內(nèi)填滿卵石，用水泵降水至井底面30～50cm，刃腳鑿毛處刷干凈，澆筑砼墊層，強(qiáng)度達(dá)30%后，綁鋼筋，澆筑底板。

養(yǎng)護(hù)至70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度期間，集水井中應(yīng)不間斷抽水至強(qiáng)度到10%時(shí)，對(duì)集水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)進(jìn)行封堵，抽除井筒水后，立即向?yàn)V水井管中灌入C30早強(qiáng)干硬性砼搗實(shí)，裝上法蘭，再在上面澆筑一層砼，使之與底板平，封底時(shí)因上部結(jié)構(gòu)未施工，應(yīng)驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定性。

3.8 沉井下沉過程中遇到的問題及處理

本沉井在施工過程中發(fā)生了井內(nèi)流砂，造成沉井傾斜，同時(shí)在有的地層出現(xiàn)了下沉困難的問題。

沉井下沉困難主要是由于沉井的自重克服不了井壁的阻力或刃腳下遇到大的障礙物所致。因此解決因阻力過大而使下沉困難的方法是從增加沉井自重和減小井壁阻力兩個(gè)方面來考慮的；解決因刃腳遇障礙物而使沉井下沉受阻必須從如何消除障礙物上來考慮：

3.8.1 增加沉井自重。可提前澆筑下一節(jié)沉井，以增加自重，或在沉井頂上壓重物迫使沉井下沉；對(duì)不排水下沉的沉井，可以抽出井內(nèi)的水增加沉井自重。

3.8.2 減小沉井外壁摩阻力。減小井壁外側(cè)摩阻力的方法是：可將沉井設(shè)計(jì)成階梯狀，或在施工中盡量使其外壁光滑；亦可利用高壓水流沖松井壁附近的土，且水流沿井壁下滲而潤(rùn)滑井壁（本沉井基礎(chǔ)主要采用此法來解決下沉困難問題），使沉井摩阻力減小。

3.8.3 消除刃腳下障礙物。可用旋挖、爆破、切割手段將刃腳下障礙物清除，解決下沉困難的問題。

近年來，對(duì)沉井下沉，為減少井壁摩阻力常采用泥漿潤(rùn)滑套或空氣幕下沉等方法。

4 結(jié)語

通過邢鋼項(xiàng)目漩流井鋼筋砼沉井施工實(shí)踐，體會(huì)到沉井施工工藝在地下結(jié)構(gòu)施工中入土深度可以很大，且剛度大、整體性強(qiáng)、穩(wěn)定性好，有較大的承載面積，能承受較大的垂直力、水平力及撓曲力矩，工藝也不復(fù)雜；缺點(diǎn)是施工周期較長(zhǎng)，如遇到飽和粉細(xì)砂層時(shí)，排水開挖會(huì)出現(xiàn)翻砂現(xiàn)象，往往會(huì)造成沉井歪斜。在沉井工藝施工前期，必須更加注意水文地質(zhì)的勘察工作。對(duì)施工過程中易于產(chǎn)生的傾斜及下降困難等問題，應(yīng)預(yù)先采取必要的技術(shù)防范措施和施工組織措施，并做好周圍建筑物的沉降觀測(cè)，這樣才能保證沉井施工達(dá)到優(yōu)質(zhì)、高速、安全、經(jīng)濟(jì)的效果。

作者簡(jiǎn)介：馬志虎（1981—），男，內(nèi)蒙古通遼人，中國(guó)二十二冶集團(tuán)有限公司海外事業(yè)部工程師，研究方向：技術(shù)管理。

（責(zé)任編輯：周 瓊）