中國水利水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410000

1 工程概況

深圳市茅洲河水環(huán)境綜合整治項(xiàng)目所在地珠江入?？诘刭|(zhì)復(fù)雜，存在大量沉積淤泥。松崗街道沙浦片區(qū)雨污分流管網(wǎng)工程是深圳市茅州河水環(huán)境綜合整治工程的子項(xiàng)工程，位于寶安區(qū)西北部茅洲河與沙井河交匯處的松崗街道沙浦片區(qū)，總工程面積約6.35km2，主要為該片區(qū)的雨水污水管網(wǎng)建設(shè)完善工程。其中主干管松福大道頂管工程全長765m，頂管管材采用DN1000的Ⅲ級(jí)鋼筋混凝土管。WC7號(hào)沉井為松福大道頂管工程的鋼筋混凝土頂管沉井，沉井長8m、寬4.5m、高7.6m，壁厚0.5m，采用分兩次制作、一次下沉的方法施工。

根據(jù)地質(zhì)資料和周邊場地地勘報(bào)告，松福大道頂管區(qū)域深度約10m范圍的地層自上而下分布的主要地層為1.5m厚的素填土層、4m厚的淤泥層及6m厚的中粗砂層，沉井下沉主要經(jīng)過淤泥層。

2 沉井傾斜及原因

沉井工作井施工首先進(jìn)行測量放線、平整場地，并鋪設(shè)砂墊層，綁扎鋼筋、模板支立后，澆筑沉井刃腳及下半部分井壁。當(dāng)達(dá)到混凝土強(qiáng)度要求后，澆筑剩余部分井壁。在沉井第一倉混凝土澆筑完成后，尚無明顯下沉跡象。當(dāng)最后一倉混凝土澆筑完成后約6h尚未進(jìn)行沉井開挖前，沉井因混凝土自重，一側(cè)刃腳先切割土體逐步下沉，另一側(cè)刃腳因下部淤泥擠壓變形也緩慢下沉，沉井開始逐步發(fā)生傾斜，然后沉井一側(cè)受土體支撐穩(wěn)定下來，未繼續(xù)發(fā)生傾斜。沉井傾斜最深處下沉3m，刃腳部位已到達(dá)淤泥地層，上部剩余5m，并發(fā)生大角度傾斜，傾斜度達(dá)到19°。該沉井傾斜側(cè)靠近圍墻和工廠宿舍區(qū)，如果不及時(shí)進(jìn)行處理，僅沉井下部淺埋，受力不均，存在較大傾覆風(fēng)險(xiǎn)，威脅臨建房屋及房屋內(nèi)人員生命財(cái)產(chǎn)安全。沉井發(fā)生傾斜后，施工單位立即組織疏散沉井傾覆可能觸及的臨近房屋內(nèi)人員，并就沉井部位的地質(zhì)進(jìn)行走訪詢問，由此得知該沉井位置靠圍墻一側(cè)原來為溝渠填埋區(qū)，地層含回填垃圾、淤泥及松散回填土，屬于典型非均質(zhì)軟基層。施工前進(jìn)行勘察設(shè)計(jì)時(shí)，由于鉆孔距離較大，未發(fā)現(xiàn)局部特殊地質(zhì)情況。最終沉井第二倉混凝土澆筑完成后，井體自重達(dá)到地基承載力極限，不均勻受力造成地基沖剪破壞，導(dǎo)致井體不均勻下沉并傾斜。

3 糾偏處理措施

3.1 方案比選

鋼筋混凝土沉井自重約為238t，且部分已經(jīng)埋入土體，周圍地質(zhì)條件較差，不具備大型起吊設(shè)備作業(yè)條件，無法采取起重吊裝的辦法扶正。如果直接派挖掘機(jī)進(jìn)行下沉糾偏開挖，考慮到不均勻地質(zhì)因素，地基已經(jīng)受到?jīng)_剪破壞，挖掘機(jī)在井外施工形成的荷載會(huì)擠壓淤泥層，進(jìn)而加劇沉井傾斜，存在較大傾覆風(fēng)險(xiǎn)，不適宜選用。為避免沉井繼續(xù)傾覆，經(jīng)各方現(xiàn)場討論，決定采取以下方案：

（1）首先在傾斜側(cè)沉井下方堆土，對(duì)沉井進(jìn)行支撐（如圖1所示），在下沉速度慢的一側(cè)井壁外側(cè)進(jìn)行取土開挖。取土?xí)r挖掘機(jī)必須遠(yuǎn)距離作業(yè)，伸長臂取土，盡量避免挖掘機(jī)施工荷載擠壓淤泥層，對(duì)沉井姿態(tài)造成影響。

（2）從處理不均質(zhì)軟基角度考慮，對(duì)傾斜側(cè)軟基部位采用旋噴樁進(jìn)行加固處理（如圖1、圖2所示），使井體后續(xù)下沉?xí)r傾斜側(cè)慢于另一側(cè)，通過后續(xù)“不均勻下沉”來促使井體回正。施工人員進(jìn)行沉井下沉糾偏開挖前，在傾斜側(cè)和原土質(zhì)較好、下沉較慢的一側(cè)斜向打入鋼板樁，以防繼續(xù)傾斜和糾偏過度。

圖1 沉井糾偏示意圖

圖2 旋噴樁土體加固示意圖

（3）旋噴樁和鋼板樁施工完成后，用1臺(tái)普通反鏟挖掘機(jī)和1臺(tái)長臂反鏟挖掘機(jī)在兩側(cè)配合糾偏開挖，不均衡開挖取土。通過全站儀時(shí)刻關(guān)注沉井姿態(tài)，直至沉井恢復(fù)正常姿態(tài)。

（4）沉井姿態(tài)扶正后，沉井外側(cè)掏空區(qū)用原土進(jìn)行分層壓實(shí)回填，并拔出鋼板樁，進(jìn)行正常沉井下沉施工，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后進(jìn)行封底作業(yè)。

3.2 堆土支撐

為避免沉井繼續(xù)傾倒，首先在傾斜側(cè)沉井下方堆土，對(duì)沉井進(jìn)行支撐。填土大致填到沉井頂部下約0.3m處，預(yù)留部分外露沉井井壁為擋土坎，防止后續(xù)沉井時(shí)土石墜入井內(nèi)。在下沉速度慢的一側(cè)井壁外側(cè)進(jìn)行取土開挖，形成掏空區(qū)，減小該沉井側(cè)回正時(shí)井壁外側(cè)土體阻力，便于后續(xù)沉井回正。開挖必須分層緩慢開挖，每層厚度不能超過0.3m，防止井體在開挖過程中位置突變。為保障取土量，取土寬度可適當(dāng)向井外側(cè)范圍擴(kuò)大，不能使井體下沉較慢一側(cè)刃腳部位下部掏空。堆土側(cè)可使用挖掘機(jī)斗背部緩慢分層拍打夯實(shí)土體，使堆土對(duì)井體形成支撐力。

該過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：（1）設(shè)置警戒帶，安排專人在警示范圍外警戒，開挖及堆土施工時(shí)，禁止人員進(jìn)入沉井傾覆范圍內(nèi)，避免發(fā)生意外。（2）取土?xí)r挖掘機(jī)必須遠(yuǎn)距離作業(yè)，伸長臂取土，盡量避免施工荷載擠壓下部淤泥層，影響沉井姿態(tài)。

3.3 旋噴加固

采用直徑700mm的旋噴樁對(duì)軟基一側(cè)的兩角底部進(jìn)行旋噴控制性注漿加固，旋噴樁樁長5m，深度超出傾斜側(cè)沉井底部約2m，采用頂部2m空樁、下部3m實(shí)樁的方式固化其下部土體。

在旋噴樁正式施工前應(yīng)先選取2根樁進(jìn)行旋噴樁實(shí)樁試驗(yàn)，檢驗(yàn)和確定旋噴樁壓力、注漿流量、旋轉(zhuǎn)提升速度、漿液配合比等各項(xiàng)施工工藝參數(shù)及質(zhì)量控制方法。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，旋噴樁采用強(qiáng)度等級(jí)不低于42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥，漿液水灰比為1∶1，水泥摻入量每延米不少于200kg，提升速度為10～15cm/min。

該過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：（1）移動(dòng)旋噴樁鉆機(jī)至設(shè)計(jì)孔位，使鉆頭對(duì)準(zhǔn)孔位中心。鉆機(jī)就位后，先校正水平位置，使其鉆桿軸線對(duì)準(zhǔn)鉆孔中心位置，偏差控制＜1%，并在下噴射管前進(jìn)行試噴，檢查各項(xiàng)參數(shù)是否正常。（2）旋噴時(shí)，邊噴射邊旋轉(zhuǎn)和提升，由下而上進(jìn)行噴射作業(yè)。值班人員應(yīng)時(shí)刻注意檢查漿液的初凝時(shí)間、注漿流量、壓力、旋轉(zhuǎn)提升速度等參數(shù)是否符合要求，并及時(shí)做好記錄。（3）在旋噴樁施工過程中，安排專人監(jiān)護(hù)，注意沉井傾斜情況，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常，立即撤離作業(yè)人員。（4）施工完成后要及時(shí)設(shè)置警示帶，禁止人員進(jìn)入，避免意外發(fā)生。（5）待旋噴樁水泥漿液3d齡期后，方可繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)糾偏施工。

3.4 鋼板樁導(dǎo)向

旋噴樁施工后，沉井開挖糾偏前，在下沉較慢一側(cè)以約75°角度斜向打入鋼板樁，防止后續(xù)糾偏開挖時(shí)糾偏過度，在傾斜側(cè)兩角底旋噴樁之間以約75°間隔約1m打入3根鋼板樁，鋼板樁距離沉井刃腳垂直距離約為0.5m，防止該側(cè)在糾偏過程中繼續(xù)下沉。沉井兩側(cè)打入的鋼板樁對(duì)沉井糾偏起導(dǎo)向作用，防止沉井過度糾偏和繼續(xù)傾斜，并根據(jù)下沉的實(shí)際情況適時(shí)拔出鋼板樁。

下沉較慢的一側(cè)糾偏鋼板樁施打采用6m長的鋼板樁，連續(xù)打入20根，相互鎖扣打入。打入前先安裝固定好導(dǎo)向架，打入時(shí)注意控制鋼板樁的打設(shè)角度和深度以及鋼板樁的位置，使鋼板樁距離沉井刃腳垂直距離約為1m，可為糾偏預(yù)留空間，并防止過度糾偏。

該過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：（1）打樁前，排查清楚地下管線、構(gòu)筑物的現(xiàn)狀，防止破壞管線。（2）在鋼板樁樁機(jī)作業(yè)范圍內(nèi)，鋼板樁堆放位置要盡量遠(yuǎn)離沉井施工范圍，避免坑邊堆載影響沉井姿態(tài)。（3）逐根檢查鋼板樁，盡量選用比較完整的鋼板樁，清除銹蝕和變形嚴(yán)重的鋼板樁，嚴(yán)禁使用不合格的鋼板樁。（4）鋼板樁打設(shè)前，要根據(jù)沉井姿態(tài)測量結(jié)果，計(jì)算好鋼板樁的打設(shè)位置和打設(shè)角度，使鋼板樁距離沉井刃腳垂直距離約為1m。（5）為確保鋼板樁可以按設(shè)計(jì)角度打設(shè)，在鋼板樁打入前應(yīng)設(shè)置圍檁支架，由圍檁及圍檁樁組成，雙邊布置。（6）用鋼板樁機(jī)將鋼板樁吊至插點(diǎn)處進(jìn)行插樁，插樁時(shí)鎖口要對(duì)準(zhǔn)，盡量采用靜壓的方法慢慢插入，當(dāng)打入困難時(shí)方可使用震動(dòng)打樁的方法。為了避免鎖口中心線發(fā)生位移，在打樁進(jìn)行方向的鋼板樁鎖口處設(shè)卡板，阻止平面位移。（7）鋼板樁樁機(jī)盡量遠(yuǎn)距離作業(yè)，伸長臂打設(shè)，盡量避免施工荷載擠壓淤泥層，對(duì)沉井姿態(tài)造成影響。（8）鋼板樁打設(shè)過程中，必須設(shè)置防墜鏈。

3.5 糾偏開挖

該工程已采取堆土支撐、旋噴樁加固土體、鋼板樁限位防止變形過大等沉井防傾覆措施，可以啟動(dòng)沉井下沉同步糾偏開挖。沉井下沉主要經(jīng)過淤泥層，其透水性不強(qiáng)，地下水量不大，沉井下沉可采取排水下沉的施工方法。

旋噴樁和鋼板樁施工完成后，采用1臺(tái)PC200普通反鏟挖掘機(jī)和1臺(tái)18m長臂反鏟挖掘機(jī)實(shí)施沉井下沉同步糾偏開挖。長臂挖掘機(jī)開挖深度較深，主要在沉井下沉較慢一側(cè)取土，普通挖掘機(jī)主要在沉井傾斜側(cè)進(jìn)行取土，輔助糾偏。兩臺(tái)挖掘機(jī)兩側(cè)配合糾偏開挖，并輔助控制沉井糾偏姿態(tài)。

取土?xí)r保持沉井下沉較慢一側(cè)優(yōu)先取土，取土采取少量多次均衡的方法，沉井下沉較慢側(cè)開挖深度較另一側(cè)超挖不宜超過0.5m。兩臺(tái)挖掘機(jī)可以適時(shí)采用挖掘機(jī)挖斗背部支撐沉井井壁，輔助扶正沉井姿態(tài)；而且可以在沉井下沉過程中，在沉井下沉較慢側(cè)緩慢加設(shè)配重，輔助糾偏。

根據(jù)沉井下沉姿態(tài)，在刃腳處距離鋼板樁30～50cm時(shí)可緩慢拔出部分鋼板樁，消除沉井糾正側(cè)下沉側(cè)阻力。拔出鋼板樁后，可在沉井刃腳下部重新打入鋼板樁進(jìn)行限位。根據(jù)沉井姿態(tài)測量結(jié)果，打設(shè)時(shí)計(jì)算好鋼板樁的打設(shè)位置和打設(shè)角度，使鋼板樁距離沉井刃腳垂直距離約為1m。然后繼續(xù)進(jìn)行開挖下沉，直到沉井恢復(fù)正常姿態(tài)。通過全站儀時(shí)刻關(guān)注沉井姿態(tài)，沉井姿態(tài)扶正后，拔出沉井兩側(cè)糾偏限位鋼板樁，繼續(xù)進(jìn)行沉井正常下沉開挖。

該過程中應(yīng)注意如下事項(xiàng)：（1）拔出鋼板樁時(shí)，如果刃腳已經(jīng)接觸到鋼板樁，需在拔出困難時(shí)才可使用震動(dòng)拔樁的方法，盡量避免損壞沉井刃腳及鋼板樁。（2）沉井外側(cè)掏空區(qū)用土質(zhì)較好的原狀土進(jìn)行分層壓實(shí)回填。（3）拉警示帶警戒，嚴(yán)禁人員進(jìn)入挖掘機(jī)回轉(zhuǎn)半徑及沉井傾覆范圍內(nèi)。

3.6 測量監(jiān)測

為保證沉井正常下沉以及確保沉井周邊建筑的安全，在沉井下沉前測量初始數(shù)據(jù)，且下沉和糾偏過程中均需要進(jìn)行同步監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對(duì)沉井位置偏差、標(biāo)高以及沉井的下沉速度進(jìn)行控制。在沉井井壁頂部4個(gè)角分別設(shè)置水準(zhǔn)基點(diǎn)，通過全站儀和水準(zhǔn)儀的跟蹤測量和復(fù)核，監(jiān)測控制沉井位置、標(biāo)高和下沉速度。

（1）沉井垂直度的控制。利用全站儀將結(jié)構(gòu)的D軸（沉井中軸線）和a軸放出，并在沉井結(jié)構(gòu)上用作豎直標(biāo)線，在下沉過程中用全站儀隨時(shí)對(duì)標(biāo)線進(jìn)行測量，如過發(fā)現(xiàn)傾斜角度超過要求，及時(shí)采取相應(yīng)的糾偏措施；將中軸線在距結(jié)構(gòu)15～20m的位置設(shè)置控制樁，將外側(cè)邊線向外延伸作為控制樁，以便及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行控制。在沉井內(nèi)外各按4或8等分做出垂直標(biāo)記，并定期用2臺(tái)全站儀進(jìn)行垂直偏差觀測。挖土?xí)r，應(yīng)隨時(shí)觀察并測量沉井的垂直角度，當(dāng)線距離豎直標(biāo)線達(dá)50mm或沉井四角標(biāo)高不一致時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取糾偏措施。

（2）沉井過程中的測量控制措施。在沉井外墻壁4個(gè)角點(diǎn)處的墻上畫出豎直的標(biāo)記，用水準(zhǔn)儀及時(shí)觀測沉降值。沉井下沉?xí)r應(yīng)對(duì)沉井位置、垂直角度以及下沉速度進(jìn)行觀測，每班測量不少于4次。在沉井快接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)增加觀測頻次，每小時(shí)1次，防止沉井超沉。

（3）測量工作的管理措施。沉井的測量工作應(yīng)由專人負(fù)責(zé)，需要及時(shí)并如實(shí)記錄每次測量數(shù)據(jù)。

下沉可分三個(gè)階段進(jìn)行，首先下沉1.5～2.5m，然后中沉，最后1.5～2.0m為終沉。首沉階段，每30min內(nèi)觀測1次并做好記錄，及時(shí)計(jì)算各處偏差情況，將結(jié)果及時(shí)反饋至施工現(xiàn)場，調(diào)整開挖部位及下沉速度等；中沉階段，進(jìn)入正常下沉，正常下沉?xí)r，可按照每2h測量1次的頻率進(jìn)行測量；最后終沉階段必須增加觀測次數(shù)，一般30min左右觀測1次。

通過對(duì)觀測數(shù)據(jù)的計(jì)算分析，必須控制沉井的對(duì)角高差小于15cm，并隨時(shí)觀察沉井周圍土質(zhì)變化情況，隨時(shí)記錄地下水位、沉降、涌土、下沉速度。終沉階段最后2～3m要減小挖土深度，防止發(fā)生突沉和超沉情況，并控制開挖深度及速度，以糾偏為主，下沉為輔。當(dāng)沉井下沉速度8h不超過1cm時(shí)，即可認(rèn)為沉井趨于穩(wěn)定。

4 結(jié)束語

當(dāng)混凝土沉井施工工藝遇到復(fù)雜軟弱地層時(shí)，往往容易使沉井歪斜，因此在使用沉井工藝施工前，施工人員必須重視水文地質(zhì)的勘察工作。如果因?yàn)檐浫醯刭|(zhì)使沉井下沉初期便發(fā)生大角度傾斜，首先可采用填土支撐的方式對(duì)傾斜沉井進(jìn)行簡單支撐，利用旋噴樁對(duì)軟弱地基加固；然后在傾斜側(cè)堆土和沉井下方斜向打入鋼板樁，防止沉井繼續(xù)傾倒，并通過“不均勻下沉”的方法對(duì)沉井進(jìn)行糾偏。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)例驗(yàn)證，采取上文所述的沉井糾偏方法，可以對(duì)下沉初期便發(fā)生大角度傾斜的沉井進(jìn)行及時(shí)有效的糾偏。

在現(xiàn)代市政給排水管道建設(shè)過程中，在對(duì)頂管、托管等非開挖施工技術(shù)進(jìn)行研究推廣的同時(shí)，有必要加大對(duì)配套的沉井下沉施工的研究力度，特別是沉井大角度傾斜的糾偏情況。文章對(duì)上述情況下底部淺埋沉井大角度傾斜糾偏方法進(jìn)行了試驗(yàn)研究，以尋求一種方便、高效、經(jīng)濟(jì)的糾偏方法，對(duì)類似頂管沉井大角度傾斜的糾偏具有研究和借鑒價(jià)值。