浅析沉井施工

王政淇

摘 要：随着城市建设的发展以及工程施工技术水平的提高，沉井施工已广泛应用于工程建设中，本文就沉井施工做简述。

关键词：沉井施工；施工技术；城市建设

随着城市基础设施的加快建设，城市生活环境日趋提高。但是新的建设必然要对现有的道路、建筑物及人们的生产生活带来影响，为了将这种影响降到最低，对环境影响较小，需要场地不大的沉井施工技术在建设中被大量采用。沉井施工已广泛应用于工业建筑的深坑、地下室、设备深基础、桥墩、码头、凿井等工程。例如城市管线施工时，使用沉井做工作坑或检查井，可以避免直接开挖施工造成占地过大而影响道路交通或者周围有建筑物无法开挖等。但沉井较一般开挖工程要复杂，遇到的问题比较难以处理。如何能够避免这些问题或是将这些问题处理在萌芽阶段，将是沉井施工成败的关键。

1 准备工作阶段

从拿到图纸到准备工作就绪，属于准备工作阶段，这个阶段应该确定方案。确定方案时首先根据施工图纸和现场情况，确定是否采用沉井这种工艺，并明确提出原因，比如施工场地过小、开挖无法放坡；或是相邻建筑物或构筑物太近，开挖会直接影响其安全；以及施工图纸显示新建构筑物相对标高过低，开挖时无法支护或是土质情况太差，无法挖到设计标高，等等。根据这些情况，再分析施工图纸，明确这些构筑物能否适合于沉井、采用沉井后对工程质量和使用情况有无影响。其次，确定沉井工艺后，必须认真进行针对性很强的专业地质钻探和调查研究工作，充分掌握工程地质和水文地质资料。探明沉井下沉时是否会遇到障碍物和流砂层等，并对附近地上地下各种管线充分了解，明确与沉井的相邻关系，并标示于施工图上。小型沉井在井位上应有不少于 1 个孔的地质资料，对大型沉井及地质复杂或变化较多地区，在四周和中间应有不少于 5 个孔的地质资料。若提供的地质资料有疑问时，应该进行补钻，这对于不排水沉井施工法尤为重要。再次，方案中应明确降水措施、下沉挖土方法、控制测量方法等。平整场地时，平整范围要大于沉井外侧面1～3m，场地整平后进行放线定位，定位要准确，并经验收合格后才能正式施工。

2 实施工作阶段

当沉井第一节混凝土或砌筑砂浆达到设计强度，其余各节达到设计强度的 70 % 以上时，方可开始下沉作业。沉井下沉分为排水挖土法和不排水挖土法。沉井施工范围在黏土、稳定性较好的土层或砂砾层中，渗水量大，排水方便，可采用排水挖土法进行。排水方法可选用明沟集水井排水、井点排水、井点与明沟相结合排水法中的一种。

（1）明沟集水井排水法案。这种方法适合于较大沉井，并且下沉不太深，地下水水量不大的情况下，沿井底刃角 1 m～2 m 处挖一圈排水明沟，深度比地下水深 1 m～1.5 m。排水沟和集水井深度随着沉井的下沉不断挖土而不断加深并在井内或井壁上设水泵将水抽出井外排走。

（2）井点排水。在沉井周围设置轻型井点、电渗井点、喷射井点或是深井降水，以降低水位，使井内保持干土。

（3）井点与明排水结合。在沉井上部周围设井点抽水，下部挖明沟集水井排水。排水系统做好后，即可进行挖土下沉，挖土时应分层均匀对称挖土，使沉井能均匀下沉，没有过大倾斜。遇到普通土时，应从中间开始挖向四周，厚度为 400mm～550 mm，在刃角处留 1 000 mm～1 500 mm 的台阶，在沿井壁每 2 m～3 m 向刃角方向逐层、对称、均匀地削薄土层，每次削薄 50mm～100 mm，当土层经不住刃角的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，此种情况下严禁超挖。当遇到砂类卵石或硬土时，按平面布置分段，逐次对称地将刃角下挖空，并挖出刃角外壁约 100 mm，每段挖完后用小卵石填充夯实，待全部挖完回填后，再分层取掉回填的小卵石，这样可使沉井均匀地减少承压而平衡下沉。当遇到风化或软质岩层时，应用风镐或风铲在刃口打斜炮孔，进行爆破作业。炮孔深度为 1 m，以 1 000mm×1 000 mm 网格交错排列，伸出刃角外 150 mm～300 mm，开挖宽度可超过刃角 50 mm～100 mm，下沉时，先沿刃角分段爆破挖开，每挖 1 m 即回填。如此逐段进行挖填，逐层去掉回填土，即可下沉。

当沉井几何尺寸不大，可采用不排水挖土法。一般用抓斗、水力吸泥机或水力冲射空气吸泥机在水下进行挖土作业。并且不能从刃角下开始，若下沉系数较大应先挖锅底中间部分，沿刃角周围保留，沉井便会挤土下沉。挖土时不能将锅底开挖过深，应控制在锅底比刃角低 1 m～1.5m，沉井靠自重下沉，而将刃角下的土挤向中央锅底，再从井孔中继续挖土，沉井即可下沉。由多个井孔组成的沉井，为使其均匀下沉，挖土时各井孔土面高差应不超过 1 m。

3 就位工作阶段

沉井下沉到设计标高，并经 2 d～3 d 观测，证明下沉已经稳定，或证明在 8 d 内不大于 10 mm 时，即可封底。封底又可分为排水法封底和不排水法封底。

3.1 排水法封底

先将混凝土与底板接触的部位冲刷干净并凿毛，对井底进行修整，成为锅底形，由刃角向中心设置成放射形排水沟，沟内铺设卵石作滤水暗沟。在井底的锅底部位设置集水井，深度在井下水位 1.5 m～2 m。若设置多个集水井时，井间应设置盲沟相互连通。集水井内插入 d 600mm～d 800 mm 四周带孔眼的钢管并高出地下水位 500 mm，顶部安装同口径法兰盘一个，高度以不超出垫层为宜，井管四周填充卵石，使井底的水汇流在钢管内，再用泵排水，保持地下水位低于井底面 300 mm～500 mm。

清理井底。井底基础表面不得有积水，待检验合格后，浇筑一层厚500 mm～1500 mm 的混凝土垫层。振捣必须密实。待墊层混凝土强度达到 50 % 以后，即可绑扎底板钢筋，钢筋两端应伸入刃角或凹槽内，然后浇注混凝土。浇注时应分层，每层厚度 300 mm～500 mm，由四周向中央进行，振捣密实，自然养护。养护期内继续抽水，待底板混凝土达到设计强度的 70 % 以上时，再将集水井逐个停止抽水和封堵。

集水井封堵时，将水抽干，在管内用干硬性高强度混凝土浇灌堵实，并振捣密实，然后套上法兰盘，用螺栓拧紧或焊接牢固，上部用混凝土压平捣实。

3.2 不排水法封底

（1）先将井底浮泥清理干净，再将新旧混凝土接触的部位冲洗干净并凿毛，然后铺设碎石垫层。

（2）封底在水下浇筑混凝土时，应采用提升导管浇筑井底垫层混凝土。导管采用 d 200 mm～d 300 mm，每根导管上方装有数节 1 000 mm 的短管，导管的有效作业半径为 3 m～4 m。浇筑时的水平混凝土平均上升速度不应小于 250mm/h，坡度不大于 1∶5。导管插入混凝土的深度不应小于1 m。

（3）养护 7 d～10 d 达到强度后，从沉井内抽水后再将垫层表面清理干净，不能有大面积积水，然后安排水封底法浇筑钢筋混凝土。

3.3 水下封底混凝土的配制

按设计要求，根据试验确定混凝土的配制为：比设计高 10 %～15 %；水灰比不大于 0.6；良好的和易性，塌落度控制在 160 mm～200 mm，初期为使导管下端成堆，塌落度应为 140 mm～160 mm；水泥用量 350 kg/m3 ～400kg/m3；粗骨料 5 mm～40 mm；细骨料砂率 45 %～50 %；根据施工要求按试验比确定外加剂及其掺入量。

4 沉井施工常见问题及处理方法

在沉井的各个阶段都要采取有效的預控措施，对可能出现的问题要及时处理。一般沉井施工中常遇到的问题有以下几点。

（1）下沉困难。下沉前根据规定数据，按实际情况计算沉井自重和井壁与土壤的摩阻力，检查是否满足下沉系数。若实际发生时，可在沉井外壁安装水管，用水管冲刷沉井周围土壁，以减少摩阻力。地下水位高时，采用排水法下沉，减少浮力。自重轻时，可在沉井上部均匀配重。

（2）井外射水、井内偏除土倾斜：当沉井入土深度逐渐增大，沉井四周土层对井壁的约束力亦相应增加，这样给沉井纠偏工作带来很大的困难。因此，当沉井下沉深度较大时，若纠正沉井的偏斜，关键在于破坏土层的被动土压力。高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面插入土中，破坏土层结构，使土层的被动土压力大为降低。这时再采用上述的偏除土方法，可使沉井的倾斜逐步得到纠正。在有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重的方法来纠正沉井的倾斜。

（3）沉井轴线位移。控制下沉井体的垂直度，加强测量。沉井下沉时应严格控制刃角处中心线与设计中心位置相吻合的情况下平稳下沉。

（4）下沉过快。可用木垛在定位垫架处加以支撑，并应及时调整挖土量；在刃角处不挖土或部分不挖土以增加阻力；若原施工方法采用排水法可改为不排水法，以增加浮力；在外壁间填充粗糙材料，并将外壁土夯实，加大摩阻，减少每节高度，减轻沉井自重。

（5）沉井位置扭转时的纠正：沉井位置如发生扭转，可在沉井偏位的二角偏吸土，另外二角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩，使下沉过程中逐步纠正其位置。

5 施工质量控制方法

工程项目施工是一个从投入原材料开始，直到完成工程质量验收和交工的系统过程，应建立健全工程施工项目质量管理工作体系。施工质量控制的方法，主要是审核有关技术文件、报告和直接进行现场检查或必要的试验等。

（1）审核有关技术文件、报告或报表对技术文件、报告、报表的审核，是项目经理对工程质量进行全面控制的重要手段其具体内容有：审核有关技术资质证明文件；审核开工报告，并经现场核实；审核施工方案、施工组织设计和技术措施；审核有关材料、半成品的质量检验报告；审核反映工序质量动态的统计资料或控制图表；审核设计变更、修改图纸和技术核定书；审核有关质量问题的处理报告；审核有关应用新工艺、新材料、新技术、新结构的技术核定书；审核有关工序交接检查，分项、分部工程质量检查报告；审核并签署现场有关技术签证、文件等。

（2）现场质量检查，其内容包括：开工前检查，目的是检查是否具备开工条件，开工后能否连续正常施工，能否保证工程质量；工序交接检查，对于重要的工序或对工程质量有重大影响的工序，在自检、互检的基础上，还要组织专职人员进行工序交接检查：隐蔽工程检查，凡是隐蔽工程均应检查认证后方能掩盖；停工后复工前的检查，因处理质量问题或某种原因停工后需复工时，亦应经检查认可后方能复工；分项、分部工程完工后，应经检查认可，签署验收记录后才许进行下一工程项目施工；成品保护检查，检查成品有无保护措施，或保护措施是否可靠。

参考文献

[1]凌传荣.21世纪中国建筑质量管理的新思路，重庆建筑大学学报，2000.

[2]杨雷平.对建筑工程质量的思考.科技创新导报，2002.

[3]滕绍华 .实用建筑施工手册.北京：金盾出版社，1994.