浅谈不排水下沉沉井施工技术

魏永祥

摘要：在埋深较深的顶管施工过程中，其中最为普遍的一项工程技术是沉井施工技术。沉井下沉一般有两种方式，一是排水挖土下沉，二是不排水下沉。本文结合西安城市应急供水工程项目，详细剖析不排水下沉沉井的施工工艺，对施工过程中出现的问题及应对措施进行总结，为沉井施工提供参考。

关键词：沉井施工;沉井下沉;施工技术

1工程概况

本工程位于西安市沣东新区涝渭水源地区，为输水管道下穿沣河段管道施工，本标段管道主要以顶管施工为主，顶管长度610米。为保证顶管施工质量及施工进度，顶管沿线设置四座沉井，三座顶管工作井，一座顶管接收井，分别设置于沣河两岸。

本工程沉井设计尺寸为：顶管工作井12m×9m，顶管接收井7.6m×7.6m。沉井侧壁为C35钢筋混凝土，抗渗等级P8，封底采用C25水下混凝土，沉井下沉平均深度23.5米，由于沉井深度较大，每座沉井设置5节井壁。

2沉井施工工艺

施工准备→测量放线→旋喷桩止水帷幕施工→刃脚开挖→混凝土垫层→第一节沉井制作→第一节沉井下沉→第二节至第五节沉井制作→第二节至第五节沉井不排水下沉→沉井封底→浇筑底板混凝土→附属工程施工。

3沉井施工

3.1高压旋喷桩施工

高压旋喷桩施工是影响沉井下沉质量的关键工序，本标段井位全部处于沣河两岸，地下水位高，且沉井持力层为条件较差的淤泥质粉质粘土层，采用高压旋喷桩进行止水和加固，可有效的防止沉井下沉过程出现涌砂涌水现象。

考虑到本工程地质特点，沉井持力层处在地质条件较差的淤泥质粉质粘土层内，设计要求在1#～4#沉井施工前对井口四周施工双管高压旋喷桩加固土体和止水。旋喷桩桩径φ600mm，桩间距为400mm，桩间咬合200mm，桩长为刃脚以下1m。

3.2沉井制作施工

3.2.1鋼筋工程。沉井井壁钢筋绑扎的好坏，直接影响着沉井的质量，井壁钢筋绑扎的关键是控制好钢筋的搭接长度与搭接位置，井壁的竖向钢筋应上下垂直，绑扎牢靠或采用对接焊连接，其位置按照轴线尺寸校核。每一节井壁施工完成后预留接茬钢筋，并保证同一截面钢筋接头数不大于50%。混凝土保护层采用同强度等级的水泥砂浆垫块，以确保钢筋位置准确。

3.2.2模板工程。模板采用18mm厚胶合板，内外模板横围檩采用双钢管、竖向围檩采用方木，内外模采用φ14对拉止水螺杆固定，拆除模板后采用砂浆密封并涂刷防水涂料，避免渗水。

3.2.3混凝土工程。井壁及底板采用C35混凝土，抗渗等级P8，混凝土采用商品混凝土泵送入模。混凝土初凝后及时采用塑料膜覆盖洒水养护，养护时间不小于7天，混凝土强度达到70%以上时，方可拆除侧模。井壁模板在浇筑混凝土完成后24小时可松动对拉螺杆外拉杆。

3.3沉井下沉

待混凝土强度达到100%后方可进行下沉施工，本工程位于沣河两岸，地下水位高，并根据地层条件情况，采用不排水下沉法施工。沉井下沉按照“先中后边、分层对称破土、先高后低、及时纠偏”的原则进行操作。

3.3.1水位线以上下沉。沉井内的分层挖土和土方吊运采用机械和人工相配合的方法，第一节和第二节沉井以长臂挖掘机为主，人工和小型挖掘机为辅，沉井开挖至10m以下后以履带挖机挖土为主，人工配合下沉修边。

井内靠周边的土方以人工开挖、扦铲为主，以此严格控制每层土的开挖厚度，防止超挖。井内土体如较为干燥，可增配一台小型（0.25m3）液压反铲挖掘机，在井内进行机械开挖，达到减少劳动力和提高工效的目的。

沉井外刃脚边保留1m宽左右的土堤，使沉井在刃脚处挤土下沉，以减少对井周土体的扰动程度。下沉过程中，需要测量沉井顶面四周标高及轴线位置，有效控制下沉量及位移偏差，方便纠偏。

3.3.2水位线以下下沉。沉井下沉至第三节标高时进行水位线以下，由于井内有水，小型机械及人工无法完成井内挖土下沉，可采用25吨吊车配合抓土吊斗（3m3）法进行井下抓土下沉。

3.4沉井封底

当沉井下沉至距设计底标高时，应停止井内挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近设计底标高，再经过2～3天的下沉稳定，或经观测在8天内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。

4施工过程中的问题及解决措施

4.1沉井下沉过快

原因分析：沉井下沉过快，主要是由于井壁与地层间摩阻系数过小造成下沉速度加大，或遇软弱地层造成刃脚踏面承载力降低及沉井外部土液化。

预防措施及处理方法：在沉井外壁间填粗糙材料或将井身外的土夯实，加大摩阻力;井内应多留土，利用加大“边载”，提高刃脚下的土阻力，然后从中间格逐步对称向边格，分格进行挖土;如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理。

4.2沉井下沉过慢或不下沉

原因分析：井壁与土壁间的摩阻力过大;沉井自重不够，下沉系数过小沉井下沉困难;开挖面深度不够，或偏斜，正面阻力大;遇到障碍物或坚硬岩层和土层;井壁无减阻措施或泥浆套;井身在软粘性土层中因故停沉时间太长，侧摩擦力恢复增大等。

4.3沉井倾斜

原因分析：井身制作场地高低不平，土层软硬不匀，地质条件不良;凿取垫层的方法不妥，回填不及;刃脚制作质量差，不平，不垂直，井壁制造有问题，其中线与刃脚不在一根直线上;开挖土不对称不均匀，在沉井时有突沉井和停沉的现象;井身的正面和侧面的阻力不对称。

预防措施及处理方法：对初沉的偏斜可用在高侧多挖土，低侧少挖土的办法纠正;终沉或其他阶段的偏斜，可用井外射水或喷气破坏高一侧土层进行纠偏;有意使沉井向偏移的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置，或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正。

5结束语

沉井施工现已广泛应用于市政、桥梁、建筑、地铁等施工中。因此，对沉井工法施工的学习和研究，不仅具有理论指导意义，还有很大的施工经济价值。目前，沉井的实际施工过程中依然存在较多问题和难题。本文以实际项目为依托，对沉井施工工艺进行阐述，对施工过程中出现的问题及解决措施进行分析，并针对本工程沉井施工特点，可为类似沉井施工提供一定参考。

参考文献：

[1]王婷.沉井施工技术在顶管工程中的应用研究[J].邢台职业技术学院报，2019，36（5）：84-87.

[2]钟永新.超大沉井预留核心土开挖下沉施工技术[J].施工技术，2018，47（22）：112-116.

[3]葛永晔.不排水下沉施工技术在排水泵站沉井工程的应用[J].山西建筑，2018.44（1）：84-85.

（作者单位：中铁七局集团西安铁路工程有限公司西安应急供水项目部）