沉井施工工艺是指先做一个混凝土筒壁，等到筒壁达到一定强度，把筒壁中下部的土取出，在取土过程中利用筒壁自重大于下沉阻力使筒壁自由下沉的施工工艺进行沉井。随着我国工业化、城市化的快速发展，建筑量逐年增加，沉井施工工艺已经在很多工程领域得到广泛应用。技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载。但在应用过程中也产生了一系列的技术问题。本文根据笔者在工业旋流井施工过程中经验，探讨污水泵站沉井施工关键技术以及一些值得注意的问题。

 

 

　　 某污水泵站周围有铁路、民房且距离较近，经多方案比较优化，污水泵站结构设计为沉井结构。沉井结构尺寸为16.5×9.94m，下沉深度为14.2m。污水泵站地面高程14.8m，沉井底部高程为0.6m。污水泵站场地土层自上而下分别为杂填土、粉粘土、细砂、粉土、粉质粘土、细砂和粉质粘土。场地地下水属第四系松散层孔隙潜水，实测稳定水位埋深均在6.9m~7.0m。

 

 

　　 沉井根据设计井壁形式，采取2次制作、1次下沉，施工顺序为：挖基坑→铺设砂垫层，安装垫架→制作底节、第二节沉井→拆除垫架、模板、挖土下沉到设计深度→沉井封底、浇筑钢筋砼底板→制作第三节沉井。

 

　　3.沉井施工过程

 

　　3.1施工坑开挖

 

　　 沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为4.5m，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽2m，四周采用高压旋喷桩止水围幕布止水，挖土采用1台反铲挖掘机进行，人工配合修坡和平整坑底。

 

　　3.2沉井制作

 

　　3.2.1刃脚支设

 

　　 本沉井高度大，重量重，地基强度较低，采用垫架法支撑。沉井刃脚铺设标准枕木（160mm×220mm×2500mm）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑砼。地基上铺设砂垫层，可减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大的面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，便于铺设垫木和抽除。

 

　　 根据第一、二节沉井的重量和地基的承载力设计，按下式计算枕木用量：

 

　　n=G/Ff

 

　　 其中：n—每米内垫木根数（根）；G—第一节沉井的单位长度的重力（kN/m）；F—每根垫木与地基（或砂垫层）的接触面积（m2）；f—砂垫层（或地基土）的承载力设计值（kN/m2）

 

　　n=1193.8×24/(97.2×0.22×2.5×250)=2.14

 

　　 枕木间距为0.46m，共用97.2÷0.46≈212根。设8组定位架，砂垫层厚度为50cm，满足砂垫层底面处的自重应力加砂层底面处加附加应力小于或等于砂垫层底部土层的承载力设计值。选用中砂用平板振动器振捣并洒水，控制干密度≥1.56t/m3，地基整平后，铺设垫木，使顶面保持在同一水平面上，用水平仪控制其标高差在10mm以内，并在其孔隙中垫砂夯实，垫木埋深为其厚度一半。

 

　　3.2.2模板支设和钢筋绑扎

 

　　 沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过由于是在软基上施工，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。

 

　　3.2.3混凝土浇筑

 

　　 混凝土采用商品砼，并用砼输送泵，送至沉井浇筑部位，沿井壁均匀对称浇筑。浇筑采用分层平铺法，每层厚30cm，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料，以避免一侧浇筑，使沉井倾斜，每层混凝土量为12.24m3，要求1h内浇筑一层。两节混凝土的接缝处设凹型水平施工缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，接缝处经凿毛及冲洗处理，并浇10cm厚减半石子混凝土。

 

　　3.3沉井下沉控制

 

　　3.3.1下沉速度的控制

 

　　 根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为0.4~1.5m。刃脚处留1.2~1.5m宽土垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责2~3m一段，方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削15~20cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉，削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平衡下沉。

 

　　 沉井挖土下沉采用人工挖土，一台吊车吊运出土，由于挖土施工困难，综合考虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为50cm/天。

 

　　3.3.2下沉纠偏

 

　　 沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。产生倾斜的可能原因有：刃脚下土质软硬不均；拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填；挖土不均，使井内土面高低悬殊；刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉；排水下沉，井内一侧出现流砂现象；刃脚局部被大石块或埋设物搁住；井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。

 

　　 操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。

 

　　 位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。

 

　　 沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。

 

　　3.4下沉到位、封底技术

 

　　 当沉井沉到设计标高，经2~3天，下沉已稳定，在8h内累计10mm时，即可进行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底两种方案，本沉井对封底质量要求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实，因此确定采取排水封底方案，分两步进行。第一步进行土形整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在中部设2个集水井，井深1~2m，插入直径0.6~0.8m，周围有孔的混凝土或钢套管，四周填以卵石，使井中的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30~50cm。刃脚混凝土凿毛处洗刷干净，然后，在井底对称均匀浇一层0.7~0.9m厚的混凝土垫层，强度达到30%后，绑钢筋，浇筑上层550mm厚的防水混凝土底板。浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚30~40cm，并捣固密实。混凝土养护14d期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平。封底时因上部结构尚未施工，设备管道未安装，应验算沉井的抗浮稳定性。

 

 

　　 沉井分节制作一次下沉，沉井下沉时根据工程地质条件采用适当的降低地下水方式，是保证沉井下沉质量的关键技术。如果沉井过程中遇到技术问题，首先要查明并分析产生的原因，认真检测、评估其程度，确定有效的预防与纠偏处理措施。