近年来，城市基础设施的建设步伐加快。为了减少工程施工对现有的道路、建筑物及人们的生产生活带来影响，新的技术和工艺在基础工程建设中被大量采用。沉井施工技术就是应用得比较广泛的施工方法之一。沉井施工法与同类地下工程的工法相比，由于工程的地面部分小，场地易于布置，工程进度快，干扰因素少，有利于文明施工，各种资源能较好地利用，能确保周围既有设施完好无损，确保居民生命、财产安全，避免线路绕行和居民临时迁移，节约了大量土方搬运、工程拆迁、地面场地占用等费用，社会效益和经济效益显著。

 

　　1工程概况

 

　　某城市污水处理厂工程，污水处理设计规模15万m3/d，占地面积约203111平方米，污水厂进厂总管为Φ2200，进水泵房采用钢筋混凝土沉井结构，高度15.22m，下沉深度约14.88m，井壁厚度0.70m～1.00m。

 

　　3沉井施工方案简述

 

　　进水泵房为钢筋混凝土沉井结构，采用分3节预制2次排水下沉。

 

　　①根据现场施工条件，沉井结构施工分三节制作，分节高度分别为：

 

　　第一节标高：-12.55m～-3.60m，高8.95m；

 

　　第二节标高：-3.60m～+0.60m，高4.20m；

 

　　第三节标高：+0.60m～+3.50m，高2.90m。

 

　　②两次下沉：第一节预制完毕，混凝土强度达到设计要求70%即可下沉，下沉至标高-8.03m、粉质粘土上，然后回填刃脚，在沉井内部刃脚铺设垫木后，在第一节沉井上预制第二节沉井；二节沉井混凝土强度达到设计要求后，下沉至设计标高-12.550m，做封底混凝土后，浇注第三节沉井。

 

　　③第一节沉井在原基础地面上（平整夯实）铺砂垫层、方木进行预制（计算附后）。第一节沉井下沉至标高-8.03m时所处地层为粉质粘土层，为控制二节沉井在预制时不出现突然沉降，在刃脚下回填砂加碎石回填，铺设垫木（计算附后）。第二节沉井在下沉到位后，对沉井进行混凝土封底，封底混凝土达到设计要求强度后再进行第三节沉井制作，以确保制作过程中的沉井的稳定。

 

　　④沉井挖土采用人工挖土下沉，摇头扒杆出土。

 

 

　　5沉井施工过程

 

　　5.1沉井制作

 

　　5.1.1砂垫层及刃脚垫木

 

　　为使地基均匀承受沉井墙身重量，不致在混凝土浇筑过程中突然下沉或倾斜，导致墙身刃脚裂缝破坏和便于支设模板，在沉井下部铺设垫木。垫木采用方木（150mm×150mm×2000mm）作支撑垫木。

 

　　5.1.2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。

 

　　5.1.3混凝土浇筑

 

　　混凝土采用商品混凝土，并用混凝土输送泵，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，将沉井沿周长浇筑，保持均匀下料，避免一侧集中浇筑，使沉井倾斜，每层混凝土要求2h内浇筑完毕。

 

　　5.1.4第二节沉井预制

 

　　两节混凝土的接缝处设凸型水平施工缝，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。

 

　　第一节沉井预制高度8.9m，实际下沉11.0m，这时，沉井受5个力作用：沉井自重、施工荷载、外井壁摩阻力、井内刃脚以上未取出土对内井壁摩阻力、刃脚踏面下土体的支承力。经计算，此时下沉系数大于1.15，因此沉井处于不稳定状态，采取向井内灌水，经复核灌水后沉井制作的稳定系数0.97，满足施工时的稳定要求。

 

　　5.2沉井下沉

 

　　5.2.1准备工作

 

　　沉井下沉前，应将沉井内支撑破除，并做好各项准备工作，包括人员、机具等的准备。沉井下沉前，应采用1台经纬仪控制沉井的中线位置。并在沉井的4个角上各设置一个水平观测点，在下沉过程中用水平仪不断监测沉井的下沉速度和下沉深度，根据测量结果调整下沉方式。

 

　　5.2.2承垫木抽除

 

　　当模板拆除后，沉井混凝土强度达到设计要求强度70%，方可下沉。沉井完全支撑在垫木上。抽除垫木是沉井下沉的开始，是沉井下沉的重要工序之一。抽除垫木时，必须统一指挥，及时、迅速的将垫木抽出。

 

　　（1）垫木编号

 

　　为使抽除垫木能在沉井内外及时配合进行，垫木抽除前，应对垫木分组编号，按设计确定的顺序用红油漆写在沉井内外壁上。

 

　　（2）垫木抽除

 

　　垫木的抽除应准备齐全施工机具，包括铁锤、铁锹等。垫木抽除时，先拆内横梁下的，再拆短边井壁下的；长边垫木应隔根抽除，先抽除单号方木，再拆除双号方木，然后以四角处的定位垫木为中心由远及近地对称抽除，最后抽定位垫木。每抽出一根垫木，需及时用砂对抽除的位置进行回填、夯实。垫木抽除应设有一名指挥进行统一指导，并根据沉井的测量结果不断进行调整。

 

　　5.2.3取土下沉

 

　　沉井挖土下沉采用人工挖土、摇头扒杆取土，由于挖土施工困难，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为30cm/d。

 

　　沉井处于淤泥质及淤泥土层取土时，下称系数远大于1.15，如果下沉时挖土处理不当，可能出现沉井下沉过快现象。挖土顺序应遵从先中后边，逐步扩挖至刃脚附近，使沉井平稳、均衡地徐徐挤土下沉。中心“锅底”深度应从严控制，谨防“锅底”过深发生“突沉”。每层挖土厚度为0.4m～1.5m。必要时利用沉井井格底梁与沉井刃脚一起挤压土下沉。

 

　　5.3下沉观测

 

　　沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用2台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm或四面标高不一致时，立即纠正。沉井下沉过程中，每班至少观测2次，并在每次下沉后进行检查，做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。

 

　　5.4防偏措施

 

　　沉井下沉过程中产生偏差原因及预防措施。

 

 

　　当沉井刃脚踏面下沉至离设计标高还剩lm左右时，即进入终沉阶段，应切忌“深锅底”，因为过深的锅底，可能导致刃脚下土体大量向井内涌入，易发生突然下沉或超沉。应先挖刃脚附近的土体，形成“反锅底”，然后视情况再挖中心部位土体，控制好下沉速度，务求沉井缓缓挤土下沉到位。

 

 

　　沉井下沉到位后，观测沉井在8h内累计沉降量小于l0mm时，方可进行封底。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，井底土质密实，因此确定采取排水封底方案。如沉井不稳定，可采取分仓封底措施加以控制。

 

　　8.1涌土及处理

 

　　沉井在下沉至距离粉质粘土层0.5m时，由于倾斜和多次纠偏，西侧井壁中间部位出现刃脚悬空，雨水顺井外壁流入井内，出现涌土现象，共有3处，且造成井外坍塌，影响了沉井开挖、下沉。处理措施主要是对坍塌处进行及时回填，使沉井刃脚埋入粉质粘土层1.5m，形成一个沿刃脚的土堤，以阻碍土体从井外向井内涌入，有效的稳定井外土体。

 

　　8.2经验与体会

 

　　8.2.1涌土的危害

 

　　细格栅及曝气沉砂池距沉井6m，沉井下沉至约10.5m时细格栅曝气沉砂池在进行沉管灌注桩桩基施工，桩基振动使井内出现涌土、井外土体坍塌，造成桩基暂停施工，影响了细格栅曝气沉砂池施工进度安排。

 

　　8.2.2沉井过程对周边施工便道、建筑物的影响

 

　　涌土的出现对周边环境影响很大，距离沉井7m的施工便道下沉近1m，附近15m内，地面均有不同程度的下沉。但施工场地附近没有建筑物，未造成更大的影响。

 

 

　　综上所述，沉井施工面积小、工序多、质量控制难度大、施工过程错综复杂，是一项实践性很强的施工技术。因此，施工前应充分掌握地层地质状况，选定下沉方法，制定切实可行的施工方案。施工中要加强管理，精心安排，严格按设计和规范施工，控制好井体的制作质量。另外，下沉过程中要做好观测，出现问题及时处理。只有这样，才能保证沉井施工的质量和进度。