沉井是在地面上或基坑中，先制作钢筋混凝土井身，待达到一定强度后，在井筒内分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，井身依靠自重克服与土壁之间的摩擦阻力及土体对刃脚踏面的反力，不断下沉就位，达到设计标高后进行封底的一种深基础或地下构筑物施工工艺。

 

　　沉井在深基础或地下构筑物施工中具有以下特点：结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗及耐久性好，施工时不需要板桩围护；与大开挖相比挖土量大大减少，能节省投资；无需特殊的专业施工设备，易于操作；占地面积小，可用于场地狭窄条件下施工，对邻近建筑物影响较小，技术上比较稳妥可靠；可用于各种复杂地形、地质，特别是地下水很丰富、土的渗透系数大，难以将地下水排干的土层情况下施工。因此，近年来，随着施工技术和施工机械的不断革新，沉井在国内外都得到了广泛的应用和发展。沉井开始多用于铁路和桥梁工程基础，之后在水工结构，特别是市政工程中的给、排水泵站中多有应用。

 

　　沉井作为一种基础工程，在施工控制方面，最重要的是下沉过程中纠偏、防止突沉、控制终沉。经过多年的实践，目前国内在沉井施工技术应用上已积累了比较丰富的施工经验。我局承建的广东金融技术服务区B区市政工程北区2#雨水泵站（土建）工程是该项技术成功应用的一个范例。

 

 

　　该工程位于佛山市南海区海八路五丫口至健身体育公园路段以北、佛山水道以南地块的拟建华翠北路与滨江二路交汇处的东北部，占地面积约5500平方米。

 

　　2.1沉井结构尺寸

 

　　沉井高13.05m，下沉高度11.75m，长31.2m、宽26.4m；刃脚部位高3.70m，宽0.85m；井壁中上部宽0.70m，刃脚踏面均为0.40m，起沉标高+1.40m，刃脚终标高-10.35m。沉井分大小20格，隔墙、底梁底面宽0.60m。沉井设计为分三节浇筑，一次下沉，下沉方法为排水下沉。

 

　　2.2工程地质水文

 

　　1、土层分布：

 

　　层①素填土：层厚1.4～2.8米，平均厚度1.74米，层底高程0.57～1.20米。

 

　　层②淤泥、淤泥质土：层厚2.0～4.0米，厚度变化稍大，南厚北薄，西厚东薄，平均厚度3.06米，顶板埋深1.4～2.8米，层顶高程0.57～1.2米。

 

　　层③粉砂：层厚3.5～5.7米，厚度变化稍大，大致南、北厚，中部稍薄，平均厚度4.88米，顶板埋深4.0～5.5米，层顶高程-1.43～-2.88米。

 

　　层④粉质粘土：呈薄透镜状分布，层厚0.8米，顶板埋深10.5米，顶板高程-7.13米，土层呈灰黄色，饱和软塑，土质较纯，粘塑性强。

 

　　层⑤粉（细）砂：层厚4.3～5.5米，平均厚度4.8米，顶板埋深9.0～11.3米，层顶高程-6.38～-8.18米，沉井座落在该层。

 

　　层⑥中砂：层厚1.6～3.7米，平均厚度为2.62米，埋深13.6～16.0米，层顶高程-11.0～-12.63米。

 

　　3、地下水位埋深为1.10～1.90m，高程为0.97～1.47m。

 

 

　　1、排水下沉的受力计算模型

 

　　沉井排水下沉时，可以看作是沉井自重克服井壁摩阻力和刃脚反力（及部分隔墙、底梁反力）下沉的过程。

 

　　井壁摩阻力沿井壁深度方向的分布，根据工程经验和习惯用法，可按如下假定计算：在深度0～5m深度范围内，单位面积摩阻力按直线规律自零值起逐渐增加，在深度5m以下，单位面积摩阻力为一常数。

 

　　四、下沉时降水方案设计与施工

 

　　（3）管井单井允许最大进水量的计算

 

　　管井的单井最大允许的出水量由管井的过滤器直径、过滤器长度和该场地的地下水的渗透系数共同影响。

 

　　计算公式：

 

　　式中-过滤器半径，，-过滤器长度，-渗透系数

 

　　考虑到该地区的地下水较丰富，故管井深度应尽量多的深入到降水目的层中，根据地质报告，确定管井的深度为20米，最大降深时有效过滤器长度为5m，沉井后期降水井过滤器所在层为粉砂，渗透系数为1.1m/d。

 

　　计算得：

 

　　（4）管井数量的确定

 

　　一般情况下，管井数量，根据现场地质水文条件，通常位于水道边的降水工程，由于受水道平行补给的水流影响，易于导致管井损坏，故经常需要在沉井周边增设一定数量的备用井，本该工程增设管井1口，合计9口。

 

　　（5）管井布置

 

　　根据沉井的尺寸，9口管井在沉井周围大致为均匀分布，其中靠近水道侧为4口，其他侧为3口，管井距沉井井壁8米，管井间均匀分布，有顶管的一侧适当避开顶管，具体分布见附图

 

　　（6）管井施工

 

　　工艺流程：井位放样→钻机就位→钻孔→清空→吊放滤网井管→井管四周回填砂滤层→洗井→安装潜水泵。

 

　　本工程采用工农150型大型回转式钻机成孔，井管材料使用Ф300波纹井管，外包滤布，井管与孔壁间填充直径为1mm左右的中粗沙作为过滤层。填完滤料后，立即进行洗井。洗井时用潜水泵注水，将注水口伸至井底，让循环水带走井内四周及外滤层中的细颗粒，直至出水清澈。抽水时用多级泵，边抽水边让潜水泵逐渐下降，重复数次使管井周边密实。

 

　　五、沉井制作施工工艺

 

　　1、施工工艺流程

 

　　6、刃脚砖胎模

 

　　7、钢筋砼

 

　　各节钢筋砼施工采用常规施工方法，内外搭设钢管脚手架进行施工。

 

 

　　1、施工工艺流程

 

　　施工准备→启动降水井→冲吸泥下沉→到位干封底

 

　　2、施工准备

 

　　沉井下沉施工准备工作包括：开挖泥砂沉淀池、降水井施工、清理井内外杂物、安装冲吸排设备、布置控制台、设置观测设施等。

 

　　3、下沉施工

 

　　下沉施工包括初沉、中沉及终沉三个阶段。初沉阶段，先凿除砖模及砼垫层，然后冲吸排砂垫层。冲吸排时，坚持全面对称均匀原则，先排沉井中部，形成小锅底，逐步形成大锅底，沉井刃脚四周保留砂土堤1.2～1.5m，让沉井挤土下沉。在下沉过程中，定时观测，调整吸泥位置、深度，让沉井顺利下沉，进入良好下沉轨道。沉井沉入轨道2m处，进入中沉阶段，中沉阶段可适当加快沉速。当沉井距设计标高1.5m左右时，进入终沉阶段。此时应减慢下沉速度，加强沉井的观测，纠偏为主，严格控制取土深度和速度，减少锅底深度，必要时可停机观察。既要考虑既能克服外摩阻力、刃脚踏面反力顺利下沉，但又要注意沉井到位时沉井稳定，不再往下沉，发生超沉事故。本工程预留200mm下沉抛高值，在距离设计标高200mm时，停止排泥下沉，让沉井自由下沉。观测下沉情况，在8小时内沉井不大于10mm时，进行封底施工。在整个下沉施工过程中，自始至终，降水井保持运行使地下水位始终位于“锅底”以下不小于50cm。

 

　　4、下沉纠偏

 

　　下沉纠偏是沉井施工的关键。沉井开始下沉时的下沉系数较大，平面位置和四角高差易发生偏差，在深度不深的情况下较易纠正。初沉以纠偏为主，下沉时对刃脚标高和轴线位移进行连续观测，及时纠偏，使沉井形成一个良好地下沉轨道。纠偏时避免大起大落，避免沉井偏离轴线，同时注意纠偏幅度不过大，频率不过高。沉井偏差大于300mm时集中力量纠偏，促使沉井均匀下沉。沉井在终沉阶段同样以纠偏为主，在沉井下沉至距设计标高1m左右时基本纠正好，纠正后再谨慎下沉，控制不出现超出容许范围的位置及方向偏差。

 

　　纠倾斜主要采取偏挖和土压差两种方法进行。偏挖就是在刃脚高的一侧除土，低的一侧保留土体或回填砂石，迫使刃脚高的一侧多沉；土压差主要是在井顶高的一侧的壁外挖土减载，低的一侧壁外夯填土加载，造成土压差，从而达到纠偏的效果。

 

　　纠偏位采取在偏位侧除土，促使沉井向该侧倾斜，直至沉井底部中心接近设计中心线，然后在另一侧除土来纠偏。如偏位较大，要多次反复进行，直至偏位消除为止。

 

　　5、施工监测

 

　　沉井下沉施工过程中，必须对沉井下沉姿态进行监测，记录监测资料，为纠偏提供依据。监测设施设置包括在沉井轴线设置位移监测点，用全站仪进行监测；在井壁四角设置深度标尺，用水准仪进行监测。

 

　　6、干封底

 

　　沉井下沉到位后，在8小时内沉降不大于10mm时可以进行封底施工。

 

 

　　鉴于我国沉井施工技术现状，但是沉井又对于社会各方面施工有着极其广泛的应用，因此在今后的施工应用中应严格按照相关应用办法，寻求出合理的施工办法，将以后的沉井技术发扬广大。