摘要：沉井施工是建筑工程中不可缺少的一個(gè)重要工序，它不僅適用于軟上地基，在硬的、砂、礫石等上層也可使用，應(yīng)用范圍廣、工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)較低，因此，在目前很多建筑工程中被廣泛采用，尤其是場(chǎng)地狹小，機(jī)械作業(yè)有困難時(shí)經(jīng)常采用。筆者結(jié)合在沉井施工中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，對(duì)沉井施工的方法進(jìn)行了以下探討。
一、沉井的類型及概述
沉井是以現(xiàn)場(chǎng)澆筑、挖土下沉方式?jīng)]入土中的深基礎(chǔ)。由于其斷面尺寸大、承載力高而多作為大、重型結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)，在橋梁、水閘及港口等工程中應(yīng)用廣泛，同時(shí)以其施工方便、對(duì)鄰近建筑物影響小且內(nèi)部空間可被利用等特點(diǎn)，已成為工業(yè)建筑物尤其是軟土中地下建筑物的主要基礎(chǔ)類型之一。沉井的類型較多。按沉井所用材料不同可分為：磚石沉井、素混凝土沉井、鋼筋混凝土沉井。按沉井的橫截面形狀分為：?jiǎn)慰壮辆闻趴壮辆投嗯趴壮辆?；按沉井豎直截面形狀分為：柱形沉井：階梯形沉共和錐形沉井。
沉井主要由刃腳、井壁、內(nèi)隔墻或豎向框架、凹槽、底板及頂板組成。刃腳位于井壁的最下端，其形狀似刀刃，刃腳的作用是在沉井下沉?xí)r，減少土的阻力，以便于切人士中，故要求刃腳應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度，以免產(chǎn)生撓曲或被破壞。井壁即沉井的外壁，是沉井的主要部分，為使其能抵抗四周的土壓力和水壓力并在自重作用下順利下沉，沉井要有足夠的強(qiáng)度和重量。待沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，在其下端刃腳踏面以上至凹槽處澆筑混凝土，形成封底。封底可防止地下水涌入井內(nèi)，因此通常稱為干封底。當(dāng)封底達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后；在凹槽處澆筑鋼筋混凝土底板。若采用水下封底時(shí)，待水下混凝土達(dá)到強(qiáng)度時(shí)，抽于水后再澆注鋼筋混凝土底板。
二、沉井施工技術(shù)與方法
沉井的施工方法主要取決于施工場(chǎng)地的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件和所具備的技術(shù)力量、施工機(jī)具及設(shè)備。下面介紹一般沉井的施工工藝。
1、準(zhǔn)備工作
(1)平整場(chǎng)地
沉井施工場(chǎng)地要仔細(xì)平整，平整范圍寬于沉井外側(cè)1—3m。天然地面土質(zhì)較硬時(shí)，可只將地表雜物清除并整乎，否則應(yīng)在基坑處鋪填砂墊層，以免沉并在開始澆制時(shí)產(chǎn)生較大的不均勻沉降。砂墊層的厚度一般不小于0.5m，井應(yīng)方便抽取墊木。
(2)放線定位
在制作沉井之前，對(duì)于沉井的平面位置應(yīng)仔細(xì)測(cè)量，把沉井的中軸線和外輪廓線放好，定位要準(zhǔn)確，經(jīng)驗(yàn)收合格后方能施工。
2、沉井制作
通常沉井在原位制作，如果土層不均勻，應(yīng)首先在經(jīng)平整放線定位的場(chǎng)地上鋪一層砂墊層，厚0.5m左右，然后在沉井刃腳處對(duì)稱地安置適當(dāng)?shù)膲|木，墊木的作用是支撐第一節(jié)沉井的重量，并按墊木定位支設(shè)模板和綁扎鋼筋，墊木一般為枕木或方木，其數(shù)量、尺寸和間距由計(jì)算確定。墊木之間的空隙用砂土填實(shí)，以便于抽取墊木，使沉井下沉。若土層均勻，也可不放置墊木，直接鋪筑一層與沉井井壁寬度相適應(yīng)的混凝土，代替砂墊層和墊木。
當(dāng)?shù)鼗鶠榭伤芑蛴菜軤畹木鶆蚪绦酝習(xí)r，可采用土模法制作沉井。在定位放線部位，按設(shè)計(jì)刃腳的尺寸仔細(xì)開挖熟性土基槽，以勁性土作為天然模板，代替砂墊層、墊木及人工制作刃腳木模。當(dāng)沉井采取分節(jié)制作時(shí)，在第一節(jié)沉并的混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，方可澆筑其上一節(jié)沉井的混凝土。
3、沉并的下沉
當(dāng)沉井第一節(jié)混凝土或砌筑砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度以后，其余各節(jié)混凝土或砌筑砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，方可下沉。
(1)拆除墊木
拆除墊木應(yīng)對(duì)稱進(jìn)行、力求平穩(wěn)，以免造成沉井傾斜，墊木拆除的一般順序是：對(duì)矩形沉井，先拆內(nèi)隔墻下的，再拆短邊井壁下的，最后拆長(zhǎng)邊下的；長(zhǎng)邊下墊木應(yīng)隔根抽出，然后以四角處的定位墊木為中心由遠(yuǎn)及近對(duì)稱抽出，最后抽定位墊木。在每次抽出墊木以后，刃角下空位應(yīng)立即用砂填實(shí)。
(2)取土下沉
根據(jù)沉井所遇到土層的土質(zhì)條件及透水性能，常見沉井下沉的方法有下列幾種：
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此法主要用于無(wú)地下水或地下水量不大的小型沉井。為能使沉井均勻豎直下沉，防止出現(xiàn)傾斜，應(yīng)分層、均勻、對(duì)稱地挖土，而且不安從沉井刃腳踏面下挖土，否則，容易形成局部沉井懸空，影響沉井正常下沉。對(duì)于軟弱土質(zhì)，挖土?xí)r應(yīng)在沉井刃腳周圍保留土堤，使沉井?dāng)D土下沉，有利于預(yù)防沉井傾斜。
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當(dāng)沉井所穿越的土層較穩(wěn)定，不會(huì)因排水而產(chǎn)生大量流砂出現(xiàn)塌陷時(shí)，采用徘水挖土下沉施工，如圖2.36所示。當(dāng)土質(zhì)為砂土或軟茹土?xí)r，可先用高壓水槍把沉并內(nèi)泥土沖散(水槍水壓一般為2.5—3.0MPa)，稀釋成泥漿，然后用水力吸泥機(jī)將泥漿吸出，排到井外空地；當(dāng)遇到砂、卵石層或硬熟土層時(shí)則用抓土斗出土。
③不排水下沉法
當(dāng)?shù)貙油临|(zhì)不穩(wěn)定、地下水量很大時(shí)，為防止因井內(nèi)排水而產(chǎn)生流砂，可采用不排水下沉法，采用此種方法要求沉井內(nèi)的水位始終保持高于井外水位1—2m，采用機(jī)械抓斗水下出土，或用高壓水槍破土，然后用空氣吸泥機(jī)將泥水排出。
4)泥漿套下沉法
泥漿套下沉法是在沉井壁與土層之間設(shè)一層觸變泥漿，依靠泥漿的潤(rùn)滑作用減小土體對(duì)沉井的阻力，使沉井平穩(wěn)順利下沉。另外，由于泥漿大大減少了土層對(duì)井壁的阻力，據(jù)此，在相同條件下可以減輕沉井自重。
(3)沉井接筑
當(dāng)?shù)谝还?jié)沉井下沉到預(yù)定深度時(shí)，可停止挖土下沉，然后立模澆制，接長(zhǎng)井壁及內(nèi)隔墻，再沉再接。每次接筑的最大高度一般不宜超過(guò)5m，且應(yīng)盡量對(duì)稱、均勻地澆筑，以防傾斜。
(4)測(cè)量監(jiān)控
為保證沉井均勻下沉，必須重視沉井下沉的測(cè)量監(jiān)控，尤其對(duì)于平面尺寸大或深度大的沉井更為重要。通常大中型沉井每班至少測(cè)量?jī)纱?，發(fā)現(xiàn)傾斜應(yīng)立即采取相應(yīng)措施，及時(shí)糾正。
(5)沉井封底
當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，停止挖土并進(jìn)行沉降觀測(cè)，當(dāng)8h內(nèi)下沉量不超過(guò)10mm時(shí)，即可封底。通常沉井封底分為干封法和水下封底法。
①干封法
將沉并底部土面全部挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高，并在中間局部深挖以形成集水井。用水泵在集水井中連續(xù)抽水，使地下。水位面降至沉井底面以下，然后用摻有早強(qiáng)劑的混凝土將集水井以外的全部底板一次澆筑，待底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，用摻有速凝劑的混凝土迅速將集水井封死。
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將基底土渣清除干凈，如為軟土應(yīng)鋪碎石墊層。安裝水下澆筑混凝土的鋼導(dǎo)管，導(dǎo)管管段的接頭應(yīng)密封良好。水下澆筑混凝土的強(qiáng)度等級(jí)應(yīng)比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高10%—15%。水灰比不宜大于0.6，并有良好的和易性，初期坍落度宜為14—16cm，以后應(yīng)為16—22cm。每立方米混凝土中水泥用量一般為300—400kg。澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管插入混凝土的深度不小于1m。沉井全部底面的混凝土應(yīng)連續(xù)撓筑、一次完成。由于干封法成本低、施工快，且易于保證質(zhì)量，因而應(yīng)優(yōu)先采用，只有當(dāng)抽取地下水可能遇到流砂無(wú)法采用干封法時(shí)，可選用水下封底法。
三、沉井施工糾偏的方法
由于施工場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工條件的多變性，即使在沉井施工之前做了必要的準(zhǔn)備工作，但在施工過(guò)程中仍然可能遇到一些問(wèn)題：
1、沉井難沉
沉井難沉指井內(nèi)的土挖出后，井下沉過(guò)慢或不下沉，甚至將刃角下掏空還不下沉。遇到這類情況，應(yīng)先調(diào)查分析其原因，并采取相應(yīng)措施。如因沉井外壁摩擦力過(guò)大造成難沉，可采用在井壁外側(cè)挖土、用水管射水沖刷或灌注膨潤(rùn)土等方法已減小其摩擦力，有時(shí)也可以來(lái)用施加荷重等辦法迫使其下沉，如遇大塊石等障礙物，必要時(shí)可用小型爆破清除，若水下無(wú)法清理障礙物，可由潛水員進(jìn)行水下清理。
2、沉井突沉
在軟土地基中沉并施工，常發(fā)生突然下沉現(xiàn)象。突沉容易使沉井產(chǎn)生傾斜或超沉，尤其是當(dāng)下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，更應(yīng)注意防止突沉，可以通過(guò)控制刃角下的挖土深度，對(duì)稱均勻挖土，以及通過(guò)加大刃腳踏面寬度和設(shè)置底梁等措施予以防止。
3、沉井傾斜
沉并傾斜是沉井下沉過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)注意防止并及時(shí)糾正。沉井傾斜的方法是：對(duì)于下沉少的一側(cè)加快挖土，或在沉井頂部施加荷載，以及用高壓水沖刷刃腳底部等，而對(duì)于下沉多的一側(cè)，則停止挖土，并用用鋼纜套在沉井頂部向下沉少的一側(cè)扳拉。
四、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，沉井技術(shù)以其占地面積少，對(duì)周圍建筑物影響小等特點(diǎn)，被廣泛用到工程中，但實(shí)際施工時(shí)，必須嚴(yán)格按操作規(guī)程辦事，科學(xué)管理、精心施下，特別是在沉井制作、下沉過(guò)程中，更應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)，多、快、好、省地完成所擔(dān)負(fù)的工程任務(wù)。
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