【摘要】本文從沉井開挖施工方法進(jìn)行論述，提出了沉井排水下沉及干封底的施工方法，并在某污水處理工程中實(shí)際進(jìn)行了施工研究，達(dá)到了沉井施工質(zhì)量及安全保障的效果，解決了沉井施工困難的難題。
1沉井簡介
1.1本工程的進(jìn)水泵房沉井為鋼筋混凝土方形形構(gòu)筑物，短邊長10.8m，長邊長12.7m，外壁厚0.95m，井內(nèi)挖方約1600m3。
1.2沉井總高度為13.70m，其頂面標(biāo)高為2.90（絕對標(biāo)高，下同），刃腳底標(biāo)高為-10.80。對照進(jìn)水泵房室外地坪的設(shè)計(jì)標(biāo)高2.60，沉井的埋置深度為13.40m。
2工程地質(zhì)狀況簡介
2.1地形地貌及地下水。
2.1.1擬建場地的地貌單一，屬潮坪區(qū)，地形較平坦，無暗浜等不良地質(zhì)現(xiàn)象。場內(nèi)自然土平均標(biāo)高（絕對標(biāo)高）在1.50m左右。
2.1.2場內(nèi)淺層地下水屬潛水類型，受大氣降水和地表逕流補(bǔ)給，地下水位埋深0.4~0.8m，相應(yīng)地下水位標(biāo)高為0.38~1.92m。
2.2地層特征。
3沉井的主要施工方法選擇
沉井是用于深基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物施工的一種工藝技術(shù)，其原理是：在地面上或地坑內(nèi)，先制作開口的鋼筋混凝土筒身，待筒身混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，在井內(nèi)挖土使土體逐漸降低，沉井筒身依靠自重克服其與土壁之間的摩阻力，不斷下沉直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后經(jīng)就位校正后再進(jìn)行封底處理。
沉井方法有多種選擇，如：排水下沉和不排水下沉；一次制作、一次下沉和分節(jié)制作、分節(jié)下沉等。根據(jù)本工程的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)的具體要求，沉井的主要施工方法將作以下選擇：
3.1沉井方法：采用排水下沉和干封底的工藝技術(shù)。根據(jù)對擬建場地的土層特征、地下水位及施工條件的綜合分析，設(shè)計(jì)要求本工程的沉井采用排水下沉和干封底的施工方法。
該方法可以在干燥的條件施工，挖土方便，容易控制均衡下沉，土層中的障礙物便于發(fā)現(xiàn)和清除，井筒下沉?xí)r一旦發(fā)生傾斜也容易糾正，而且封底的質(zhì)量也可得到保證。
3.2降水方法：井外真空深井泵與井內(nèi)明排水相結(jié)合。采用排水下沉和干封底的施工技術(shù)，關(guān)鍵是選擇合理可行的降水方法，使降水效果滿足排水下沉的技術(shù)要求。根據(jù)本工程的沉井施工特點(diǎn)分析，可供選擇的井外降水方法主要有兩級輕型井點(diǎn)降水、噴射井點(diǎn)降水及真空深井泵降水等。
經(jīng)對上述方法的比較與論證，采用井外真空深井泵與井內(nèi)明排水相結(jié)合的降水方法。與其他降水方法相比，采用該方法降水不但施工方便、降水效果好，而且能有效防止③夾粉土層可能發(fā)生的流砂或管涌等不良現(xiàn)象發(fā)生，以此保證沉井施工的安全和順利進(jìn)行。
3.3制作與下沉方法：兩節(jié)制作、兩次下沉。沉井施工的一般方法為：一次制作、一次下沉；分節(jié)制作、一次下沉；多節(jié)制作、分節(jié)下沉（制作與下沉交替進(jìn)行）。沉井過高，施工技術(shù)難度較大，而且在下沉?xí)r容易發(fā)生傾斜，因此應(yīng)采用分節(jié)制作、分節(jié)下沉方法。沉井分節(jié)制作的高度，應(yīng)保證其穩(wěn)定性并能使其順利下沉。根據(jù)本工程的特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求，對沉井應(yīng)采用兩節(jié)制作、兩次下沉的方法。
沉井分節(jié)制作與下沉的要求是：第一節(jié)沉井高度為7.2m，起沉標(biāo)高為±0.000（絕對標(biāo)高，下同）；第二節(jié)沉井高度為5.2m，接高處（后澆段標(biāo)高）為＋2.500。
3.4沉井底部地基加固方法：壓密注漿。本工程的沉井持力層處在③夾砂質(zhì)粉土內(nèi)。該層土體濕度達(dá)到飽和，為流塑狀態(tài)，屬高壓縮性，Ps平均值較低，承載強(qiáng)度也相應(yīng)較低。針對這一不利的地質(zhì)情況，設(shè)計(jì)要求對該層土體采取壓密注漿的措施，使地基得到加固，并防止或減少滲透和不均勻的沉降。
4沉井下沉方法與技術(shù)措施
4.1沉井下沉的作業(yè)順序安排。下沉準(zhǔn)備工作→設(shè)置垂直運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備→挖土下沉→井內(nèi)外排水、降水→邊下沉邊觀測→糾偏措施→沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高→核對標(biāo)高、觀測沉降穩(wěn)定情況→井底設(shè)盲溝、集水井→鋪設(shè)井內(nèi)封底墊層→底板防水處理→底板鋼筋施工與隱蔽工程驗(yàn)收→底板混凝土澆筑→井內(nèi)結(jié)構(gòu)施工→上部建筑及輔助設(shè)施→回填土。
4.2沉井下沉驗(yàn)算。沉井下沉?xí)r，必須克服井壁與土間的摩阻力和地層對刃腳的反力，其比值稱為下沉系數(shù)K，一般應(yīng)不小于1.15~1.25。井壁與土層間的摩阻力計(jì)算，通常的方法是：假定摩阻力隨土深而加大，并且在5m深時(shí)達(dá)到最大值，5m以下時(shí)保持常值。
沉井下沉系數(shù)的驗(yàn)算公式為：K=（Q-B）/（T+R）
式中：K——下沉安全系數(shù)，一般應(yīng)大于1.15~1.25
Q——沉井自重及附加荷載（kN）
B——被井壁排出的水量（kN），如采取排水下沉法時(shí)，B=0
T——沉井與土間的摩阻力（kN），T=πD（H-2.5）·f
D——沉井外徑（m）
H——沉井全高（m）
f——井壁與土間的摩阻系數(shù)（KPa），由地質(zhì)資料提供
R——刃腳反力（kN），如將刃腳底部及斜面的土方挖空，則R=0
本工程沉井的驗(yàn)算的條件為：
沉井尺寸為：12.7×10.8m
沉井全高12.40m，分二節(jié)制作、二次下沉，第一節(jié)高度7.2m，第二節(jié)高度5.20m。第一節(jié)沉井自重為43.2×0.95×7.2×25=7387.2kN。沉井總重為43.2×0.95×12.4×25=12722.4kN
井壁摩阻系數(shù)為：③夾層土均為12KPa；③夾層土為20KPa，但5m以上為12KPa；③夾層土為15KPa。第一節(jié)沉井下沉系數(shù)驗(yàn)算：K1=7387.2/43.2×（7.2-2.5）×12=5473/4860.72=3.03
第一節(jié)沉井的下沉系數(shù)滿足安全驗(yàn)算要求。第二節(jié)沉井下沉系數(shù)驗(yàn)算：K2=12722.4/43.2×（12.6-2.5）×15=9851.44/8182.2=1.9。第二節(jié)沉井的下沉系數(shù)滿足安全驗(yàn)算要求。
4.3沉井封底后的抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。沉井封底后，整個沉井受到被排除地下水向上浮力的作用，如沉井自重不足于平衡地下水的浮力，沉井的安全性會受到影響。為此，沉井封底后應(yīng)進(jìn)行抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。
沉井外未回填土，不計(jì)井壁與側(cè)面土反摩擦力的作用，抗浮穩(wěn)定性計(jì)算公式為：
K=G/F≥1.1
式中：G——沉井自重力（kN）
F——地下水向上的浮力（kN）
驗(yàn)算條件：
沉井自重為井壁和封底混凝土重量：12722.4+3204=15926.4kN。
地下水向上浮力：由地質(zhì)勘察資料得知，驗(yàn)算浮力的地下水深度按10.8m考慮，則：F=10.8×12.7×10×10.8=14813.28kN
K=15926.4/14813.28=1.07
根據(jù)上述計(jì)算可知，沉井封底后如停止降水，沉井自重可以抵抗地下水的浮力。但沉井封底后，井外的深井降水與井內(nèi)的集水井排水任繼續(xù)進(jìn)行，直到沉井內(nèi)部結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)完成后再停止，確保施工安全。
5使用效果及結(jié)論
5.1使用效果。本沉井工程，自工程開始施工至沉井施工完畢，整個施工過程中，沉井下沉穩(wěn)定，施工過程中未出現(xiàn)沉井大幅度下沉，沉井施工完畢至上部構(gòu)筑物施工完成，沉井未出現(xiàn)明顯沉降或上浮，其附近建筑物均未受影響，效果較好。
5.2結(jié)論
?、偈┕ぶ?，沉井四周深井井點(diǎn)降水深度需嚴(yán)格驗(yàn)算，以防止開挖過程中出現(xiàn)管涌等狀況。
?、诔辆┕ぴ陂_挖過程中，需四周同時(shí)開挖，避免單獨(dú)挖一面，引起意外傾斜，同時(shí)開挖沉井時(shí)，沉降觀測隨時(shí)進(jìn)行，以控制下沉速度及下沉深度。
?、鄢辆┕ね戤呏辽喜拷Y(jié)構(gòu)施工完成中沉降觀測不能中斷，同時(shí)做好應(yīng)急措施。
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