沉井施工是在土層中修筑地下建筑物的方法之一，多用作橋梁墩臺或重型工業(yè)建筑物的深基礎(chǔ)，后來逐漸應(yīng)用到各種泵房、地下沉淀池等地下建筑物。沉井作為地下建筑使用，其單體造價(jià)較低；主體部分的混凝土在地面上灌筑，整體剛度亦較大且對鄰近建筑物的影響較明挖法小。因此在用地與環(huán)境條件受到限制的場合下，沉井法是一種較好的施工方法。
某泵站泵房采用整體式布局，即進(jìn)水閘井，格柵井，集水池及壓力出水池均在同一構(gòu)筑物內(nèi)。采用沉井法施工，沉井的外框斷面為26200mm×13100mm，壁厚600mm，沉井刃腳的底部標(biāo)高為-8.6m，廠區(qū)自然地面的平均標(biāo)高為+3.2m，沉井全高12m。沉井上部為一般的設(shè)備基礎(chǔ)，下部采取鋼筋混凝土底板封底，其上設(shè)置素混凝土加重層。混凝土采用S6、C20的抗?jié)B混凝土，素混凝土墊層采用C15。
由于此沉井埋深較深，且與周邊構(gòu)筑物距離較小，不適合采用常規(guī)的基礎(chǔ)大開挖方式施工，故采用沉井法施工。
一、沉井法施工概述
沉井法又稱沉箱鑿井法，在不穩(wěn)定含水地層掘進(jìn)豎井時(shí)，在設(shè)計(jì)的井筒位置上預(yù)先制作一段井筒，井筒下端有刃腳，借井筒自重或略施外力使之下沉，將井筒內(nèi)的土方挖掘出的施工方法。挖掘與下沉交相進(jìn)行，直到下沉至設(shè)計(jì)地層。沉井法廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔的基礎(chǔ)以及水泵房、地下油庫、水池豎井等深井構(gòu)筑物和盾構(gòu)或頂管的施工。其應(yīng)用歷史可以追溯到19世紀(jì)，1839年法國創(chuàng)造了壓氣沉井法，因下沉深度有限，并有損工人健康，到20世紀(jì)50年代漸被淘汰。1894年德國創(chuàng)造了淹水沉井法。1944年日本向沉井壁后施放壓縮空氣，減少井壁與土層的摩擦阻力獲得成功。1952年匈牙利和瑞士創(chuàng)造了觸變泥漿液體減阻的新方法。中國于1958年創(chuàng)造了震動沉井法；1969年起采用壁后泥漿淹水沉井，建成了30多個井筒，最深井達(dá)192.5m。
沉井法一般適用于以下的情況：
1.天然含水量的土壤中，構(gòu)筑物埋設(shè)深度很大，用開挖法在經(jīng)濟(jì)上不合算時(shí)；
2.地下水位高，土質(zhì)松軟，采用開挖法，難以解決流砂情況時(shí)；
3.土壤滲透系數(shù)大（如砂礫層），開挖后排水量大，施工困難時(shí)；
4.有水地區(qū)采用筑島沉井方法有利時(shí)；
5.附近有建筑物，不允許采用敞口開挖法時(shí)。
二、沉井施工過程
一般情況下，沉井施工流程為：平整場地，測量放線→開挖基坑→鋪設(shè)石屑墊層、墊木→拼裝刃腳立內(nèi)模→立外模→綁扎池壁鋼筋→澆注底節(jié)砼及養(yǎng)生→抽墊木→下沉→分節(jié)澆筑砼至設(shè)計(jì)標(biāo)高→基底清理→綁扎池壁鋼筋→澆注底板砼→綁扎內(nèi)隔墻鋼筋→澆注內(nèi)隔墻砼。
在上述泵站的施工過程中，將采用在石屑上澆筑墊層以取代墊木的方式對沉井進(jìn)行鋪墊，然后在其上制作井筒。
1.沉井制作
沉井分節(jié)設(shè)置：沉井的分節(jié)設(shè)置應(yīng)視下沉進(jìn)度、開挖方法、土質(zhì)性質(zhì)、沉井的平面尺寸和沉井深度作全面分析而定。第一節(jié)沉井的最小高度，以在拆除墊木時(shí)沉井能抵抗縱向破裂為標(biāo)準(zhǔn)，如沉井底節(jié)下為松軟土?xí)r，則其第一節(jié)（即底節(jié)）的最大高度不得大于0.8B，B為沉井寬度。其次各節(jié)應(yīng)盡可能作高。
沉井下沉中，井頂高度（分節(jié)）應(yīng)適合挖土起重機(jī)械工作的要求。對于土法設(shè)備，一般不宜高于5米。對于較好的設(shè)備，井高可增至10米，若沉井總高在7米以內(nèi)，地基良好時(shí)，可一次灌注，但應(yīng)注意初期下沉的正位工作。
根據(jù)本泵站工程實(shí)際情況進(jìn)行了分析，計(jì)劃將沉井分節(jié)設(shè)置成三段。第一段高度為3m，將沉井刃腳制作完成；第二段為6m，本段完成后開始下沉，直至沉井到位；第三段為3m，將泵站構(gòu)筑物池壁全部澆注完成。
2.沉井下沉
沉井下沉主要是通過從沉井內(nèi)用機(jī)械配合人工的辦法均勻取土，消除或減小沉井內(nèi)側(cè)土的摩阻力及刃腳下的正面阻力，有時(shí)也同時(shí)采取減小井壁外側(cè)土的摩阻力辦法，使沉井依靠自身的重量逐漸地從地面沉入地下。
本工程沉井下沉的施工方法為：機(jī)械抓土人工配合下沉和用水力機(jī)械下沉。沉井制作完成后先采用機(jī)械抓土人工配合下沉方法下沉3米左右，屆時(shí)沉井的位置已經(jīng)被四周包圍的土層固定后，然后采用水力機(jī)械下沉，直至沉井到設(shè)計(jì)高度。
3.沉井封底
3.1當(dāng)沉井下沉至距設(shè)計(jì)底標(biāo)高10cm時(shí)，應(yīng)停止井內(nèi)挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近設(shè)計(jì)底標(biāo)高，再經(jīng)2～3d下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測在8h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10mm，即可進(jìn)行封底。
3.2封底前應(yīng)先將刃腳處新舊混凝土接觸面沖洗干凈或打毛，對井底進(jìn)行修整使之成鍋底形，由刃腳向中心挖放射形排水溝，填以卵石作成濾水盲溝，在中部設(shè)2～3個集水井與盲溝連通，使井底地下水匯集于集水井中用潛水泵排出，保持水位低于基底面0.3m以下。
3.3封底按照圖紙鋪設(shè)碎石層，再在其上澆一層混凝土墊層，在刃腳下切實(shí)填嚴(yán)，振搗密實(shí)，以保證沉井的最后穩(wěn)定，達(dá)到50%強(qiáng)度后，綁鋼筋，兩端伸入刃腳或凹槽內(nèi)，澆筑底板混凝土。
3.4混凝土澆筑應(yīng)在整個沉井面積上分層、不間斷地進(jìn)行，由四周向中央推進(jìn)，并用振動器搗實(shí)，當(dāng)井內(nèi)有隔墻時(shí)，應(yīng)前后左右對稱地逐孔澆筑。
3.5混凝土養(yǎng)護(hù)期間應(yīng)繼續(xù)抽水，待底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后，對集水井逐個停止抽水，逐個封堵。封堵方法是將集水井中水抽干，在套管內(nèi)迅速用干硬性混凝土填塞并搗實(shí)，然后上法蘭盤用螺栓擰緊或四周焊接封閉，上部用混凝土墊實(shí)搗平。
三、沉井施工中的注意事項(xiàng)及鋪墊方法的改進(jìn)
1.沉井施工中的注意事項(xiàng)
沉井制作的關(guān)鍵在于保證下降過程中的穩(wěn)定性。施工過程中可能遇到井壁裂縫、井身歪斜、下沉太快、下沉太慢和下沉遇流砂等問題，在施工過程中要對這些可能出現(xiàn)的問題做出謹(jǐn)慎的預(yù)測，并在施工過程中注意預(yù)防，準(zhǔn)備好必要的補(bǔ)救措施，以保證施工過程的順利進(jìn)行。
2.沉井中墊木鋪墊
一般情況下使用墊木進(jìn)行鋪墊，但是一般出現(xiàn)井壁裂縫時(shí)，其主要是由于沉井墊木設(shè)置不當(dāng)、布置不均勻、間距過大或沉井墊木未對稱拔除，導(dǎo)致井壁內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力而出現(xiàn)裂紋。所以如果使用墊木，應(yīng)注意刃腳處墊木設(shè)置合適，使地基受力均勻，墊木間距應(yīng)計(jì)算求得，跨中與支點(diǎn)的拉應(yīng)力應(yīng)當(dāng)相等，而且沉井墊木應(yīng)分區(qū)、分組、對稱、同步拔除。
3.沉井鋪墊方法的改進(jìn)
相對于沉井的常規(guī)施工方法而言，本工程將使用的較先進(jìn)的鋪墊方法，不再使用墊木，而是以混凝土澆筑進(jìn)行鋪墊。這一方法已在許多的沉井工程中成功地應(yīng)用，并取得了良好的效果。這不僅節(jié)省了大量的木材，而且避免了因墊木設(shè)置不當(dāng)造成的井壁裂縫和井身歪斜等不良后果。
使用混凝土墊層代替墊木的沉井施工過程。
在平整場地、測量放線、開挖基坑后，在基坑內(nèi)鋪墊15cm厚的石屑，振壓密實(shí)。然后在其上支設(shè)模板，澆筑10cm厚的混凝土墊層，并在墊層中刃腳的邊界線處放置木模板隔開。在混凝土墊層的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，進(jìn)行拼裝刃腳、立內(nèi)模、綁扎池壁鋼筋、立外模，澆筑。
在刃腳達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，抽取支架。此時(shí)由于刃腳邊線對混凝土墊層的剪切力增大，混凝土底板沿刃腳邊線斷裂，實(shí)現(xiàn)刃腳帶動正下方的墊層下沉，其余墊層與之分離并清除。
這種沉井墊層的制作方法，不僅省去了大量的木材，而且提高了沉井下沉的穩(wěn)定性，在很大程度上簡化了沉井施工的過程，提高了施工效率。在地質(zhì)條件等實(shí)際情況允許的情況下，非常值得推廣。
四、結(jié)語
本文對某泵站應(yīng)用沉井技術(shù)進(jìn)行施工的情況作了介紹，對其中可能遇到的問題作了分析，并提出了一種較先進(jìn)的墊層制作方法，對沉井施工具有一定的借鑒和指導(dǎo)意義。
成功提示
錯誤提示
警告提示
評論 （0）