張明明

南京大地建設(shè)(集團(tuán))股份有限公司

大體積異形構(gòu)筑物沉井施工技術(shù)

張明明

南京大地建設(shè)(集團(tuán))股份有限公司

某大體積異形構(gòu)筑物施工采用沉井施工，沉井深度達(dá)15m，場地土質(zhì)較差，且地下水豐富，給沉井施工帶來困難。

沉井異形；超深；流沙

1.工程概況

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井室，待井室混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，在井內(nèi)挖土使土體逐漸降低，沉井井室依靠自重克服其與土壁之間的摩阻力，不斷下沉直至設(shè)計標(biāo)高，然后經(jīng)就位校正后再進(jìn)行封底處理。

2.沉井施工的難點(diǎn)

工程地處長江漫灘，地下水豐富，地質(zhì)情況復(fù)雜，土體工程性質(zhì)差，存在軟弱土層，且存在流沙，對基坑土方開挖、結(jié)構(gòu)施工存在較大影響。

本構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)平面形狀不規(guī)則，呈一頭大一頭小的喇叭形；結(jié)構(gòu)高度為15.45m，沉井深度達(dá)15.15m。異形、超深等因素給沉井施工帶來很大困難。

由于本工程屬于污水處理設(shè)施，急需建成形成污水處理能力。工期緊，任務(wù)重，必須保證該構(gòu)筑物保期、保質(zhì)、安全的投入使用。

3.施工

根據(jù)本次降水目的與要求、水文地質(zhì)條件及水池的深度等條件，并對本工程水池內(nèi)的地下水的出水量進(jìn)行了估算，本次降水井工作量的布置如下：在水池外圍共布置27口降水井，降水井深25m，每井點(diǎn)間距為4m。

試運(yùn)行抽水時間控制在7天，即每口井成井結(jié)束后連續(xù)抽水7天，以檢驗單井出水質(zhì)量和出水量。正式降水運(yùn)行應(yīng)在水池下沉前7至10天進(jìn)行，根據(jù)開挖要求，潛水泵放置在井底向上0.5m，并采用自動抽水控制系統(tǒng)抽水，以保證地下水水位能及時降低到開挖面以下1m。

3.1 挖及墊層

該工程由于沉井高度15m，首先在場地開挖2～3m深基坑(視地下水位而定)，形狀似沉井外部形狀，尺寸為沉井外壁以外2m，采用機(jī)械開挖輔以人工修正配合，使基坑底部原土不會遭到破壞，機(jī)械開挖至設(shè)計坑底上200mm，剩余由人工清底完成至設(shè)計基坑底。再在基坑底部使用平板夯機(jī)對坑底進(jìn)行夯實、整平，完成后將沉井邊線、中線進(jìn)行標(biāo)記撒灰，基礎(chǔ)滿鋪500厚砂墊層，在刃角所在位置使用C15素混凝土鋪設(shè)條形的寬230cm，厚20cm的刃角墊層，沿刃角一周。

3.2 刃腳支設(shè)形式

沉井下部為刃腳，其支設(shè)方法取決于沉井的重量、施工荷載和地基承載力。常用的刃腳支設(shè)形式有墊架法、磚砌墊座和土模。根據(jù)本工程的具體施工條件分析，沉井的刃腳支設(shè)形式宜采用磚砌墊座法。磚砌墊座的作用是將上部沉井重量均勻傳遞給地基，使沉井制作過程中不會產(chǎn)生較大的不均勻沉降，防止刃腳和井身產(chǎn)生破壞性裂縫，并可使井身保持垂直。

采用磚砌墊座時，先在刃腳處鋪設(shè)砂墊層，再在其上磚砌刃角模。

3.3 沉井下沉的主要方法和措施

(1)第一節(jié)沉井制作完成后，其混凝土強(qiáng)度必須達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度等級的80%后方可進(jìn)行第二節(jié)沉井制作的準(zhǔn)備工作。

(2)井內(nèi)挖土應(yīng)根據(jù)沉井中心劃分工作面，挖土應(yīng)分層、均勻、對稱地進(jìn)行。挖土要點(diǎn)是：先從沉井中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚度為0.4～0.5m，沿刃腳周圍保留0.5～1.5m的土堤，然后再沿沉井井壁每2～3m一段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，每次削5～10cm，當(dāng)土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂時，沉井便在自重的作用下擠土下沉。

(3)井內(nèi)挖出的土方應(yīng)及時外運(yùn)，不得堆放在沉井旁，以免造成沉井偏斜或位移。如確實需要在場內(nèi)堆土，堆土地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在沉井下沉深度2倍以外的地方。

(4)沉井下沉過程中，應(yīng)安排專人進(jìn)行測量觀察。沉降觀測每8小時至少2次，刃腳標(biāo)高和位移觀測每臺班至少1次。當(dāng)沉井每次下沉穩(wěn)定后應(yīng)進(jìn)行高差和中心位移測量。每次觀測數(shù)據(jù)均須如實記錄，并按一定表式填寫，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和資料管理。

(5)沉井時，如發(fā)現(xiàn)有異常情況，應(yīng)及時分析研究，采取有效的對策措施：如摩阻力過大，應(yīng)采取減阻措施，使沉井連續(xù)下沉，避免停歇時間過長；如遇到突沉或下沉過快情況，應(yīng)采取停挖或井壁周邊多留土等止沉措施。

(6)在沉井下沉過程中，如井壁外側(cè)土體發(fā)生塌陷，應(yīng)及時采取回填措施，以減少下沉?xí)r四周土體開裂、塌陷對周圍環(huán)境造成的不利影響。

(7)為了減少沉井下沉?xí)r摩阻力和方便以后的清淤工作，在沉井外壁宜采用隨下沉隨回填砂的方法。

(8)沉井開始下沉至5m以內(nèi)的深度時，要特別注意保持沉井的水平與垂直度，否則在繼續(xù)下沉?xí)r容易發(fā)生傾斜、偏移等問題，而且糾偏也較為困難。

(9)沉井下沉近設(shè)計標(biāo)高時，井內(nèi)土體的每層開挖深度應(yīng)小于30cm，以避免沉井發(fā)生傾斜。沉井下沉至離設(shè)計底標(biāo)高10cm左右時應(yīng)停止挖土，讓沉井依靠自重下沉到位。

3.4 井內(nèi)挖土和土方吊運(yùn)方法

沉井內(nèi)的分層挖土和土方吊運(yùn)采用人工和機(jī)械相配合的方法。根據(jù)本工程的沉井施工特點(diǎn)，在沉井上口邊配備一臺5噸的W-1001履帶式起重機(jī)(也即抓斗挖機(jī))，負(fù)責(zé)機(jī)械開挖井內(nèi)中間部分的土方和將井內(nèi)土方吊運(yùn)至地面裝車外運(yùn)。井內(nèi)刃角正下方的土方以人工開挖、扦鏟為主，以此嚴(yán)格控制每層土的開挖厚度，防止超挖。井內(nèi)土體如較為干燥，可增配一臺小型(0.25m3)液壓反鏟挖掘機(jī)，在井內(nèi)進(jìn)行機(jī)械開挖，達(dá)到減少勞動力和提高工效的目的。

4.井封底的主要方法

4.1 干封底的技術(shù)措施

當(dāng)沉井下沉至距設(shè)計底標(biāo)高10cm時，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)計底標(biāo)高，再經(jīng)過2～3天的下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測在8小時內(nèi)累計下沉量不大于10mm時，即可進(jìn)行沉井封底，期間保持降水。沉井干封底的施工要點(diǎn)和主要技術(shù)措施如下述：

(1)先對井底進(jìn)行修整使其平整，再從刃腳向中心挖出放射形的排水溝，內(nèi)填卵石成為排水暗溝，并在中間部位設(shè)2～3個集水井(深1～2m)，井間用盲溝相互連通，井內(nèi)插入?600～800mm、四周帶孔眼的PE管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流匯集在井中，然后用潛水泵排出，以此保證沉井內(nèi)的地下水位始終低于基底面0.5m左右。

(2)根據(jù)設(shè)計要求，封底材料在刃腳下必須填實，混凝土墊層應(yīng)振搗密實，以保證沉井的最后穩(wěn)定。

4.2 底板澆筑的技術(shù)措施

1 當(dāng)封底混凝土養(yǎng)護(hù)2～3天后，可進(jìn)行底板鋼筋綁扎。鋼筋應(yīng)按設(shè)計要求伸入刃腳的凹槽內(nèi)。新老混凝土的接觸面應(yīng)沖刷干凈。

2 底板混凝土澆筑時，應(yīng)分層、不間斷地進(jìn)行，由四周向中間推進(jìn)，并采用振動器振搗密實。

3 底板混凝土澆筑后應(yīng)進(jìn)行自然養(yǎng)護(hù)。在養(yǎng)護(hù)期內(nèi)，應(yīng)繼續(xù)利用集水井和深井降水井進(jìn)行排水、降水。待底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%并經(jīng)抗浮驗算后，再對集水井進(jìn)行封堵處理。集水井的封堵方法是：將井內(nèi)水抽干，在套管內(nèi)迅速用干硬性的高強(qiáng)度混凝土進(jìn)行堵塞并搗實，然后上法蘭盤用螺栓擰緊，或用電焊封閉，部再用混凝土墊實搗平。