苏南长江边复杂土质下沉井的下沉技术

摘要：本文以中信集团江阴合金材料有限公司高速线材旋流池沉井工程为例，对高压水冲土、泥浆泵排浆法、汽车吊吊土下沉法等沉井下沉技术进行分析，经实践证实所采用的方案经济可行，可为今后同类地质条件沉井的下沉施工提供参考。

关键词：复杂土质；下沉井；下沉技术

前言

本工程原设计为水下封底沉井法施工，因为沉井的位置距离西侧的白曲港河道堤岸38米左右，恐怕降水会对堤岸造成裂缝或坍塌。本公司在组织多方专家共同会商后，达成以下施工方案：为排水条件下干封底，为了防止降水对堤岸的影响，在沉井西侧20米设两排26米深60米长的深层搅拌桩，深层搅拌桩外侧设5口24米深回灌井，间距15米。

1.工程概况

中信集团江阴合金材料有限公司高速线材旋流池沉井工程离长江边58米左右，深度为22米，设计沉井内径18米，墙壁厚1~1.2米，沉井墙壁和底板采用C30P8抗渗砼1.3米厚，封底砼为C30普通砼，平均厚度4米，沉井内无隔墙，沉井制作高度为21.7米，分四段制作，全部完成后回填，开始下沉，沉井自2012年5月15日开工，制作35天，下沉55天，在沉井制作过程中，未发生突沉现象，下沉过程中未发生周围大量土方坍塌，影响江堤的现象，成功封底。

2.本工程的特点和难点

（1）距离江堤太近，在下沉的过程中，不能影响江堤的安全，与长江河道内的承压水联通，容易产生管涌现象，使得沉井封底难度加大。

（2）沉井埋深达到22m，穿过不同土层，主要有4层淤泥质粉土层，土体承载力特征值80KPa，5层粉质粘土层，土体承载力特征值170KPa，6层粉质粘土层，土体承载力特征值270KPa。土质可塑状态变化大，干强度差别数倍。对下沉中设备的选择带来很大的难度

苏南地区常规沉井的下沉均采用高压水切土，泥浆泵排土的方法。然而纯水型高压水射流切割仅适合于切割材质较软的材料，并且起始切割临界压力与被切割材料的抗拉强度有关。另外，水射流的切割能力还与材料的硬度有关，在其他条件不变的情况下，随着被切割材料硬度的增大，高压水射流的切割能力逐渐下降。由于本沉井的下部土质较硬，高压水无法进行切割，经本工程讨论小组探讨，决定改用挖机挖土。下图为高线旋流池土层剖面图：

图1 高线旋流池土层剖面图

（3）沉井下沉验算。沉井下沉时，必须克服进壁与土之间的摩阻力和地基土对刃脚的反力。地下水位较高时还必须克服水对沉井的浮力。如图 2 所示，G ≥ 1.15～1.25(2T+2R+B)，B 为沉井壁排出的水量，1.15～1.25 为下沉系数 K，一般应不小于下沉系数,否则下沉困难，需采取加载等措施。

沉系数的验算一般有两种计算方法：一种是假定摩擦阻力，随土深而加大，并且在 5m深时达到最大值，5m 以下时，保持常值。另一种是假定摩阻力随土深而增大，在刃脚处达到最大值。

3.主要施工技术

3.1土方工程

3.1.1选用深井降水

由于本工程设计底标高达－21.395，地下常水位为±0～-2.00，施工方法为排水条件下干封底，地下土层为粉土或粉土夹砂土，故选用深井降水。设8口，井深为24米，辅以轻型井点降水（见附图-2），设泵持续抽水。要求深井降水必须等底板砼浇筑完毕后14天，方可拆除。下沉途中，视降水情况考虑增设深井或轻型井点。

3.1.2土方开挖

（1）-5.00以上沉井制作基坑采用挖掘机进行大开挖。要求挖土途中，派人清理修坡。施工人员严格控制边坡坡度，观察边坡异常。

（2）-5.00以下井内土方采用水力机械冲土。利用高压水流冲刷粉土层，形成泥浆，由集水坑用水力吸泥机抽至地面指定场地沉淀。

（3）制作基坑边坡应符合要求，边坡上口四围设置安全围栏，并严禁堆土或码放大量施工用料，确保边坡稳定。

（4）基坑内人员上下，应设专用梯子，材料上下利用塔式起重机。

3.1.3土方回填

沉井先施工至－13.500米，混凝土浇筑完毕后，拆除外架子和外模，进行回填土。回填土必须符合设计和规范要求，在沉井壁外3米范围回填高度要高出自然地面500～1000㎜，并分层碾压密实。

3.2模板工程

3.2.1模板安装

（1）本工程沉井均采用木模支设，Ф48*3.5钢管、对拉螺栓加固。模板自身应具有足够的强度、刚度和稳定性。拆除再用的模板，必须清理干净，并涂刷隔离剂。

（2）刃脚及增加的十字梁底模下要求按设计及方案铺垫砂子，以增加承载力。并按@200mm搁置Ｌ＝2.0米长100*50方木，以增加底模刚度和承载面积。

（3）沉井壁模板要求逐层安装、逐层加固，以防倾覆伤人。

（4）沉井模板先施工至－13.500米，混凝土浇筑完毕后，拆除外架子和外模，进行回填土。然后施工－13.500以上模板，浇筑混凝土。

（5）跨度超过４米的梁板，其底模需按规范要求１‰～３‰起拱。

（6）外架采用双排架，内架采用满堂架。

（7）加固用对拉螺栓，沉井壁采用防水型对拉螺栓，其他为普通型。（详见施工方案图－03）

（8）砼浇筑前，通知监理验收合格批准后，方可进行下道工序。

3.2.2模板拆除

沉井施工至－13.500时，拆除内外模，回填土方，以防止上部施工荷载过大，刃脚踏面承载力不够而下沉。沉井全部制作完毕后，拆除内外模及架子，并清理干净等待下沉。模板拆除时，侧模要求在砼强度保证其表面及棱角不因拆模而损坏时，方可拆模。

3.3钢筋工程

3.3.1原材料

进场材料的外观、规格、型号、级别、性能等，应符合设计规范要求。并应附有质保书和合格证；进场材料必须按规定进行取样复检；抽检合格并报监理批准后，方可使用；钢筋的规格、型号、级别、性能等需作变更时，应办理相关的变更文件。

3.3.2钢筋加工

（1）钢筋在现场加工场集中加工，要求加工前按图纸和规范进行放样下料，并按下料表加工成半成品，分规格和批次堆放，并挂牌标识。

（2）钢筋接头竖向Ф25采用镦粗直螺纹套筒连接，其余采用闪光对焊接头、电渣压力焊接头或绑扎搭接。

3.3.3钢筋安装

钢筋安装应符合设计要求和规范规定。接头位置按设计要求留设，无要求时，应设置在受力最小处；接头至弯起点的距离应大于10d，同一纵向受力钢筋不宜设置两个或多个接头；设置在同一构件内的接头应按设计和规范要求相互错开。纵向钢筋同一连接区段内，其机械连接或焊接接头百分率应符合设计要求；钢筋焊接与机械连接接头，应进行外观和冷弯、拉伸等试验，合格并报监理批准后方可施工；基础等采用双层钢筋网时，上下层间应设置牢固可靠的支撑。平台板的上层钢筋下也应设置钢筋马凳支撑；梁中纵向受力钢筋采用双排或多排时，层间应采用≥Ф25的钢筋头垫开；钢筋安装完毕，需经监理检查验收，合格并批准后，方可进行下道工序。

3.4混凝土工程

3.4.1原材料

本工程混凝土全部采用外购商品混凝土；砂、石、水泥、外加剂等原材料必须有合格证和质保书；钢筋砼中的外加剂不得掺有氯盐。

3.4.2砼浇筑

（1）浇筑砼前，全部的模板、钢筋应清理干净，不得有积水、锯沫、施工碎屑和其他附着物，并经业主或监理验收批准后方可浇筑。

（2）砼浇筑需连续进行。当必须间歇时，时间不宜太长，应在前层砼初凝前，将次层砼施工完毕。

（3）振捣砼时，严禁碰触模板、预埋件等。

（4）当必须留设施工缝时，施工缝应留设在结构受剪力较小且便于施工的部位。

（5）浇筑混凝土时尤其要注意分层环形浇筑，每层厚度不得超过500mm，且必须安排专人监护、测量沉井的垂直度，以免因混凝土自重不均匀而引起沉井倾斜、突沉、颠覆。

3.4.3混凝土养护

对已浇筑完的砼，在浇筑完毕12h，应加以覆盖养护，养护时间不得少于7d，添加外加剂的砼的养护时间不得少于14d。在已浇筑的砼强度未达到1.2N/mm2以前，不得在其上踩踏或安装模板及支架。

4.结语

根据本工程的特点，为了保证江堤的安全，本工程讨论小组通过对本项目周边情况的熟悉与探讨，结合以往在同地区沉井的下沉经验，采用高压水冲土，泥浆泵排浆法将沉井下沉到-18m左右，再换成小挖机挖土，汽车吊吊土下沉法，将沉井下沉到位，顺利封底。这些施工方法在本工程实践取得了良好效果，保证了沉井下沉达到设计要求的质量标准。

参考文献：

[1]何江华,沉井施工中常见问题及解决方法[J],施工技术,2005(05).

[2]沉井施工工艺标准(GBZ-0110).