沉井施工技术在煤矿工程建设中的应用

摘要：目前，沉井施工技术和工艺在工程建设中被大量采用。本文通过介绍沉井施工在煤矿工程建设中的应用，了解了沉井施工工艺和施工作业方法，并针对施工中的常见问题提出相应的处理方法，可为类似施工条件的工程建设提供实例支撑。

关键词：沉井施工；工艺；应用

中图分类号：TE42 文献标识码：A

沉井施工法是修筑深基础和地下构筑物工程而采用的重要施工法之一。在施工中具有独特优点：埋置深度可以很大，整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工；沉井施工时对邻近建筑物影响较小。

1 煤矿工程建设中泵房概况和地质特征

煤矿泵房为半地下式钢筋混凝土筒体结构，设计内径为5m，壁厚0.65m，井深14.8m，其井顶作为泵房地面，设计标高+9.00m。井底设计标高-5.80m,用砼封底后作为泵房集水井,故该沉井既作为该泵房深基础工程的一种施工方法,又成为该泵房基础和工作集水井的永久性结构形式。根据地质勘察资料, 在1.5m深度以上分布结构松散状态的杂填土；1.5m以下是变化较大的粗砂层；而4.5m以下则出现中密-密实状态的砾砂层，是良好的沉井持力层,并且无地下障碍物，

地表面及地面3m范围内，没有管道、房屋等。

2 沉井施工

2.1 沉井施工流程

大型沉井施工技术包括井体的制作、下沉和封底等三个部分,施工流程：井体的制作包括开挖基坑、铺设垫层和承垫木、模板工程、钢筋和混凝土工程等工序；井体的下沉包括抽取承垫木、挖土下沉、降水措施、助沉措施和纠偏措施等工序；井体的封底包括排水施工时的干封底或不排水施工时的水下封底,浇筑钢筋混凝土底板等工序。2.2 井体制作

制作井体的场地应预先清理、平整和夯实,保证地基具有足够的承载力,防止在制作过程中地面发生不均匀沉降,以免井体发生沉陷、倾斜和开裂。井体的制作方法按照下沉顺序和制作场地的不同,划分为不同的类型。本工程中沉井采用地面预制，分为两节制作。第一节井壁高度 7.5m，第二节高度 5.77m，预制完成后下沉。

沉井分节预制过程中，外墙竖向钢筋不得绑扎搭接，接头必须焊接或机械连接；严格控制混凝土拌合物质量和浇筑质量，防止冷缝出现；外墙水平接茬凿毛彻底，中间留设 7cm×7cm 凹槽，并在该槽内粘贴 BW 膨胀止水橡胶条；浇筑上部墙体时严格按照规范要求进行接缝处理；对拉螺栓采用圆台螺母工艺，两端螺母孔用膨胀水泥砂浆封闭，中间螺杆设置膨胀橡胶止水环；顶管和箱涵预留洞口封堵后用高压水枪进行密闭性试验；安装支撑钢结构和人行钢梯。

2.3 井体下沉

井体下沉主要是通过从井体内用机械或人工的方法均匀取土，减小沉井内侧上的侧摩阻力和刃脚处的端承力，使井体在自重作用下逐步下沉至设计标高。下沉前井体应具有一定的强度，如分节下沉，第一节混凝土或砌体砂浆应达到设计强度的100%，其余各节达到70%即可。下沉时应先抽取承垫木或凿除热层，选择合适的下沉方法进行下沉施工。

在整个下沉施工过程中, 应始终保持刃脚周围0.5～1.0m 宽的土堤, 它可阻挡刃脚外侧砂土在动水作用下沿刃脚底涌入井内, 避免造成刃脚四周砂土的不均匀流失, 从而防止偏斜、突沉等事故发生, 保证沉井按垂直导向下沉。在沉井开始下沉和将要达到设计标高时, 周边开挖深度

2.4 沉井封底

当沉井下沉至设计标高后, 经 2d～3d 下沉已趋于稳定, 当 8h 内累计下沉量为 10mm 时即可进行沉井封底, 本沉井对封底质量要求严格, 不允许出现渗漏, 加上涌水量不大, 井底土质较密实, 故确定采取排水封底方案, 并分为两步进行。首先进行土形整理, 使之呈锅底形, 自刃脚向中心开挖放射形排水沟, 填以石子形成滤水暗沟, 在中部设2个集水井，深1 m，井间用盲沟相互连通,在井内插入内径600 mm四周带孔胀、上端焊接法兰盘的钢管，四周填以卵石或碎石，使井底的水流汇集至井内，用潜水泵排出, 使地下水位保持低于井底面 30～50cm。待C15封底混凝土浇筑完后，并达强度50 %时，抽干钢管内水取出水泵，迅速灌入干硬性混凝土C15至法兰盘口齐平，此后便可进行防水做法及1.5 m厚钢筋混凝土底板。

3 施工中的常见问题及相应的处理方法

3.1 井筒歪斜

井筒浇筑混凝土后，筒体出现歪斜现象，影响沉井下沉的垂直度控制。出现歪斜的原因有：沉井制作前未进行地基处理，筒体混凝土浇筑后产生不均匀沉降；沉井一次制作高度过大，重心过高；沉井制作质量差，刃脚不平，使刃脚失去导向功能。如井筒已歪斜，可于开始下沉时在歪斜相反方向的刃脚较高部位一侧加强挖土，在歪斜方向较低的一侧少挖土来纠正。

3.2 下沉过快

沉井下沉速度超过挖土速度，出现异常情况，施工难以控制。可采用如下应急措施：向井内灌水，减少下沉力，制止流砂的发展；向井内刃脚下填砂石，并及时纠正挖土方法。

3.3 沉井失稳

沉井封底后，沉井继续下沉或不均匀下沉，造成上部标高出现水平差，沉井出现偏斜。原因有：井底土质松软，封底前未进行处理；井底土质软硬不均，未经处理就封底，造成各部分下沉不均；封底混凝土未分格、对称、均匀浇筑，使各部分沉陷不均。处理时若沉井均匀下沉，可将沉井接高处理；若不均匀下沉，可采取在井口上端

偏心压载等措施纠正。

4 结论

沉井施工必须根据实际的工程地质资料，制定切实可行的施工技术方案；沉井施工前期工作很重要，地基要处理好，尺寸要精准，表面要光滑；沉井初沉是关键，初沉到位，纠偏便会减少；要制定各种应急预案，及时处理施工中遇到的各类问题。

参考文献

[1] 林婉华,余永贞.建筑施工手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1988.953.

[2] 武中刚.沉井施工技术在某工程技术中的应用[J].山西建筑，2005（3）.

[3] 中华人民共和国行业标准《建筑地基处理技术规范》（JGJ 79-2002），中国建筑工业出版.

姓 名 李振平

署名单位 山西乡宁焦煤集团燕家河煤业有限公司