论逆作沉井技术在土建基坑工程的运用

摘要：本文提出沉井逆作法作为地下基坑工程施工的一种新技术、新思路，对特定的具体的土木工程建设项目投资总额影响达到１０％－２０％左右，能加快工程建设速度，减少资金成本，有广泛的推广应用价值，将会带来巨大的社会经济效益。

关键词：沉井逆作施工 地下基坑工程 沉井可控下沉法

Abstract: this article proposes top down as underground excavation engineering open caisson construction of a kind of new technology, new way of thinking, to certain specific civil engineering construction project total investment at 10%-20% influence can speed up the construction speed and reduce the cost of capital, with extensive application value, will bring great social and economic benefits.

Keywords: open caisson construction of underground excavation engineering of the top-down controlled method of open caisson sinking

中图分类号：TV551.4文献标识码：A 文章编号：

沉井法施工是先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构的一种地下工程施工形式。沉井法为一种特种结构或特殊的施工方法，运用在工程上至少有数百年以上的历史了，当初主要是为了建造桥梁的桥墩基础而发展起来的，如我国在建的泰州长江桥墩采用沉井施工。沉井结构及施工方法扩展应用到建筑工程地下空间的开发，建筑结构的深基础，以及基坑支护方法等各方面，是近二十年内发展起来的一种技术工艺。

土建工程沉井逆作施工工艺是将一般建筑物地下室结构在地面基本制作完毕，楼板上预留出土孔洞，形成沉井结构；依靠结构自身的空间支撑力替代一般的基坑支护结构功能，沉井结构后下沉到位，最后完成建筑物的基础结构及地下室结构的所有施工。

沉井逆作施工工艺的施工设计可以大量的减少地基处理工程量；可以更轻易地灵活选择一次制作一次下沉或多次制作多次下沉的方案；可以更轻易地灵活选择排水下沉或不排水下沉实施方案。同时，沉井的施工还可以引入动态逆作法理念，沉井结构下沉与上部结构施工将同时进行。它可以引入小流水节拍的理念，沉井结构的多次制作过程与多次下沉作业过程交叉进行或平行进行；沉井的施工设计可以在沉井结构顶部大量布置一般的各种土方开挖机械，实现连续开挖出土作业，提高效率加快施工速度，改变传统的土方开挖施工设计方案。这种施工方法可以更普遍地推广预应力技术在地面制作沉井，发挥沉井结构井壁自防水的优势，同时更有效地控制沉井及基坑工程在施工阶段时土层变形及施工安全；同时，它还适用于高精度定位的、高质量结构体型与表面要求的沉井结构，可以使沉井项目施工得到更快的制作速度与下沉速度，大幅度缩减工期。目前我国最大面积的沉井仅为上海已施工的3700平方米，南京已施工的4002平方米。

目前行业内提出了一种新的沉井施工工艺――“沉井可控下沉法基坑施工”，即先将建筑物地下室结构在地面基本制作完毕，地下室楼板不浇筑，相当于一个沉井结构，然后在井内开挖出土且利用已施工的桩基础的稳定性、可控性，并利用辅助的机械设备（如千斤顶等）精确控制沉井结构沉入地下。沉井可控下沉法是对传统沉井施工技术的一种突破，对沉井逆作工艺的推广起了有利推动作用。

“沉井可控下沉法”中，沉井结构平稳准确沉入地下的方法和原理如下：

沉井结构的准备。针对具体的地下工程结构，一般可按地下室外侧壁平面形状设计沉井尺寸，工程前期先施工PHC桩和必要的止水措施（如止水帷幕等），沉井结构井壁均由PHC桩支撑，沉井内部竖向结构可施工设计选定的桩，在地面完成沉井井壁施工和沉井水平支撑结构施工、以及沉井内竖向支撑结构施工。

沉井结构的下沉。沉井的受力支撑点借助于千斤顶支撑于PHC桩之上，利用沉井结构受力支撑点――千斤顶――PHC桩之间相互交换荷载传递路经的方法，并利用千斤顶及垫块等的高度可调性能，精确地控制沉井平稳下沉。从而避免了传统沉井施工中的突沉、超沉、中心偏移、井内涌土、结构变形断裂等问题。

如图1所示，向地下打入桩基，在桩基顶上设置千斤顶，在千斤顶上制作沉井结构。其中井内桩千斤顶直接顶住底层梁底或柱底，而井外桩千斤顶借助于垫块顶住井壁外牛腿底。将基桩和千斤顶分为两批。操作步骤如下：①操作全部千斤顶缩短，引导沉井结构下沉，此时全部千斤顶呈缩短状态。②井内挖土一层，应大于等于千斤顶的行程。③操作第一批千斤顶微量缩短，脱离荷载；井外千斤顶之上抽出一块垫块，千斤顶即恢复伸长顶紧；井内千斤顶之下截除一段基桩，千斤顶恢复伸长顶紧。④操作第二批千斤顶微量缩短，脱离荷载；井外千斤顶之上抽出一块垫块，千斤顶即恢复伸长顶紧，井内千斤顶之下截除一段基桩，千斤顶恢复伸长顶紧，此时全部千斤顶呈伸长状态。⑤不断重复上述步骤（①～④），引导沉井不断下沉，达到设计标高。⑥分批次拆除千斤顶并浇筑混凝土承台，直到全部完成。沉井结构永久性定位，下沉结束。

沉井结构的完工。沉井下沉到需要标高，分段分期拆除千斤顶等辅助设备，然后补做基础承台和地下室楼板结构，完成整个地下室结构体系。可利用沉井结构的受力稳定性，引入动态逆作法理念，同时进行上部主体的结构施工，加快上部主体的施工进度。 以可控下沉技术为核心的沉井逆作施工工艺如此独特，工期与成本优势如此明显，势必将取代一般基坑基护技术方案。这种可应用于基坑工程的新技术对特定的具体的土木工程建设项目投资总额影响将达到10%-20%左右。此项技术可以直接取消一般工程基坑支护的费用，可加快工程建设速度，减少资金成本；减少安全与质量事故，降低风险支出；减少工程资金总量需求，滞后资金投入的时间点；能够充分利用土地资源，提高城市地下空间的开发利用率；能够促使项目的提前投产，提前增加盈利收入；能够缩短房地产地上单体开发建设时间，减少前期资金投入，提前进行房地产开发销售。

据估算，广东省每年基坑工程造价约为300亿元，全国每年超过3000亿元。基坑工程若能够安全、快速地完成施工，对全社会建设项目投资总额的削减量将可能超过1万亿元。因此，沉井法的大范围广泛应用，间接为全社会节约1万亿元的投资，将会带来巨大的社会经济效益。 如果利用沉井法替代一般的基坑工程技术方案，将直接减少工程建设资金，提前实现工程项目的财务收益，极大地降低建设项目的财务成本，节约工程项目总额，能提高资金投入产出比，这将会受到投资业主和施工企业的欢迎。另外，沉井可控下沉法有利于节材降耗、节能减排、节约时间、节约土地、节约资金，有利于减少事故、关爱生命、保护环境、净化地下空间，从而实现可持续发展。同时，沉井法对特定土木工程建设项目的投资总额削减量将达到10%-25%左右。它能够降低房地产项目的建造成本与资金成本，为促进房价回落和快速发展等拓展了新的空间。 全国每年的基坑支护工程总额超过3000亿元，含有1800亿元的建材消耗。其中，消耗钢材1500万吨、水泥5000万吨、混凝土3.5亿吨，以及超过2000亿吨公里的社会运输能力。其最终碳消耗超过2000万吨标准煤，并产生超过8000万吨的二氧化碳等温室气体排放量。由于采用沉井法施工能够节省土地，大量节省钢筋水泥等原材，是节能减排的更好体现，所以它将为我国的低碳经济作出贡献。

[参考文献]

[1]丁慈鑫：《沉井可控下沉法实施例》施工技术2011年第10期

[2]武斌、周峰：《浅释沉井施工工艺》城市建设理论研究 2012年第3期

[3]孙树林、、井昆：《流塑状淤泥中大型泵房沉井施工新法》中国给水排水 2000年第16期