沉井下沉施工工艺总结

摘要：主要介绍广东珠海LNG一期工程海水取水口工程海水泵房沉井下沉施工工艺和技术措施，重点介排水与不排水法下沉工艺。

关键词：海水泵房；沉井下沉；排水与不排水法下沉。

Abstract: Introduces Zhuhai, Guangdong LNG project the seawater intakes engineering Seawater Pump House sinking construction technology and technical measures focus on referral drained and untrained law sinking craft.

Keywords: sea water pumping station; Sinking; drained and untrained law sinking.

中图分类号：G353.12 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1.工程概况

取海水泵房地下结构采用沉井基础，沉井外包尺寸长L=51.4m，宽B=29.2m，沉井结构高度H=13.3m，终沉后沉井顶面高出施工地面300mm。施工方法采用排水下沉和不排水下沉相结合的施工工艺。

图1-1沉井下沉前示意图

图1-2沉井下沉至设计标高示意图

2.施工工艺介绍

2.1 排水下沉施工

排水下沉工艺系使用高压水(水泵出口压力宜大于1.2MPa)通过水枪将土体破碎并与水枪的出水混和成一定浓度的泥浆，然后由水力吸泥机或泥浆泵经由输泥管路吸排出沉井井送至泥浆沉淀池中，从而使沉井逐步下沉到位。

该工艺无振动、无污染，对环境影响较小。具有技术先进、经济合理、操作简便，劳动强度低、施工安全可靠、下沉质量容易控制等优点。

2.1.1 水力开挖机组的组成及性能

排水下沉所用的设备主要由6吋泥浆泵、高压泵、输泥管以及尼龙管组成。6吋泥浆泵型号为NL125-20，功率为22KW，出土水混合物为180m3/小时（土水混合物中含土量一般为6%~12%左右，即出土量为16m3/h），扬程为18米；高压泵功率为15KW，扬程为65米，出水量为80m3/小时；输泥管直径为250mm。

2.1.2 排水下沉工艺流程

图2-1排水下沉工艺流程图

2.1.3排水下沉施工简述

在整个沉井下沉过程中，取土顺序是由内向外(AD)，每层挖土厚0.4～0.5m，在刃脚处留1～1.5m台阶，然后再沿沉井壁，每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5～10cm，当土层经不住刃脚的挤压，而破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。

在下沉的过程中要随时跟踪观察沉井的动态，用数据来指导下沉，一遇到倾斜要及时纠偏，当沉井下沉至设计标高2m时，即终沉阶段，要控制下沉速度，不可过快，取土顺序见下图：

图2-2水力开挖机组取土工作顺序图

3. 不排水下沉施工

3.1 工艺原理

导管式潜水泥浆泵在沉井不排水下沉中调节泥浆泵水下深度，利用泥浆泵的吸程和扬程，通过特制的导管吸头以自身的重力将土体破碎与水混和成一定浓度的泥浆，然后由潜水泥浆泵经由输泥管路吸排出沉井送至指定位置。

潜水泥浆泵（导管）水平方向通过控制浮体四角处绳索来移动 ，垂直方向通过升降浮体与潜水泥浆泵连接小型起吊机（升降杆）来控制，以水平和垂直方向相结合能很简便的移动潜水泥浆泵（导管）到指定位置，使沉井均匀、对称下沉。

3.2 不排水下沉的特点：

沉井不排水下沉时，阻碍下沉的力主要有三种：与周围土体的侧壁摩擦力，沉井内部水体的浮力，沉井底部土体的端阻力。

主要是用导管式潜水泥浆泵，将潜水泥浆泵悬浮于水下，通过调节潜水泥浆泵水下深度，让泥浆泵发挥到最大功率，通过特制的导管吸头在水中自身重力进行排泥工作，遇到较复杂土质可在潜水泥浆泵导管吸头下口处安装高压水枪或在导管处安装小型振动器，从而通过冲力破坏土表达到吸泥目的，从而使沉井按设计要求下沉。

3.3 工艺流程

图2-3不排水法沉井施工流程

3.4 主要施工设备

导管式潜水泥浆泵工作主要是潜水泥浆泵，配置供水、供电、输送管路、排放泥浆管路、泥浆沉淀池和助沉设施等部分，有机地组合成一个系统。

图2-4潜水吸泥泵组示意图

3.5 下沉补水方法

由于不排水下沉吸泥机吸泥耗水量大，要及时补水保持沉井内外水位平衡，才能保证不发生井底返砂。为了保持沉井内水位的平衡，利用设在沉井边的泥浆池里的水，由高压泵站供水，往沉井内注水。

3.6 终沉施工

根据地质资料，沉井刃脚终沉落脚在粉土~粉质粘土上，该层土质密实，采用普通的潜水泥浆泵可能效果不佳，即使有一定效果，那么吸深就会较大，地基持力层将受到破坏，因此，可在锥形管端头固定一个振动器通过振动原理，把表层土破坏，再由泥浆泵吸浆的工作原理把土从井内吸出。为确保施工质量，拟计划将沉井终沉取土吸泥与沉井清基结合进行。

3.7 导管式潜水泥浆泵法的特点

3.7.1沉井下沉施工中泥浆泵排土是既可靠又高效、安全的出土方式，适用于任何平面尺寸的大中小型沉井工程。

3.7.2泥浆泵破土排泥设施构造、操作简单，不易损坏，容易修复。

3.7.3能适各类土质的地层情况，特别是在有环境保护要求的条件下，本方法能成功地减少地表沉降量，并能有效地控制下沉对相邻建筑物产生的影响。

3.7.4能在作业面上直接控制水下吸泥工作，避免了水下作业的不足。

3.7.5潜水泥浆泵沉井用浮体作起吊设施，浮体借助水的浮力浮于水面上，除土下沉时潜水泥浆泵在水中悬挂于浮体上移动方便。

3.7.6不排水下沉中潜水泥浆泵相对其他设备更节能环保高效。

3.7.7潜水泥浆泵可以很灵活的调节潜水泥浆泵在水下深度，让潜水泥浆泵发挥到最大功效，导管可以移动到沉井任何角落，充分利用能源；

3.7.8导管式潜水泥浆泵与空气吸泥机和钻吸机组相比使用方便更节能环保。

潜水泥浆泵经实践，显示了它的优越性是一种节能环保、简易方便除土设备，为不排水沉井施工提供了一种工效高、速度快、成本投入低的新方法。在不排水条件下，避免了沉井开挖面与地下水位的水头差，防止了下沉过程中的流砂、涌土、塌方等现象，能有效控制沉井周围环境的地表沉降。本工法适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质 粘土、粉土等软土地基中的不排水沉井施工。

4. 结束语

沉井下沉是海水取水工程的重点和难点，海水取水口工程地质情况较为复杂，海水泵房结构为大体积框架式结构，沉井下沉施工过程中遇到了很多的问题，也积累了宝贵的施工经验，沉井下沉的质量、安全、进度、成本均处于受控状态并且最终必将顺利完成施工，为海水取水口工程的全面完工奠定基础。

参考文献：

《沉井施工工艺标准》(GBZ-0110)

《港口及航道护岸工程设计与施工规范》（JTJ300-2000）

作者简历：

白景强（1981），男，辽宁大连，大学本科，工程师，港口航道与海岸工程。