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摘要：本文以某自来水厂工程实例为背景，针对本项目淤泥质粘土层较厚，提出了如何做好旋喷加固、劈裂注浆等地基加固、沉井施工具体的施工措施及注意事项， 以探求一种复杂环境下的沉井施工技术，希望能够给类似工程项目提供一些参考。
关键词：复杂地质情况，沉井施工，不排水法下沉
1工程概况
自来水厂工程主要结构工程为一座取水泵房（30万m?/d， 其中设备近期15万m?/d），其结构设计合理使用年限为50年，结构环境类别为a类，结构抗震设防烈度为6度，抗震设防分类乙类，按7度采取抗震措施，结构抗震等级为三级。
取水泵房下部结构采用沉井，外部尺寸为48.24m×28.2m，沉井顶高程为黄海高程7.56m，刃脚底高程为黄海高程-8.8m，沉井底板高程为黄海高程-4.8m；沉井刃脚及底部框架基础下均进行旋喷加固处理，旋喷加固范围以内采用劈裂注浆加固处理。设计沉井采用封闭结构，框架梁支撑，原则上采用不排水下沉、水下封底施工。沉井混凝土采用C30，抗渗等级为S6。
2施工难点分析
根据勘察单位编制的勘察报告中显示，沉井施工处原地面高程为6.00m （黄海高程系），上层为耕土、粉质粘土层，座落在淤泥质粘土层，且淤泥质粘土层较厚，在设计中已考虑在沉井刃脚及底部框架基础下均进行旋喷加固处理，旋喷加固范围以内采用劈裂注浆加固处理。
根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。主要因素有：由于②、③层土质较软弱且③层有一层滞水，对工程施工影响较大，在沉井下沉至该层时可能会产生突沉或倾斜现象，需密切注意沉井穿越该层时的情况。坑底的④层中砂层，渗透性较大，易产生流沙。在沉井下沉接近设计标高时，防止突沉现象发生，应尽可能减少对井底土体的扰动。
沉井总高度为16.36m，即沉井下沉后的刃脚黄海高程为-8.8m，去除基坑以上沉井高度3.56m，则需降水12.36m。根据地质报告显示，沉井下沉方法最终采用干湿挖土结合办法下沉，并采用水下封底施工。
3基础施工
3.1沉井基坑开挖
土方开挖采用机械施工（一台1m3履带式反铲挖土机），配合人工进行边放坡边修整和基底土修整，多台挖机进行翻挖至堆土场地。施工准备→基坑定位→基坑下方挖土→人工修整坑底→排水沟、集水井施工→下道工序施工。基坑开挖深度自然地面以下1.5米，开挖时，测量组现场放线定出开挖范围，并放一定边坡，确保土层稳定。当开挖至设计底标高以上20cm时，即进行人工辅助清基，确保沉井持力层土质不受扰动，在达到设计标高后请监理工程师现场验收合格后方可进入下道工序。
3.2旋喷地基加固施工
由于沉井下沉后座落在淤泥質粘土层，设计考虑在沉井刃脚底进行旋喷加固，根据旋喷地基加固加固地基的工艺原理，并结合沉井处土层情况和设计要求，选用二重管法进行旋喷地基加固。
二重管法是使用双通道的二重注浆管，当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体，即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20左右压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.7Mpa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出，在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。
3.3劈裂注浆加固施工
除了考虑在沉井刃脚底进行旋喷加固外，我们还对旋喷加固范围以外的沉井底板座落层进行劈裂注浆加固，改变淤泥质粘土层的特性，提高沉井下沉到设计高程时的稳定性。
3.3.1工艺原理及施工方法的确定
根据劈裂注浆加固地基的工艺原理，并结合沉井处土层情况和设计要求，在沉井制作前完成劈裂注浆加固地基，使劈裂注浆加固区在沉井下沉时时达到设计要求，注浆施工工艺采用单管注浆，注浆孔以梅花桩形式排列，孔距1000mm，选用42.5级普通硅酸盐水泥配置水灰比为0.5的水泥浆，自下而上分层注入，每层厚度为400mm，注浆率不小于15%，注浆压力控制在0.3～0.5Mpa，注浆流量为10L/min。劈裂注浆加固深度均为4米。
3.3.2劈裂主要技术参数的计算及确定
根据场区地质条件，注浆工程主要技术参数为：劈裂孔位平面允许误差±20mm，钻孔垂直度允许误差<1%，深度误差允许±100mm；
根据设计要求，1m3加固体的水泥用量为170kg，加固方量为2213.568m?，则应使用水泥总用量为376307kg，共布孔512孔，累计注浆长度为2048米，则每米水泥用量为184kg；每米水灰比为0.5的纯水泥浆液的水泥用量为184kg，清水用量为92Kg。搅浆桶的高度为1.5m，直径为0.9m，注入率为15%：每桶放入736Kg水泥，放水高度56cm，注浆长度为4m。
顺序成孔，隔孔注浆，以免串浆，万一发生原位冒浆时，关泵停压，研究对策，停泵二小时后再回复自然注浆施工方法。注浆时以0.8Mpa劈开橡皮单向阀，然后降压到0.3～0.5Mpa由下而上，以每0.4米为一注浆节，每次起拔不得超过0.4米，逐节注浆。浆液流速，控制在10L/min，流速过快，易形成浆泡，直结影响注浆半径。
4沉井制作
4.1降排水系统
基坑内的积水、渗水由基坑四周的排水沟（300Х300）排到基坑内集水井，然后通过水泵抽到地面沉淀池，经沉淀后再进入市政管网排走。构筑物在施工过程中，水池池体结构达到设计强度并自身具有抗浮能力时，方可停止排水。
4.2钢筋工程
所有钢筋在现场绑扎成型，井壁竖筋一次绑扎好，用脚手架固定，水平筋分段绑扎，配置在同一截面的受力钢筋，其绑扎接头的截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率在受拉区内不得超过25%，在受压区内不得超过50%，为保证钢筋位置正确，垂直钢筋间距采用开槽口的木卡尺控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。钢筋砼主筋保护层KJ、底梁及底板为40mm，井壁为35mm，板为20mm。 4.3模板工程
1）池壁模板：池壁模板的质量，直接影响池壁混凝土的质量水平，池壁模板设计、模板的支搭高度与浇筑方式、对模的强度、测度、稳定性进行计算，构造合理，结构稳定，易于装拆，操作方便。池壁模板一次支到池壁模板顶板腋角以下20-30cm 左右。
2）墙模板：墙板模作为模板工程重点，其关系到安全、质量及观感问题。井壁模板用止水螺杆对销固定，在拉杆中间满焊一圈钢板50*50mm止水片焊牢，在外井壁螺栓端部嵌一小木块，小木塊内侧焊一ф8钢筋可固定木块，待井壁拆除后，将小木块挖出，割去螺栓外露部份，清洗干净，用环氧砂浆封闭小木块形成的孔穴。
4.4沉井下沉
本沉井采用三次制作一次下沉，在第一节砼强度达到设计强度的100%，第二节达到70%后方可下沉。由于地下水比较丰富，地质条件差，水位比较高，下沉时易产生动水力，导致管涌、流砂现象，造成刃脚底部土体承载力降低影响井体稳定，整个沉井下沉采用不排水法下沉。
4.4.1凿毛
为保证素砼与井体有较好的连结，下沉前，应对井体与封底素砼接触部位用风镐凿毛，且须经监理验收合格方可下沉。
4.4.2砖胎模及素砼垫层的拆除
根据沉井重心位置及沉井结构对砖胎模及素砼垫层进行分段编号，编制拆除流程图，施工时严格按图操作，做到对称、均匀、同步进行，以利沉井稳定，并加强测量观测。
4.4.3不排水法下沉
不排水法下沉就是利用沉井内保持一定水位来抵抗刃脚踏面下的土不产生流动，施工时配备水泵向井内注水，取土时利用水下吸泥机配高压水枪吸泥，潜水员水下配合完成。先取井格中间形成锅底，再冲刃脚部位。
4.4.4挖土下沉
沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行。根据土质情况，下挖至坑底3米处，采用长臂挖掘机从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.4-1.5m，在刃脚处留1.2-1.5m宽土台，用人工逐层切削，每人负责2-3m一段。方法是按顺序分层逐渐往刃脚步方向削薄土层，每次削5-15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理。挖土时着重注意先挖隔仓，减少底梁地基反力，防止底梁搁裂。
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度12m左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。
4.5沉井封底及底板浇筑
4.6沉井施工观测控制
通过对沉井部分下沉记录分析，沉井在下沉阶段中， 刃脚标高纵横向标高和位移偏差得到较好控制，未出现超沉、倾斜现象，在到达淤泥质粘土层设计标高后，沉井顺利终沉封底，封底前自沉速率小于规范规定值。
5结束语
在工程地质复杂的情况下要想保证沉井的施工质量，其关键在于采取正确的质量控制处理方案，并对沉井施工的各个环节充分重视、精心施工，沉井的施工质量就能够得到保证。自来水厂应急工程采用沉井施工工艺，解决了避免拆迁、减少投资的问题，收到很好的经济效果和社会效益。
参考文献：
[1]梁泽洋.排水沉井施工方法探讨[J]-山西建筑2003，29（3）：12-15
[2]范晋波.柯德辉.设备基础沉井施工中的技术措施和问题处理[J]-建筑技术2006，37（9）
关键词：复杂地质情况，沉井施工，不排水法下沉
1工程概况
自来水厂工程主要结构工程为一座取水泵房（30万m?/d， 其中设备近期15万m?/d），其结构设计合理使用年限为50年，结构环境类别为a类，结构抗震设防烈度为6度，抗震设防分类乙类，按7度采取抗震措施，结构抗震等级为三级。
取水泵房下部结构采用沉井，外部尺寸为48.24m×28.2m，沉井顶高程为黄海高程7.56m，刃脚底高程为黄海高程-8.8m，沉井底板高程为黄海高程-4.8m；沉井刃脚及底部框架基础下均进行旋喷加固处理，旋喷加固范围以内采用劈裂注浆加固处理。设计沉井采用封闭结构，框架梁支撑，原则上采用不排水下沉、水下封底施工。沉井混凝土采用C30，抗渗等级为S6。
2施工难点分析
根据勘察单位编制的勘察报告中显示，沉井施工处原地面高程为6.00m （黄海高程系），上层为耕土、粉质粘土层，座落在淤泥质粘土层，且淤泥质粘土层较厚，在设计中已考虑在沉井刃脚及底部框架基础下均进行旋喷加固处理，旋喷加固范围以内采用劈裂注浆加固处理。
根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。主要因素有：由于②、③层土质较软弱且③层有一层滞水，对工程施工影响较大，在沉井下沉至该层时可能会产生突沉或倾斜现象，需密切注意沉井穿越该层时的情况。坑底的④层中砂层，渗透性较大，易产生流沙。在沉井下沉接近设计标高时，防止突沉现象发生，应尽可能减少对井底土体的扰动。
沉井总高度为16.36m，即沉井下沉后的刃脚黄海高程为-8.8m，去除基坑以上沉井高度3.56m，则需降水12.36m。根据地质报告显示，沉井下沉方法最终采用干湿挖土结合办法下沉，并采用水下封底施工。
3基础施工
3.1沉井基坑开挖
土方开挖采用机械施工（一台1m3履带式反铲挖土机），配合人工进行边放坡边修整和基底土修整，多台挖机进行翻挖至堆土场地。施工准备→基坑定位→基坑下方挖土→人工修整坑底→排水沟、集水井施工→下道工序施工。基坑开挖深度自然地面以下1.5米，开挖时，测量组现场放线定出开挖范围，并放一定边坡，确保土层稳定。当开挖至设计底标高以上20cm时，即进行人工辅助清基，确保沉井持力层土质不受扰动，在达到设计标高后请监理工程师现场验收合格后方可进入下道工序。
3.2旋喷地基加固施工
由于沉井下沉后座落在淤泥質粘土层，设计考虑在沉井刃脚底进行旋喷加固，根据旋喷地基加固加固地基的工艺原理，并结合沉井处土层情况和设计要求，选用二重管法进行旋喷地基加固。
二重管法是使用双通道的二重注浆管，当二重注浆管钻进到土层的预定深度后，通过在管底部侧面的一个同轴双重喷嘴，同时喷射出高压浆液和空气两种介质的喷射流冲击破坏土体，即以高压泥浆泵等高压发生装置喷射出20左右压力的浆液，从内喷嘴中高速喷出，并用0.7Mpa左右压力把压缩空气从外喷嘴中喷出，在高压浆液和它外圈环绕气流的共同作用下，破坏土体的能量显著增大，最后在土中形成较大的固结体。
3.3劈裂注浆加固施工
除了考虑在沉井刃脚底进行旋喷加固外，我们还对旋喷加固范围以外的沉井底板座落层进行劈裂注浆加固，改变淤泥质粘土层的特性，提高沉井下沉到设计高程时的稳定性。
3.3.1工艺原理及施工方法的确定
根据劈裂注浆加固地基的工艺原理，并结合沉井处土层情况和设计要求，在沉井制作前完成劈裂注浆加固地基，使劈裂注浆加固区在沉井下沉时时达到设计要求，注浆施工工艺采用单管注浆，注浆孔以梅花桩形式排列，孔距1000mm，选用42.5级普通硅酸盐水泥配置水灰比为0.5的水泥浆，自下而上分层注入，每层厚度为400mm，注浆率不小于15%，注浆压力控制在0.3～0.5Mpa，注浆流量为10L/min。劈裂注浆加固深度均为4米。
3.3.2劈裂主要技术参数的计算及确定
根据场区地质条件，注浆工程主要技术参数为：劈裂孔位平面允许误差±20mm，钻孔垂直度允许误差<1%，深度误差允许±100mm；
根据设计要求，1m3加固体的水泥用量为170kg，加固方量为2213.568m?，则应使用水泥总用量为376307kg，共布孔512孔，累计注浆长度为2048米，则每米水泥用量为184kg；每米水灰比为0.5的纯水泥浆液的水泥用量为184kg，清水用量为92Kg。搅浆桶的高度为1.5m，直径为0.9m，注入率为15%：每桶放入736Kg水泥，放水高度56cm，注浆长度为4m。
顺序成孔，隔孔注浆，以免串浆，万一发生原位冒浆时，关泵停压，研究对策，停泵二小时后再回复自然注浆施工方法。注浆时以0.8Mpa劈开橡皮单向阀，然后降压到0.3～0.5Mpa由下而上，以每0.4米为一注浆节，每次起拔不得超过0.4米，逐节注浆。浆液流速，控制在10L/min，流速过快，易形成浆泡，直结影响注浆半径。
4沉井制作
4.1降排水系统
基坑内的积水、渗水由基坑四周的排水沟（300Х300）排到基坑内集水井，然后通过水泵抽到地面沉淀池，经沉淀后再进入市政管网排走。构筑物在施工过程中，水池池体结构达到设计强度并自身具有抗浮能力时，方可停止排水。
4.2钢筋工程
所有钢筋在现场绑扎成型，井壁竖筋一次绑扎好，用脚手架固定，水平筋分段绑扎，配置在同一截面的受力钢筋，其绑扎接头的截面面积占受力钢筋总截面面积的百分率在受拉区内不得超过25%，在受压区内不得超过50%，为保证钢筋位置正确，垂直钢筋间距采用开槽口的木卡尺控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。钢筋砼主筋保护层KJ、底梁及底板为40mm，井壁为35mm，板为20mm。 4.3模板工程
1）池壁模板：池壁模板的质量，直接影响池壁混凝土的质量水平，池壁模板设计、模板的支搭高度与浇筑方式、对模的强度、测度、稳定性进行计算，构造合理，结构稳定，易于装拆，操作方便。池壁模板一次支到池壁模板顶板腋角以下20-30cm 左右。
2）墙模板：墙板模作为模板工程重点，其关系到安全、质量及观感问题。井壁模板用止水螺杆对销固定，在拉杆中间满焊一圈钢板50*50mm止水片焊牢，在外井壁螺栓端部嵌一小木块，小木塊内侧焊一ф8钢筋可固定木块，待井壁拆除后，将小木块挖出，割去螺栓外露部份，清洗干净，用环氧砂浆封闭小木块形成的孔穴。
4.4沉井下沉
本沉井采用三次制作一次下沉，在第一节砼强度达到设计强度的100%，第二节达到70%后方可下沉。由于地下水比较丰富，地质条件差，水位比较高，下沉时易产生动水力，导致管涌、流砂现象，造成刃脚底部土体承载力降低影响井体稳定，整个沉井下沉采用不排水法下沉。
4.4.1凿毛
为保证素砼与井体有较好的连结，下沉前，应对井体与封底素砼接触部位用风镐凿毛，且须经监理验收合格方可下沉。
4.4.2砖胎模及素砼垫层的拆除
根据沉井重心位置及沉井结构对砖胎模及素砼垫层进行分段编号，编制拆除流程图，施工时严格按图操作，做到对称、均匀、同步进行，以利沉井稳定，并加强测量观测。
4.4.3不排水法下沉
不排水法下沉就是利用沉井内保持一定水位来抵抗刃脚踏面下的土不产生流动，施工时配备水泵向井内注水，取土时利用水下吸泥机配高压水枪吸泥，潜水员水下配合完成。先取井格中间形成锅底，再冲刃脚部位。
4.4.4挖土下沉
沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行。根据土质情况，下挖至坑底3米处，采用长臂挖掘机从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.4-1.5m，在刃脚处留1.2-1.5m宽土台，用人工逐层切削，每人负责2-3m一段。方法是按顺序分层逐渐往刃脚步方向削薄土层，每次削5-15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理。挖土时着重注意先挖隔仓，减少底梁地基反力，防止底梁搁裂。
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度12m左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。
4.5沉井封底及底板浇筑
4.6沉井施工观测控制
通过对沉井部分下沉记录分析，沉井在下沉阶段中， 刃脚标高纵横向标高和位移偏差得到较好控制，未出现超沉、倾斜现象，在到达淤泥质粘土层设计标高后，沉井顺利终沉封底，封底前自沉速率小于规范规定值。
5结束语
在工程地质复杂的情况下要想保证沉井的施工质量，其关键在于采取正确的质量控制处理方案，并对沉井施工的各个环节充分重视、精心施工，沉井的施工质量就能够得到保证。自来水厂应急工程采用沉井施工工艺，解决了避免拆迁、减少投资的问题，收到很好的经济效果和社会效益。
参考文献：
[1]梁泽洋.排水沉井施工方法探讨[J]-山西建筑2003，29（3）：12-15
[2]范晋波.柯德辉.设备基础沉井施工中的技术措施和问题处理[J]-建筑技术2006，37（9）