论文部分内容阅读
【摘要】沉井施工开挖量小，节约投资；操作简便，便于施工，近年来，随着施工技术和施工机械的不断革新，沉井在国内外都得到了更广泛的应用和发展。
【关键词】沉井施工；工艺流程；应用与发展
一、工程概况
钱塘江堤防加固工程Ⅰ标位于杭州滨江区，工程全线长2.4km。防洪堤位于正常地层沉积区，在20m深度范围内的地基土属第四纪全新世（Q4）及上更根新世（Q3）河口～滨海相、浅海～滨海相、河口～湖沼相和沼泽相沉积层，主要由粉质粘土、粉性土组成。这些土层粘性及砂性都比较重，透水性较高，扰动后，在动水压力作用下极易产生土体坍塌，流砂及管涌现象，对基坑开挖、SMW工法桩成孔、成桩质量及止水效果都带来较大难度。
本工程原地面标高一般在6.00～5.26m，场地地下水位标高为3.4m~3.86m，地下水平均标高3.59m。在这一特定条件下，对深基坑的施工带来了极为不利，根据以往施工经验本工程将沉井技术成功地运用于堤防加固深基坑施工中。
二、沉井施工工艺流程
本工程沉井施工分如下三阶段：
1 准备工作阶段
结合本标段工程沉井施工准备工作主要有收集资料、编制施工方案、放线与测量、技术交底等内容。
2 实施工作阶段
2.1 钢筋混凝土沉井的制作
2.1.1 施工坑开挖
沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面，一般揭去表层5 m 深左右。沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2 m，四周挖排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5 m，同时防止地表水向基坑流入，以免土体塌方。
2.1.2 沉井制作
刃脚制作：先在支垫上放出大样，安上刃脚侧面的角钢，按大样立内、外模板及撑架，绑扎钢筋，然后浇筑混凝土。根据沉井大小、重量选择垫木支架、砖座支架或土模支架。井壁制作：本工程沉井高度12 m，浇筑困难，下沉易引起倾斜，分节制作，分节高度保证其稳定性，使沉井能在自重下顺利下沉，在底段井筒下沉后继续加高井壁。内、外模支架稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形、不跑模。砼浇筑采用分层平铺法，每层厚40 cm左右，沿井壁均匀对称浇筑，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料。两节混凝土的接缝处设水平施工缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用清水洗干净，浇捣时先用12%的UEA 砂浆坐浆，然后轻捣第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。
2.2 沉井下沉
考滤到本工程的实际情况采用不排水法下沉。由于沉井所处地层不均匀，地质情况复杂，考虑到沉井井顶距地面仍有数米的高度，加之沉井平面尺寸大，故抓铲机抓土时，利用搭设在井顶部的移动式平台实现全平面内作业。沉井下沉共投入两台抓铲，抓铲容积0.8m3。沿沉井长边方向，以中隔墙为界，分别负责两侧格仓的抓土，并实现对称作业和井顶均衡配重。抓铲下井时，挖设坡道自行驶离。具体抓土顺序见下图：
S
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
14 13 12 11 10 9 8
7 6 5 4 3 2 1
N
a、抓鏟抓土下沉操作要点：
抓铲抓土时，先挖掘井底中央部分的土，使形成锅底。一般锅底比刃脚低1～1.5m时，沉井即可靠自重下沉。抓铲抓土应对称进行，使其均匀下沉，仓内土面高差不能过大。沉井锅底均匀出土，下沉过程中根据测量资料进行纠偏，当沉井偏移达到允许偏差值1/4时必须纠偏。 为了使抓斗能在井孔靠边的位置上抓土，在井孔顶部周围预埋几根钢筋挂钩。偏抓时，当抓土斗落至井底后，将抓土头张口用的钢筋丝绳挂在钢筋钩上，并将抓土斗提起后突然松下，抓土斗即偏向井壁落下，再收紧闭口用的钢丝绳，即可达到偏抓的目的。
若下沉困难，下沉速度过慢，甚至出现不下沉的情况。如因沉井侧面摩阻力过大造成，一般可在沉井外侧用0.2～0.4MPa压力水流动水针(或胶皮水管)沿沉井外壁空隙射水冲刷助沉。下沉后，射水孔用砂子填满。如因刃脚被砂砾挤实，造成刃脚下正面阻力过大，可将刃脚下的土分段均匀用高压水枪冲掉，减少正面阻力；或继续进行第二层(深40～50cm)碗形破土，促使刃脚下土失稳下沉。 施工中，在沉井四周设4个观测点，每天定时测量，一般每4个小时一次，测量结果的整理是以4个点下沉量的平均值作为沉井每次的下沉量，以下沉量最大的一点为基准与其他各点的下沉量相减作为各点的高差，来指导纠偏下沉施工。沉井壁上安排专人对井下沉面标高通过测绳测量，及时反映锅底深度，控制抓泥位置和方量，确保沉井快速、平稳、安全地下沉至设计标高。在下沉至接近标高1m时，减少吊车每斗的抓土量，避免沉井下沉结束后，锅底太深，导致沉井不能按预期目标稳定，终沉标高超出规范允许误差。
b、沉井下沉过快
为防止沉井下沉过快，采取如下措施：
⑴严格控制抓土深度（一般为30cm），不能太多，出现深的锅底。
⑵当出现突沉或急剧下沉时，采取在沉井外壁空隙填粗糙材料（碎石、炉渣等）或填土夯实的方法，增大摩阻力，阻止沉井下沉。
⑶当发现沉井有涌砂产生流塑情况时，采取向井内灌水，平衡动水压力，阻止流砂发生从而防止沉井急沉。
c、瞬间突沉
沉井在瞬时间内失去控制，下沉量很大，或很快，出现突沉或急剧下沉，严重时往往使沉井产生较大的倾斜或使周围地面塌陷。出现这种情况，往往有如下原因造成：
(1)沉井侧面摩阻力很小，当沉井内抓土较深，或刃脚下土层掏空过多，使沉井失去支撑，常导致突然大量下沉，或急剧下沉。
(2)当粘土层中抓土超过刃脚太深，形成较深锅底，刃脚下的粘土一旦被水浸泡而造成失稳，会引起突然塌陷，使沉井突沉。
采取的预防措施有：
(1)抓土时，在刃脚部位保留约0.5~1.0m宽的土堤，控制均匀切土，使沉井挤土缓慢下沉。
(2)在粘土层中严格控制抓土深度(一般为40cm)，不能太多，不使挖土超过刃脚，可避免出现深的锅底将刃脚掏空。
d、沉井施工纠偏
⑴如果由于四周土质不均及抓土不当造成的倾斜，可采取在下沉较慢一侧用高压水枪冲土，使刃脚悬空20cm，掏空长度宜为井边长的1/2促使该侧下沉，同时在下沉较快一侧采取多保留1/2井边长的土台，减缓此侧下沉速度。
⑵可采取在下沉较慢一侧井壁外侧注射压力水，冲击泥土造成泥浆减阻加快较高一侧沉井下沉来纠偏。当纠偏接近正常位置时应停止射水，并将沉井外壁与土之间的空隙用细土或砂填实。
3 就位工作阶段
当沉井下沉到距离设计标高0.1 m 时，应停止挖土和抽水，使其靠自重下沉至设计标高或接近设计标高，当沉井沉到设计标高，经2 ～ 3 d，下沉已稳定，在8 h 内累计10 mm 时，排干井内积水、清除浮泥，方可进行沉井封底。沉井封底：首先将桩头和沉井壁四周的泥浆清理干净，控制好砼坍落度及和易性；其次，控制好砼浇注点位，砼在自重作用下均匀摊铺在沉井底部；另外，高程需控制准确，防止封底过厚或封底厚度不足，造成二次封底。
结束语：
沉井施工法的优点：①用沉井井壁作为深埋构筑物的墙壁挡土、挡水，节省了深基坑支护费用；②沉井施工虽然占地较大，开挖的基坑要小得多，土方挖填量小，且能减少对周围邻近建筑、管线、路面的不利影响。③操作简便，便于施工。
近年来，随着施工技术和施工机械的不断革新，沉井在国内外都得到了更广泛的应用和发展。
【参考文献】
[1]段良策、殷奇.沉井设计与施工.同济大学出版社，2006.
[2]张凤祥.沉井沉箱设计、施工及实例.中国建筑工业出版社，2010.
【关键词】沉井施工；工艺流程；应用与发展
一、工程概况
钱塘江堤防加固工程Ⅰ标位于杭州滨江区，工程全线长2.4km。防洪堤位于正常地层沉积区，在20m深度范围内的地基土属第四纪全新世（Q4）及上更根新世（Q3）河口～滨海相、浅海～滨海相、河口～湖沼相和沼泽相沉积层，主要由粉质粘土、粉性土组成。这些土层粘性及砂性都比较重，透水性较高，扰动后，在动水压力作用下极易产生土体坍塌，流砂及管涌现象，对基坑开挖、SMW工法桩成孔、成桩质量及止水效果都带来较大难度。
本工程原地面标高一般在6.00～5.26m，场地地下水位标高为3.4m~3.86m，地下水平均标高3.59m。在这一特定条件下，对深基坑的施工带来了极为不利，根据以往施工经验本工程将沉井技术成功地运用于堤防加固深基坑施工中。
二、沉井施工工艺流程
本工程沉井施工分如下三阶段：
1 准备工作阶段
结合本标段工程沉井施工准备工作主要有收集资料、编制施工方案、放线与测量、技术交底等内容。
2 实施工作阶段
2.1 钢筋混凝土沉井的制作
2.1.1 施工坑开挖
沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面，一般揭去表层5 m 深左右。沉井刃脚外侧面至基坑边的工作距离取2 m，四周挖排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5 m，同时防止地表水向基坑流入，以免土体塌方。
2.1.2 沉井制作
刃脚制作：先在支垫上放出大样，安上刃脚侧面的角钢，按大样立内、外模板及撑架，绑扎钢筋，然后浇筑混凝土。根据沉井大小、重量选择垫木支架、砖座支架或土模支架。井壁制作：本工程沉井高度12 m，浇筑困难，下沉易引起倾斜，分节制作，分节高度保证其稳定性，使沉井能在自重下顺利下沉，在底段井筒下沉后继续加高井壁。内、外模支架稳、牢、强，保证在浇捣混凝土时，模板不变形、不跑模。砼浇筑采用分层平铺法，每层厚40 cm左右，沿井壁均匀对称浇筑，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料。两节混凝土的接缝处设水平施工缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，并在后浇时将连接处的混凝土凿毛，并用清水洗干净，浇捣时先用12%的UEA 砂浆坐浆，然后轻捣第一层混凝土并振捣密实，以免形成蜂窝，影响沉井的质量。
2.2 沉井下沉
考滤到本工程的实际情况采用不排水法下沉。由于沉井所处地层不均匀，地质情况复杂，考虑到沉井井顶距地面仍有数米的高度，加之沉井平面尺寸大，故抓铲机抓土时，利用搭设在井顶部的移动式平台实现全平面内作业。沉井下沉共投入两台抓铲，抓铲容积0.8m3。沿沉井长边方向，以中隔墙为界，分别负责两侧格仓的抓土，并实现对称作业和井顶均衡配重。抓铲下井时，挖设坡道自行驶离。具体抓土顺序见下图：
S
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
14 13 12 11 10 9 8
7 6 5 4 3 2 1
N
a、抓鏟抓土下沉操作要点：
抓铲抓土时，先挖掘井底中央部分的土，使形成锅底。一般锅底比刃脚低1～1.5m时，沉井即可靠自重下沉。抓铲抓土应对称进行，使其均匀下沉，仓内土面高差不能过大。沉井锅底均匀出土，下沉过程中根据测量资料进行纠偏，当沉井偏移达到允许偏差值1/4时必须纠偏。 为了使抓斗能在井孔靠边的位置上抓土，在井孔顶部周围预埋几根钢筋挂钩。偏抓时，当抓土斗落至井底后，将抓土头张口用的钢筋丝绳挂在钢筋钩上，并将抓土斗提起后突然松下，抓土斗即偏向井壁落下，再收紧闭口用的钢丝绳，即可达到偏抓的目的。
若下沉困难，下沉速度过慢，甚至出现不下沉的情况。如因沉井侧面摩阻力过大造成，一般可在沉井外侧用0.2～0.4MPa压力水流动水针(或胶皮水管)沿沉井外壁空隙射水冲刷助沉。下沉后，射水孔用砂子填满。如因刃脚被砂砾挤实，造成刃脚下正面阻力过大，可将刃脚下的土分段均匀用高压水枪冲掉，减少正面阻力；或继续进行第二层(深40～50cm)碗形破土，促使刃脚下土失稳下沉。 施工中，在沉井四周设4个观测点，每天定时测量，一般每4个小时一次，测量结果的整理是以4个点下沉量的平均值作为沉井每次的下沉量，以下沉量最大的一点为基准与其他各点的下沉量相减作为各点的高差，来指导纠偏下沉施工。沉井壁上安排专人对井下沉面标高通过测绳测量，及时反映锅底深度，控制抓泥位置和方量，确保沉井快速、平稳、安全地下沉至设计标高。在下沉至接近标高1m时，减少吊车每斗的抓土量，避免沉井下沉结束后，锅底太深，导致沉井不能按预期目标稳定，终沉标高超出规范允许误差。
b、沉井下沉过快
为防止沉井下沉过快，采取如下措施：
⑴严格控制抓土深度（一般为30cm），不能太多，出现深的锅底。
⑵当出现突沉或急剧下沉时，采取在沉井外壁空隙填粗糙材料（碎石、炉渣等）或填土夯实的方法，增大摩阻力，阻止沉井下沉。
⑶当发现沉井有涌砂产生流塑情况时，采取向井内灌水，平衡动水压力，阻止流砂发生从而防止沉井急沉。
c、瞬间突沉
沉井在瞬时间内失去控制，下沉量很大，或很快，出现突沉或急剧下沉，严重时往往使沉井产生较大的倾斜或使周围地面塌陷。出现这种情况，往往有如下原因造成：
(1)沉井侧面摩阻力很小，当沉井内抓土较深，或刃脚下土层掏空过多，使沉井失去支撑，常导致突然大量下沉，或急剧下沉。
(2)当粘土层中抓土超过刃脚太深，形成较深锅底，刃脚下的粘土一旦被水浸泡而造成失稳，会引起突然塌陷，使沉井突沉。
采取的预防措施有：
(1)抓土时，在刃脚部位保留约0.5~1.0m宽的土堤，控制均匀切土，使沉井挤土缓慢下沉。
(2)在粘土层中严格控制抓土深度(一般为40cm)，不能太多，不使挖土超过刃脚，可避免出现深的锅底将刃脚掏空。
d、沉井施工纠偏
⑴如果由于四周土质不均及抓土不当造成的倾斜，可采取在下沉较慢一侧用高压水枪冲土，使刃脚悬空20cm，掏空长度宜为井边长的1/2促使该侧下沉，同时在下沉较快一侧采取多保留1/2井边长的土台，减缓此侧下沉速度。
⑵可采取在下沉较慢一侧井壁外侧注射压力水，冲击泥土造成泥浆减阻加快较高一侧沉井下沉来纠偏。当纠偏接近正常位置时应停止射水，并将沉井外壁与土之间的空隙用细土或砂填实。
3 就位工作阶段
当沉井下沉到距离设计标高0.1 m 时，应停止挖土和抽水，使其靠自重下沉至设计标高或接近设计标高，当沉井沉到设计标高，经2 ～ 3 d，下沉已稳定，在8 h 内累计10 mm 时，排干井内积水、清除浮泥，方可进行沉井封底。沉井封底：首先将桩头和沉井壁四周的泥浆清理干净，控制好砼坍落度及和易性；其次，控制好砼浇注点位，砼在自重作用下均匀摊铺在沉井底部；另外，高程需控制准确，防止封底过厚或封底厚度不足，造成二次封底。
结束语：
沉井施工法的优点：①用沉井井壁作为深埋构筑物的墙壁挡土、挡水，节省了深基坑支护费用；②沉井施工虽然占地较大，开挖的基坑要小得多，土方挖填量小，且能减少对周围邻近建筑、管线、路面的不利影响。③操作简便，便于施工。
近年来，随着施工技术和施工机械的不断革新，沉井在国内外都得到了更广泛的应用和发展。
【参考文献】
[1]段良策、殷奇.沉井设计与施工.同济大学出版社，2006.
[2]张凤祥.沉井沉箱设计、施工及实例.中国建筑工业出版社，2010.