沉井施工法应用改进论文

沉井施工法的应用与改进
沉井施工是在土层中修筑地下建筑物的方法之一，多用作桥梁墩台或重型工业建筑物的深基础，后来逐渐应用到各种泵房、地下沉淀池等地下建筑物。

沉井作为地下建筑使用，其单体造价较低；主体部分的混凝土在地面上灌筑，整体刚度亦较大且对邻近建筑物的影响较明挖法小。

因此在用地与环境条件受到限制的场合下，沉井法是一种较好的施工方法。

某泵站泵房采用整体式布局，即进水闸井，格栅井，集水池及压力出水池均在同一构筑物内。

采用沉井法施工，沉井的外框断面为26200mm×13100mm，壁厚600mm，沉井刃脚的底部标高为-8.6m，厂区自然地面的平均标高为+3.2m，沉井全高12m。

沉井上部为一般的设备基础，下部采取钢筋混凝土底板封底，其上设置素混凝土加重层。

混凝土采用s6、c20的抗渗混凝土，素混凝土垫层采用c15。

由于此沉井埋深较深，且与周边构筑物距离较小，不适合采用常规的基础大开挖方式施工，故采用沉井法施工。

一、沉井法施工概述
沉井法又称沉箱凿井法，在不稳定含水地层掘进竖井时，在设计的井筒位置上预先制作一段井筒，井筒下端有刃脚，借井筒自重或略施外力使之下沉，将井筒内的土方挖掘出的施工方法。

挖掘与下沉交相进行，直到下沉至设计地层。

沉井法广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础以及水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的施工。

其应用历史可以追溯到19世纪，1839年法国
创造了压气沉井法，因下沉深度有限，并有损工人健康，到20世纪50年代渐被淘汰。

1894年德国创造了淹水沉井法。

1944年日本向沉井壁后施放压缩空气，减少井壁与土层的摩擦阻力获得成功。

1952年匈牙利和瑞士创造了触变泥浆液体减阻的新方法。

中国于1958年创造了震动沉井法；1969年起采用壁后泥浆淹水沉井，建成了30多个井筒，最深井达192.5m。

沉井法一般适用于以下的情况：
1.天然含水量的土壤中，构筑物埋设深度很大，用开挖法在经济上不合算时；
2.地下水位高，土质松软，采用开挖法，难以解决流砂情况时；
3.土壤渗透系数大（如砂砾层），开挖后排水量大，施工困难时；
4.有水地区采用筑岛沉井方法有利时；
5.附近有建筑物，不允许采用敞口开挖法时。

二、沉井施工过程
一般情况下，沉井施工流程为：平整场地，测量放线→开挖基坑→铺设石屑垫层、垫木→拼装刃脚立内模→立外模→绑扎池壁钢筋→浇注底节砼及养生→抽垫木→下沉→分节浇筑砼至设计标高→基底清理→绑扎池壁钢筋→浇注底板砼→绑扎内隔墙钢筋→浇
注内隔墙砼。

在上述泵站的施工过程中，将采用在石屑上浇筑垫层以取代垫木的方式对沉井进行铺垫，然后在其上制作井筒。

1.沉井制作
沉井分节设置：沉井的分节设置应视下沉进度、开挖方法、土质性质、沉井的平面尺寸和沉井深度作全面分析而定。

第一节沉井的最小高度，以在拆除垫木时沉井能抵抗纵向破裂为标准，如沉井底节下为松软土时，则其第一节（即底节）的最大高度不得大于0.8b，b为沉井宽度。

其次各节应尽可能作高。

沉井下沉中，井顶高度（分节）应适合挖土起重机械工作的要求。

对于土法设备，一般不宜高于5米。

对于较好的设备，井高可增至10米，若沉井总高在7米以内，地基良好时，可一次灌注，但应注意初期下沉的正位工作。

根据本泵站工程实际情况进行了分析，计划将沉井分节设置成三段。

第一段高度为3m，将沉井刃脚制作完成；第二段为6m，本段完成后开始下沉，直至沉井到位；第三段为3m，将泵站构筑物池壁全部浇注完成。

2.沉井下沉
沉井下沉主要是通过从沉井内用机械配合人工的办法均匀取土，消除或减小沉井内侧土的摩阻力及刃脚下的正面阻力，有时也同时采取减小井壁外侧土的摩阻力办法，使沉井依靠自身的重量逐渐地从地面沉入地下。

本工程沉井下沉的施工方法为：机械抓土人工配合下沉和用水力机械下沉。

沉井制作完成后先采用机械抓土人工配合下沉方法下沉3米左右，届时沉井的位置已经被四周包围的土层固定后，然后采用水力机械下沉，直至沉井到设计高度。

3.沉井封底
3.1当沉井下沉至距设计底标高10cm时，应停止井内挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近设计底标高，再经2～3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm，即可进行封底。

3.2封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面冲洗干净或打毛，对井底进行修整使之成锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以卵石作成滤水盲沟，在中部设2～3个集水井与盲沟连通，使井底地下水汇集于集水井中用潜水泵排出，保持水位低于基底面0.3m
以下。

3.3封底按照图纸铺设碎石层，再在其上浇一层混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，达到50%强度后，绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板混凝土。

3.4混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振动器捣实，当井内有隔墙时，应前后左右对称地逐孔浇筑。

3.5混凝土养护期间应继续抽水，待底板混凝土强度达到70%后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。

封堵方法是将集水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性混凝土填塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭，上部用混凝土垫实捣平。

三、沉井施工中的注意事项及铺垫方法的改进
1.沉井施工中的注意事项
沉井制作的关键在于保证下降过程中的稳定性。

施工过程中可
能遇到井壁裂缝、井身歪斜、下沉太快、下沉太慢和下沉遇流砂等问题，在施工过程中要对这些可能出现的问题做出谨慎的预测，并在施工过程中注意预防，准备好必要的补救措施，以保证施工过程的顺利进行。

2.沉井中垫木铺垫
一般情况下使用垫木进行铺垫，但是一般出现井壁裂缝时，其主要是由于沉井垫木设置不当、布置不均匀、间距过大或沉井垫木未对称拔除，导致井壁内部产生拉应力而出现裂纹。

所以如果使用垫木，应注意刃脚处垫木设置合适，使地基受力均匀，垫木间距应计算求得，跨中与支点的拉应力应当相等，而且沉井垫木应分区、分组、对称、同步拔除。

3.沉井铺垫方法的改进
相对于沉井的常规施工方法而言，本工程将使用的较先进的铺垫方法，不再使用垫木，而是以混凝土浇筑进行铺垫。

这一方法已在许多的沉井工程中成功地应用，并取得了良好的效果。

这不仅节省了大量的木材，而且避免了因垫木设置不当造成的井壁裂缝和井身歪斜等不良后果。

使用混凝土垫层代替垫木的沉井施工过程如图1所示。

在平整场地、测量放线、开挖基坑后，在基坑内铺垫15cm厚的石屑，振压密实。

然后在其上支设模板，浇筑10cm厚的混凝土垫层，并在垫层中刃脚的边界线处放置木模板隔开。

在混凝土垫层的强度达到设计要求时，进行拼装刃脚、立内模、绑扎池壁钢筋、立
外模，浇筑。

如1（a）所示。

在刃脚达到设计强度后，抽取支架，如图1（b）。

此时由于刃脚边线对混凝土垫层的剪切力增大，混凝土底板沿刃脚边线断裂，实现刃脚带动正下方的垫层下沉，其余垫层与之分离并清除，如图1（c）所示。

这种沉井垫层的制作方法，不仅省去了大量的木材，而且提高了沉井下沉的稳定性，在很大程度上简化了沉井施工的过程，提高了施工效率。

在地质条件等实际情况允许的情况下，非常值得推广。

四、结语
本文对某泵站应用沉井技术进行施工的情况作了介绍，对其中可能遇到的问题作了分析，并提出了一种较先进的垫层制作方法，对沉井施工具有一定的借鉴和指导意义。