沉井下沉操作的主要施工方法

下沉操作的主要施工方法

第一节下沉施工方法选用

一、不排水下沉是指在沉井下沉过程中不采取措施将井内渗出的地下水排除，沉井下沉过程中，井内水位保持与井外地下水位齐平，该方法主要缺点是下沉出土作业时看不清楚，较难控制下沉稳定性。

二、排水下沉是指在下沉时采取降水措施（或隔水措施）使地下水位降低或阻断，使沉井内几乎无地下水渗出。该方法的主要优点：

1、由于井内无水，施工人员可以看清井内的下沉出土状况，锅底土面高低和刃脚及底梁与土面的接触状况，便于根据井外的测量报告，安排挖土与纠偏相结合，从而很好地控制下沉质量，控制高差与轴线位移。

2、下沉速度快，排水下沉速度可达0.5m/d，是不排水下沉的2—5倍。

3、经济效益显著。采取排水下沉后，可实现干封底，不但提高封底质量，而且节省大量砼和人工。

三、本工程选用的施工方法：

本工程采取排水下沉法，和不排水下沉法相结合的下沉操作办法，主要有以下几个原因：

1、地质资料反映，沉井下沉穿过渗水速度快，含水率高的於泥沙层，最后座落在粘土层。要实现合同工期和质量承诺必须采取排水下沉，加快穿过於泥层和砂层。

2、本沉井外围尺寸大，如果下沉控制不好，四面高差大，可能危及结构安全，影响交验与使用。

3、力图实现干封底，封底质量有可靠保证及降低成本。

基于以上原因，我司将采取排水下沉为主的下沉施工方法。但因该沉井下降过程主要穿过且最后座落在持力层均为含水率高、持力差、易液态化、流质化，下沉系数大，当沉井下沉至标高-10.6m，也就是还差1m至设计标高时，加强沉降观测，如果下沉速度为收敛的，我司将继续用排水下沉法下沉至设计标高，如果下沉速度是发散的，必须采取不排水法完成上述工作，以增加浮力，减小下沉系数，防止超沉。

第二节下沉挖土方法

一、沉井土方的功能分配

根据土方在开挖下沉过程中对沉井的作用分为一般土方和控制土方两类。

沉井四周外壁刃脚向内1m区域土方在下沉过程起着控制井身下沉速度，平衡井身，控制偏差，控制轴线位移的作用，所以，我们将它叫控制土方。井内其他土方叫一般土方。一般土方人为挖取，控制土方靠刃脚的挤压而破裂。

二、土方开挖方法

1、锅底式开采法

从沉井中间垂直向下取土，让四周土方在自身重力和外界搅动下破裂，形成边坡，边坡最远处到离沉井刃脚1m处，靠井身自身破坏控制土方而下沉，垂直取土深度根据边坡形成情况确定。

2、边角土方挖取方法

因为本沉井为矩形，要人工从中间向外围刃脚控制土方区域逐层全面、对称、均匀的冲洗土层，每层厚底15—20cm。当沉井下沉量很少或不下沉时，将高差增大至40—50cm，冲洗过程不能冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲入井底的水量和外部渗水量与水力机械出水量保持平衡。

3、沉至设计标高时，土方挖取方法

在井开始5m以内下沉时，要特别注意保持平面位置和垂直度正确，以免继续下沉时不易调整，在距离设计标高20cm时，应停止取土，依靠沉井自重和下沉习惯下沉至设计标高。在井开始下沉并将要下沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。

4、各类土方挖取示意图：

第三节下沉出土方法及机具选择

按上节介绍的土方开挖方法开挖后，土方如何运出沉井是下沉操作中的难点，我司采用液压抓斗和水力机械出土相结合的办法出土。

一、结构施工对下沉操作的施工配合

井身还须下沉11.6m，为保持现有基坑支护面和减少扬程损失，降低能耗，先

将预留管洞口沉至地面后再进行封堵。

二、抓斗挖土施工

1、在井外用砖渣堆集一个抓机工作平台，以利于机械在雨天的移位。

2、用抓机直接挖掘中央部分的土，使沉井形成锅底，然后刃脚切土下沉。在回填沙和砾沙层时，锅底深度1.5—2m，沉井即可靠自重量下沉，而刃脚的土体挤向中央锅底处，再从锅底中继续抓土，沉井即可继续下沉。在砂质粘土层中，刃脚下的土不易向中央坍落，则配以射水枪松土。因我司配备抓土机机臂可辐射所有开挖区；可对称轮流挖掘土方，使其均匀下沉，各分格内土面高差控制不大于0.5m。如图所示：

三、水力机械出土

1、我司自行研发的冲泥机，每个配备48个高压枪头，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后，用水力吸泥机吸出，，将喷嘴搁至900角冲刷立面，将底部冲成缺口使之坍落。

2、水力机械布置及操作使用方法

本沉井采用一次下沉。下沉过程将分为两个阶段。第一阶段在预留进水洞口未入土封堵前，所有排泥管路都从预留洞进出，以减少爬升井墙面的扬程损失。第二阶段在预留洞封堵入土后，所有管路移至井墙顶面，采用串联接力的方式将泥输至事先围好的围塘中。计划按沉井几何尺寸，分区均布，四套水力机械，日出泥量400m3。如图所示：

第四节下沉控制措施

本工程采用抓土和水力机械出土的方法，为确保出土效率和沉井均匀下沉，将采取一系列控制措施，主要有：

1、自中间向外逐步扩散的出土程序。

2、严格控制刃脚处土基，保证沉井均匀受力如刃脚支承不能下沉须在刃脚取土时，做到均匀对称、层层剥离，循序渐进。

3、对下沉量、四角高差、偏位测量，实时掌握下沉速度，及时纠偏，保证沉井初始阶段形成良好下沉轨道。

4、通过电测手段，获得基底反力及沉井结构应力，应变数据，及时消除非正常受力现象，确保沉井结构安全受力。

5、控制降水，严防井底涌砂现象，不宜降水过低，既增加降水能耗，又增加沙土塑性，影响冲泥和出泥效果，从而影响下沉。

6、对周围布点监测，掌握降水对周围的环境影响。

7、沉至粘土层时，提高水压，加大破土力量。

8、必要时潜水员配合施工。

9、及时轮流冲井格泥土，提高出土效率，必要时配备4台潜水绞吸机，破坏土层。

10、必要时启用已预埋触变泥浆助沉，减少井壁磨擦阻力。如图所示：

第五节图示下沉过程及受力情况