大型沉井排水下沉施工技术

大型沉井排水下沉施工技术

摘要：沉井是修建深基础和地下深构筑物的主要基础类型，它具有结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗，耐久性好，内部空间可有效利用等特点，施工时不需要复杂的机具设备，对地质较复杂的状况下均可施工。本文结合七堡引水枢纽工程采用沉井施工方法对沉井排水下沉技术进行简单介绍。

关键词：沉井；七堡；排水下沉；偏移；倾斜量

中图分类号：u443.13+1 文献标识码：a文章编号：

abstract: open caisson construction is deep foundation and the main base deep underground structures type, and it has the structure section size and rigidity, high bearing capacity, anti-permeability, good durability, interior space can effectively use and other characteristics, construction not in need of sophisticated equipment of the geological more complex situation all can construction. based on the water control project seven castle open caisson construction method of open caisson drainage sinking technology is of simple introduction.

key words: open caisson; seven fort; drainage sink; migration; tilt quantity

一、工程概况

七堡引水枢纽工程沿线共设置4个顶管井，各井均采用沉井施

工，工程沿线地势起伏较大，场地区地貌上位于徐淮黄泛平原区，地面高程为23.0～29.5m，沿线多为农田。

场地区主要河湖有：骆马湖，大运河、废黄河及水沟、水渠和水塘。勘察期间骆马湖、大运河、废黄河水位分别为25.6m、19.3m、

23.5m左右。

二、沉井排水下沉

1．水力机械排土沉井施工

该方法主要是利用高压水泵将高压水流通过进水管分别流进沉井内的高压水枪和水力吸泥机，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，然后用水力吸泥机将泥浆吸出，从排泥管排出井外。

2．施工操作要点

取土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留土台，最后对称分层冲挖，不断冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲入井底的泥浆量和渗入的水量与水力吸泥机吸出的泥浆量保持平衡。

）冲泥时，先在水力吸泥机的吸泥龙头下方（一般均选在锅底中央），冲挖出一个直径约为～的集泥坑。然后用水力冲泥机开拓各个方向通向集泥坑的水沟～条，沟的纵向坡度～。此后，即可向四周开挖锅底①，为防止沉井突然下沉，引起很大的偏差，以及减少井外土的拢动坍塌等情况，需在沉井四周刃脚旁保留宽～的土堤。待锅底开挖完毕后，再逐步均匀地冲挖土堤，第一步先冲除四角处的土堤②，第二步再冲除四周土堤③，最后冲除定位点处土堤，

使沉井下沉。

）对于离集泥坑较远的位置，泥浆从那里流到集泥坑有时是很困难的，为不使集泥坑和集泥水沟的泥砂沉淀，用一个水力冲泥机反复冲刷和搅动。一方面用它将沉井最远处的泥砂冲至集泥坑；另一方面还可以把集泥坑冲深，搅动泥浆，并清除堵塞在吸泥龙头网罩上的杂物。

利用上述方法能够提高水力吸泥机的排泥量，在沉井的下沉初期，泥浆中常混杂着建筑垃圾，如石块、碎木块等，采用上述措施亦属必要。

根据工程中实测情况，当水压为～时，水力冲泥机的有效冲刷半径约为～，在此范围内的泥浆一般均可流至集泥坑内。

水力吸泥机的吸泥龙头网罩在冲切施工中应保持低于泥浆面约～，这样可吸入较多的泥浆。

3）终沉初定刃脚踏面为警示标高，比设计高程抛高200mm，当沉井的进尺到最后2m时即进入终沉阶段。按设计图纸要求达到锅底尺寸与标高，并且适当放慢取土速度和数量，严格按照均匀对称的原则布置挖土范围，当沉井四周控制点高差大于20mm时，应及时纠偏，纠偏方法以调整各仓挖土深度为主，外刃脚土塞部分土体易涌进，不准冲挖。终沉阶段是沉井的关键时刻，故一定要加强观测，测量在最后阶段应每隔不少于1小时，提供一份测量报告，严格控制沉井的下沉速率。

3．沉井下沉过程监测

下沉过程中，要进行以下方面的监测工作：沉井本体监测（下沉速度、下沉不均、整体漂移）、沉井四周土体监测（下沉、位移）。

1）沉井本体监测：在沉井井壁四周布置下沉观测点及观测轴线；每天观测井体轴线位移情况，并做记录，发现累计位移超过50mm，要采取纠偏措施。

在沉井下沉过程做到，刃脚标高每班至少测量三次，轴线位移每天测一次，当沉井每次下沉稳定后进行高差和中心位移测量。

沉井初沉阶段每小时至少测量一次，必要时连续观测，及时纠偏，终沉阶段每小时至少测量一次，当沉井下沉接近设计标高时增加观测密度。

沉井位移与倾斜的计算

沉井刃脚平面位移x按下式计算：

式中b、h─沉井的宽和高；

e─井顶处垂直于沉井中轴线的平面（井顶理论平面）内，两个边缘点的高差；

a─井顶中心的位移量。

c的正负号，若x<0，则表示井顶和井底的位移方向相反。

沉井的倾斜量：

式中符号的意义同前。

2）沉井四周土体、民房监测：对沉井四周土体、民房定时观察，发现裂缝、坍塌要及时汇报，立即采取防护措施。

三、沉井下沉过程风险分析及对应措施

1．沉井下沉偏移

1.1偏移原因

沉井下沉的过程就是不断纠偏的过程，保证沉井下沉质量的前提就是做好下沉阶段的纠偏工作，产生高差、位移的原因主要有：1）基土层软硬不均，或有块石等障碍。

2）没有均匀除土下沉，井孔内土面高低相差大。

3）下沉系数偏小。刃脚被掏空时产生突沉。

4）沉井内产生流砂管涌，破坏了沉井的稳定状态。

5）井外堆土或其它原因造成对沉井四周井壁的偏压。

6）井周土体不对称或土质不均匀，使沉井四周井壁受力不均匀。

1.2 纠偏措施

1）下沉过程中，发现有块石等下沉障碍时，必须及时清除，防止障碍物被沉井压入土中而难于清理，影响下沉。

2）对称均匀地取土。一般高低差不得超过1m，终沉阶段高差不得超过50cm。

3）发现流砂管涌，原因是地下水位高于取土深度，应及时注水，压住水头，决不能在流砂的状态下继续排水下沉。注水采用深井内地下水，注水高度满足沉井稳定，此时应根据观测井内地下水位标高，井外可设置降水井以降低水位。

4）及时回填并密实井周坍陷土体区域，保持沉井壁四周正常的受力状态。

5）沉井在下沉过程中发生倾斜偏转时，应根据沉井产生倾斜偏