CN108331000A - 沉井下沉施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种沉井下沉施工方法，包括如下步骤：(一)基坑开挖：在沉井制作场地进行基坑开挖，在基坑边缘挖设排水沟，用于收集基坑内存留的雨水，并在基坑边坡坡顶边缘铺设土坝，以阻挡地面雨水流入基坑；(二)沉井制作成型；(三)沉井下沉：a、初沉阶段；b、正常下沉阶段；c、终沉阶段；(四)沉井封底。本发明要解决的技术问题是提供一种下沉平稳、施工安全的临近河海领域的沉井下沉施工方法。

Description

沉井下沉施工方法

技术领域

本发明涉及水电设施施工技术领域，特别是涉及一种沉井下沉施工方法。

背景技术

沉井由于其结构稳定，造价较低等特点已经广泛应用到供水、排水、电力等市政、工业领域。在靠近河海领域进行沉井下沉时，由于其特殊的地理位置，地下水位较高，土质松软，在该种施工区域进行沉井下沉时，沉井周围土体产生流砂、涌土现象，容易出现沉井突沉，造成下沉不平稳，以及容易出现安全事故。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种下沉平稳、施工安全的临近河海领域的沉井下沉施工方法。

一种沉井下沉施工方法，包括如下步骤：

(一)基坑开挖

(1)在沉井制作场地进行基坑开挖，基坑的开挖深度根据现场土质和环境条件而定，以保证沉井制作时在地下水位以上；

(2)在基坑边缘挖设排水沟和集水井，用于基坑内排水，并在基坑边坡坡顶边缘修筑土坝，以阻挡地面雨水流入基坑；

(二)沉井制作成型

(1)刃脚模板支设

沉井下部为刃脚，在刃脚模板支设前，先在刃脚模板底部铺设有砂垫层，砂垫层上铺设承垫木或加混凝土垫层，使刃脚模板保持在同一水平面上；

(2)沉井模板支设

a、模板设计选型：模板采用木胶合板，模板支设时，沉井内部分割成多个相同大小的井格，并采用顶撑加以固定；

b、模板安装工艺流程：位置、尺寸、标高复核与弹线→井壁内外模支设→模板支撑加固→模板检查与验收；

(3)施工脚手架支设

a、脚手架搭设选型：采用扣件式钢管脚手架；

b、脚手架搭设工艺流程：基础整平夯实→摆放纵横扫地杆→立杆与扫地杆扣紧→安装上层大小横杆→加设斜撑杆→安装连墙件→接立杆→加设剪刀撑→依次逐层搭设→挂外立网；

(4)沉井钢筋施工

沉井底梁的底膜铺设完成后，进行上部钢筋绑扎，分层浇筑时，先绑钢筋再支模板；

(5)混凝土施工工艺

a、混凝土采用商品混凝土，浇筑运输采用混凝土运输车和混凝土输送泵；

b、混凝土浇筑分节并沿井壁四周对称进行，每节沉井的混凝土浇筑时分层进行并一次连续浇筑完成，每节沉井浇筑完的混凝土强度达到70％后即可浇筑下一节；

c、浇筑时上下水平的接缝采用凹形水平缝，施工缝接触面经过冲洗凿毛处理后，再继续下一节浇筑，接触面先铺设一层高强度水泥砂浆，并在浇筑前预埋膨胀止水条，再浇筑上层混凝土；

d、混凝土浇筑完毕后10h采取遮盖浇水养护；

(6)模板拆除

当沉井混凝土强度达到设计强度的25％时，拆除沉井模板侧模，当刃脚混凝土强度达到设计强度70％时，拆除刃脚斜面的模板；

(7)垫层拆除

a、混凝土垫层拆除：混凝土垫层采用分段、对称、均匀破除的拆除方式，拆除时，刃脚下及时采用砂回填夯实，并在刃脚内侧夯筑成小土堤；

b、抽除承垫木：当刃脚混凝土强度达到设计强度的100％，沉井混凝土强度达到设计强度的70％时，抽除承垫木，每抽除一根承垫木时及时采用砂或碎石回填夯实，并在刃脚内外侧夯筑成小土堤；

(三)沉井下沉

(1)下沉准备工作

a、对沉井内外表面进行防腐处理、对设计标高处在地下水位以下的预留洞口进行封堵；

b、在基坑的四周打设多个降水井、开挖取水池及泥浆池，并布置供水装置、铺设供水管路、布置抽砂装置、铺设排泥管线；

(2)沉井下沉

a、初沉阶段，沉井下沉深度在0～3m以内为初沉阶段，首先清除砂垫层，然后通过高压水流对沉井内部的土层进行冲刷，使沉井内部形成凹形锅底，同时凹形锅底内的土层形成泥浆，并通过抽砂装置将泥浆排至泥浆池，取土时，从中部开始向四周均匀对称地扩展，开挖过程中在井外壁刃脚内侧保留1m宽的土堤，土堤高度为0.5～1m；

b、正常下沉阶段，在初沉阶段末期，沉井下沉的各项技术指标稳定的条件下，加快沉井下沉速度，使凹形锅底的深度控制在1m以内，取土时，从中部开始向四周对称地扩展，再挖刃脚下的土，凹形锅底最低不低于刃脚1m；

c、终沉阶段，当沉井的刃脚踏面距设计标高的距离在2m以内时，减缓沉井下沉速度，并对沉井内部进行平整度调整，使沉井内部形成凸形反锅底，直至沉井的刃脚踏面沉至设计标高处；

(四)沉井封底

(1)封底前准备

a、将新老混凝土接触面冲刷干净并打毛，把井底修整成凹形沉井锅底，并在沉井锅底底面铺设厚块石，并用碎石整平；

b、在沉井四周井格及中央井格内，设置减压井，并在减压井下铺设有碎石，减压井内部设有潜水泵；

(2)沉井封底

沉井下沉至设计标高后，进行素混凝土封底，封底时，采用潜水泵对减压井进行井内抽水，直至基础底板施工完毕；

(3)减压井封堵

当封底混凝土强度达到设计强度的70％时，对减压井逐个停止抽水，逐个封堵。

本发明沉井下沉施工方法，其中于基坑开挖步骤中，所述基坑的外缘尺寸大于所述沉井的外缘尺寸。

本发明沉井下沉施工方法，其中于基坑开挖步骤中，所述土坝的高度为0.3m，宽度为1～1.5m。

本发明沉井下沉施工方法，其中于沉井钢筋施工步骤中，所述钢筋绑扎的顺序为先底梁，后墙板，先竖筋，后水平筋，钢筋采用挂线法控制垂直度，采用水平仪控制水平度，采用木恰卡尺控制间距，采用大理石垫块控制保护层厚度。

本发明沉井下沉施工方法，其中于下沉准备工作步骤中，所述供水装置为高压水枪、离心泵和潜水泵，所述供水管路一端与离心泵的出水口连接，另一端与高压水枪连接，所述离心泵的进水口与潜水泵连接，所述潜水泵置于取水池内，所述抽砂装置为抽砂泵。

本发明沉井下沉施工方法，其中于沉井下沉步骤中，对每个井格分别同时进行冲刷吸泥操作。

本发明沉井下沉施工方法，其中于减压井封堵步骤中，所述减压井上口高出封底混凝土顶面20cm，并设置有闷板。

与现有技术相比，本发明所具有的优点和有益效果为：

(1)本发明在沉井前通过进行基坑开挖，能够减少沉井下沉的工程量，提高施工效率，同时，在预制沉井时直接在基坑上进行，无需再另进行深基坑开挖，基坑止水，基坑防护等工序，且采用排水下沉施工，出土效率高，施工进度快，有效缩短施工工期。

(2)本发明在沉井周围挖设有降水井，使沉井周围的地下水位降至沉井设计底标高以下，能够满足沉井内干作业的施工要求，同时减小沉井下沉时发生涌土涌砂现象，保证沉井均匀下沉，而且施工安全。

(3)本发明根据沉井下沉深度以及沉井控制要求，将沉井下沉分成三个阶段，通过分别控制每个阶段的下沉速率，保证安全及质量的同时，提高下沉速率。

(4)本发明将沉井内部分割成多个大小相同的井格，每个井格内安排有一名施工人员，对每个井格分别同时进行冲刷吸泥操作，通过分模块对沉井实行冲刷吸泥，这样有利于控制沉井的下沉速度，若在操作时，出现下沉不均匀的现象，及时调整每个井格内施工人员的冲刷速率，以保证沉井均匀下沉。

下面结合附图对本发明的沉井下沉施工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明沉井下沉施工方法的工艺流程图；

图2为本发明沉井下沉施工方法中基坑的结构示意图；

图3为本发明沉井下沉施工方法中抽除承垫木的顺序示意图；

其中：1、基坑；2、沉井；3、边坡；4、土坝；5、排水沟；6、承垫木。

具体实施方式

如图1所示，本发明一种沉井下沉施工方法，包括如下步骤：

(一)基坑开挖

如图2所示，为基坑的结构示意图，

(1)为减少沉井下沉的工程量，在沉井制作场地进行基坑开挖，基坑的开挖深度根据现场土质和环境条件而定，以保证沉井制作时在地下水位以上1m。基坑的外缘尺寸大于沉井的外缘尺寸，以保证预留足够的施工操作空间，如外脚手架搭设范围、部分材料堆场及搬运通道、吊车及泵车架设位置等。

(2)在基坑边缘挖设排水沟和集水井，集水沟设置在排水沟的边角处，用于基坑内排水，并在基坑边坡坡顶边缘修筑高度为0.3m，宽度为1～1.5m的土坝，以阻挡地面雨水流入基坑。

(二)沉井制作成型

(1)刃脚模板支设

沉井下部为刃脚，刃脚为楔形结构，以利于沉井切土下沉，刃脚模板支设采用垫架法、半垫架法、砖砌垫座、砖袋垫座或土模，在刃脚模板支设前，先在刃脚模板底部(即刃脚踏面)铺设有砂垫层，砂垫层上铺设承垫木或加混凝土垫层，使刃脚模板保持在同一水平面上，刃脚模板支设完毕后，涂刷隔离剂，防止腐蚀。

其中：a、砂垫层厚度的确定公式为：h＝(G/R-L)/2tgφ

式中：h—砂垫层的厚度(m)；

G—沿沉井第一节井壁单位长度上的重量(KN/m)；

R—砂垫层下土层的承载力(KN/m²)；

L—混凝土垫层宽度或枕木长度(m)；

φ—砂垫层扩散角。

b、混凝土垫层厚度的确定公式为：h＝(G/R-L)/2

式中：h—砂垫层的厚度(π)；

G—沿沉井第一节井壁单位长度上的重量(KN/m)；

R—砂垫层下土层的承载力(KN/m²)；

L—刃脚踏面宽度(m)。

在实际施工时，混凝土垫层的厚度不宜过高，以免影响沉井下沉，因此要控制沉井第一节井壁的重量。

c、刃脚下承垫木计算

承垫木的数量应根据沉井第一节浇筑混凝土的重量级地基承载力而定，承垫木的根数按照下式计算：

n＝G_k/A[f]

式中：n—承垫木的根数(根)；

G_k—沉井第一节混凝土结构重量标准值(kN)；

A—单根承垫木与地基的接触面积(m²)；

[f]—地基土的容许承载力(kPa)；

承垫木的间距一般为0.5～1.0m。

当沉井分节制作一次下沉时，在允许产生沉降时，砂垫层的承载力可以提高，但不得超过木材强度。承垫木与刃脚踏面接触面积按照下式计算：

A_n＝G_k/R

式中：A_n—刃脚踏面与地基的接触面积(m²)；

G_k—抽出承垫木时，沉井的重量标准值(kN)；

R—木材横纹局部挤压强度，一般可取3000kPa。

所需承垫木的横截面面积，按照木材横截面的允许受剪强度计算：

A₁＞G_k/2τ₀

式中：A₁—承垫木横截面面积(m²)；

τ₀—木材横截面允许受剪强度，可取2000kPa。

(2)沉井模板支设

a、模板设计选型：模板采用木胶合板，横挡采用60×80的方木，间距30cm，立挡采用的钢管，间距60cm，用穿墙对拉螺栓拉结，间距60cm，模板支设时，沉井内部分割成多个相同大小的井格，并采用顶撑加以固定；

b、模板安装工艺流程：位置、尺寸、标高复核与弹线→井壁内外模支设→模板支撑加固→模板检查与验收；

安装沉井的井壁模板前，凿毛施工缝面上的混凝土，然后用高压水枪冲洗净，弹出墙板净宽内外边线，作为模板位置控制线，同时也确定了墙板厚；从井壁底板外侧(即施工缝下约250mm处)弹出水平线作为沉井模板安装标高控制线，同时也作为沉井模板起始线；预制Φ12钢拉杆(对拉螺栓)，其长度＝井壁宽+500mm；井壁模板由侧板(用18mm厚九夹板)、立档、横档、斜撑、斜拉杆等组成，中间拉杆应加焊3×60×60mm的防水环，并在拆模后立即沿对拉螺栓四周凿成深30mm的凹坑，将对拉螺栓两端割去，再用膨胀水泥砂浆堵严凹坑；井壁的外侧模板必须竖缝支立，立好后要核对上下口各部尺寸、井壁的垂直度、刃脚标高；支撑拉杆(内外模间)和拉箍要牢固；当井壁有斜度时，模板要按斜率要求支立。

(3)施工脚手架支设

a、脚手架搭设选型：采用扣件式钢管脚手架，井壁外采用的钢管搭设双排钢管脚手架，立杆纵距1.5m，横距0.9m，步距1.8m，脚手架内侧立杆距井壁外表面200mm；

b、脚手架搭设工艺流程：基础整平夯实→摆放纵横扫地杆→立杆与扫地杆扣紧→安装上层大小横杆→加设斜撑杆→安装连墙件→接立杆→加设剪刀撑→依次逐层搭设→挂外立网；

脚手架的搭设要求为，脚手架的基础底部必须进行夯实，立杆下要设置底座或方木垫板，立杆下部必须设置双向扫地杆，且扫地杆距立杆底座或垫板上皮不应大于200mm，立杆顶端宜高出沉井外壁上皮1.5m；大横杆布置在立杆内侧，且其长度不宜小于3跨，大横杆与立杆交接处用直角扣件扣紧，不得遗漏；主节点处必须设置一根横向水平杆，用直角扣件扣接且严禁拆除；作业层脚手板要铺满、铺稳。作业层端部脚手板探头长度不应大于150mm，且脚手板长向的两端均要与支撑杆可靠固定；连壁杆采用钢管，且靠近主节点设置，连壁杆的垂直距离不应大于4m，即每两步设置一道；沿脚手架两端及转角处起搭设剪刀撑，剪刀撑与地面夹角为45°～60°，搭设宽度为4跨，中间沿纵向每隔6跨做一组剪刀撑，在外侧立面沿架长及架高连续设置，剪刀撑斜杆除两端用旋转扣件与立杆或小横杆扣紧外，在其中间应增加2～4个扣结点；除在拐角应设置横向斜撑外，中间每隔6跨设置一道，在横向平面内由底层至顶层加设斜杆；脚手架外立杆内侧应满挂安全密目网，网与架体及网与网之间用5mm尼龙绳固定封严。

(4)沉井钢筋施工

沉井底梁的底膜铺设完成后，进行上部钢筋绑扎，分层浇筑时，先绑钢筋再支模板。

钢筋绑扎顺序为先底梁，后墙板，先竖筋，后水平筋；钢筋用挂线法控制垂直度，用水平仪控制水平度，用木恰卡尺控制间距，用大理石垫块控制保护层厚度。

钢筋绑扎操作：钢筋加工成型后，运到现场就位，进行人工绑扎；先将加工好的焊有锚固筋的刃脚踏面摆放在大理石垫块上，每根钢筋下均垫有保护层垫块，再布设刃脚筋、内壁纵横筋、外壁纵横筋；绑扎墙板钢筋时，先布设竖向钢筋，将两端的竖向钢筋用斜撑固定，并在一定高度先布设两排横向钢筋，用作支撑中间竖向钢筋，最后绑扎剩余水平筋。竖筋采用套筒连接，接头错开1/4，水平筋采用焊接连接，单边焊，焊缝长不少于10d；上下节井壁连接处伸出插筋，接头按要求错开。

(5)混凝土施工工艺

a、混凝土采用商品混凝土，浇筑运输采用混凝土运输车和混凝土输送泵；

b、混凝土浇筑分节并沿井壁四周对称进行，避免混凝土面高度相差悬殊，以防产生不均匀下沉造成裂缝。每节沉井的混凝土浇筑时分层进行并一次连续浇筑完成，每节沉井浇筑完的混凝土强度达到70％后即可浇筑下一节。

c、浇筑时上下水平的接缝采用凹形水平缝，施工缝接触面经过冲洗凿毛处理后，再继续下一节浇筑，接触面先铺设一层高强度水泥砂浆，并在浇筑前预埋膨胀止水条，再浇筑上层混凝土，以使井壁达到抗渗要求。

d、混凝土浇筑完毕后10h采取遮盖浇水养护，气候炎热干燥时，终凝后即可遮盖洒水养护，防止烈日暴晒，室外最低气温低于零下3℃或室外平均气温低于零上5℃时，应按冬季施工要求进行处理。

(6)模板拆除

当沉井混凝土强度达到设计强度的25％时，拆除沉井模板侧模，当刃脚混凝土强度达到设计强度70％时，拆除刃脚斜面的模板。

(7)垫层拆除

a、混凝土垫层拆除：混凝土垫层采用分段、对称、均匀破除的拆除方式，拆除时，刃脚下及时采用砂回填夯实，并在刃脚内侧夯筑成小土堤，其作用是承担部分沉井重量，防止已拆除部分与未拆除部分之间对沉井的承重不一致，使沉井出现不均匀下沉现象。需注意的是，拆除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，若发现倾斜，应及时调整混凝土垫层的清除位置，倾斜侧暂停混凝土垫层清除，在另一侧进行清除，用以调平沉井。

b、抽除承垫木：当刃脚混凝土强度达到设计强度的100％，沉井混凝土强度达到设计强度的70％时，抽除承垫木，每抽除一根承垫木时及时采用砂或碎石回填夯实，并在刃脚内外侧夯筑成小土堤；

进一步的，抽出承垫木应分区、分组、依次、对称、同时进行，如图3所示，为抽除承垫木的顺序示意图，以矩形沉井为例，首先抽除内隔墙下的承垫木，然后分组同时抽除短边的定位承垫木，再后抽除长边下一般承垫木，最后同时抽除承垫木，抽除承垫木时，应加强观测，注意下沉动态。

(三)沉井下沉

(1)下沉准备工作

a、对沉井内外表面进行防腐处理，以防止地下水对沉井的腐蚀。在沉井下沉前，首先对外井壁进行防腐处理，在刷防腐剂之前，先处理好外露的对拉螺栓，在拆模后，应立即沿螺栓四周凿成30mm深的凹坑，将螺栓两端割去，再用膨胀水泥砂浆堵严凹坑。

当沉井下沉到设计标高处时，沉井上有的预留孔处于地下水位以下，因此对设计标高处在地下水位以下的预留洞口进行封堵，以防止下沉时泥土或地下水大量涌入沉井内，封堵采用砖砌方式，孔径≥1000mm时，采用60*80方木做支撑，内部用槽钢加固，槽钢用膨胀螺栓固定或直接焊在预埋件上。

b、在基坑的四周打设多个降水井、开挖取水池及泥浆池，并布置供水装置、铺设供水管路、布置抽砂装置、铺设排泥管线，现作如下具体说明，

①降水井：由于本施工是在河海周边进行，地下含有丰富的地下水，沉井在下沉前，需要使施工区域的地下水位降至沉井设计标高1m以下，以减小沉井下沉时发生涌土涌砂现象，不仅影响沉井下沉，而且会造成施工事故，根据现场地质及水文情况，在沉井周边设有多个降水井，使施工区域的地下水渗流至降水井内。降水井在布设时，对于地下水位较高，渗流量大的区域，沿沉井外缘向外6m位置处，每间隔4-6m布设降水井；对于临海方向或朝向地下水源的方向采取加密布置，布设降水井需进入强风化岩层1m或者到达沉井设计标高以下2-5m位置，降水井内径为300mm，安放管径为250mm的PVC滤管，每口降水井内放置一台潜水泵，对于堵塞的井点管进行更换或换位打设，保证降水井的出水量和降水效果，以保证可以有效将水位控制在沉井锅底位置，能够满足干封底的施工要求。

②布设供水装置，铺设供水管路：供水装置为高压水枪、1台15千瓦的离心泵和一台7.5千瓦潜水泵串联组成，供水管路一端与离心泵的出水口连接，另一端与高压水枪连接，离心泵的进水口与潜水泵连接，潜水泵置于取水池内，供水装置每小时提供不少于100m³，压力为10-14kg/cm2的水源，带动高压水枪破土；供水管路采用4寸软管，通过各种阀门和支管，将高压水输送到沉井，满足两个高压水枪用水。

③布设抽砂装置，铺设排泥管路：抽砂装置为抽砂泵，将抽砂泵悬挂于沉井底部，并使吸砂口没入混合泥浆中抽砂，泥砂通过排泥管路排到泥浆池中。

④取水池：取水池为高压水枪提供水源，并将高压水泵布置在取水池中，取水池中的水由各个降水井的抽水、排水沟内的水及附近海河中的抽水汇集而成，实现对资源的充分利用。

⑤泥浆池：泥浆池是将抽砂装置抽出来的泥浆做初步沉淀，然后把清水排出，在下沉施工中，正常出砂率维持在30％左右，需要在泥浆池附近布置挖掘机和装载机，24小时不间断将排入泥浆池中的泥砂清除。

⑥下沉设备及线路安装与调试：在沉井上部搭设操作平台，布置控制间，每个控制间安放两套控制设备，每套控制设备控制一台抽砂泵和一台高压水枪泵，所有设备管路安装完成后，必须对安装好的管路及破土机械进行试运转，检测设备、电路、管线是否正常运转，符合要求后可正式进入下沉施工。

(2)沉井下沉

沉井下沉的施工原理是通过高压水泵形成高压水流对沉井内部的土层进行冲刷，形成泥浆，再通过抽砂泵将泥浆排出，在施工时，由于沉井内部分割成多个大小相同的井格，每个井格内安排有一名施工人员，对每个井格分别同时进行冲刷吸泥操作，通过分模块对沉井实行冲刷吸泥，这样有利于控制沉井的下沉速度，若在操作时，出现下沉不均匀的现象，及时调整每个井格内施工人员的冲刷速率，以保证沉井均匀下沉。

根据沉井下沉深度以及沉井内形成锅底的深度，将沉井下沉分成三个阶段，通过分别控制每个阶段的下沉速度，使沉井在保证下沉均匀的同时，提高下沉速率，下面对每个阶段进行详细描述：

a、初沉阶段，沉井下沉深度在0～3m以内为初沉阶段，首先清除砂垫层，清除砂垫层的顺序是：沉井刃脚下的砂垫层→沉井内部的砂垫层，然后通过高压水流对沉井内部的土层进行冲刷，使沉井内部形成凹形锅底，同时凹形锅底内的土层形成泥浆，并通过抽砂装置将泥浆排至泥浆池，取土时，从中部开始向四周均匀对称地扩展，开挖过程中在井外壁刃脚内侧保留1m宽的土堤，土堤高度为0.5～1m，随沉井下沉量增加而适当减少，尽可能使沉井平稳地切入土中。

初沉阶段，由于地下水提供较少，需两支高压水枪供一台抽砂泵，其中一支高压水枪固定在抽砂泵上，垂直向下冲砂，另一支高压水枪由井下冲砂人员操作，冲砂操作半径为0-10m。

初沉阶段的下沉速率，应根据不同的土质来进行控制，例如：在淤泥质粘土条件下，下沉速率适当减少，控制在30cm/d以内；在砂质土条件下，下沉速率可控制在50-100cm/d。

b、正常下沉阶段，在初沉阶段末期，沉井下沉的各项技术指标稳定的条件下，加快沉井下沉速度，使凹形锅底的深度控制在1m以内，取土时，从中部开始向四周对称地扩展，再挖刃脚下的土，凹形锅底最低不低于刃脚1m。

施工时应随时观测下沉情况，若发现倾斜，及时采取纠偏措施，严禁出现井内刃脚悬空、刃脚中部被搁置的现象；施工时做好沉井下沉记录，画好下沉速率图，为终沉施工提供可靠的数据；当沉井下沉系数偏大，土质状况较差时，需要特别防范突沉和超沉。

正常下沉阶段的下沉速率一般比初沉阶段快20-100cm/d，在此阶段增加下沉速率，可以减少土反力，从而降低下沉时的阻力，进而提高施工进度。

c、终沉阶段，当沉井的刃脚踏面距设计标高的距离在2m以内时，减缓沉井下沉速度，并对沉井内部进行平整度调整，使沉井内部形成凸形反锅底，直至沉井的刃脚踏面沉至设计标高处。

当沉井四周控制点高差大于20cm时，应及时纠偏，纠偏方法以调整各仓挖土深度为主，此时沉井四周部分土体易涌进沉井内，对这类土体不准冲挖，沉井四周塌方的土体应及时用粘土回填。

终沉阶段下沉速率控制在50cm/d以内，并随着下沉深度的增加，下沉速率逐步减小。当刃脚踏面标高比设计标高正好高出10cm时(视土质及终沉情况而定)，应立即停止取土，用大石块抛填在刃脚斜面下，并进行密集观测，24小时内沉井下沉不大于1cm时，即为下沉成功，沉井施工到位后，观测要求为4-6小时一次。

下沉完毕后，刃脚底面平均标高偏差为±5cm，刃脚平面轴线位置偏差为±10cm，任何两刃脚底面高差为±10cm。

现针对沉井下沉时出现的异常情况进行分析以及预防和处理操作进行详细说明

(1)流砂涌土现象

原因：地质情况变化，遇到砂质粉土、细砂层，事先未采取措施或井点降水突然失效，造成流砂现象；井内锅底开挖过深，井外松散土涌入井内，产生流砂；井外地下动水压力水力梯度过大，把井外土体压入井内。

预防：采用深井井点降水，保证井点降水效果，避免动水压力向上，保持土体稳定；井内取土时，避免在刃脚下掏挖，中间取土时锅底不宜过深，以防止流砂大量涌入。

治理：改变水力梯度方向，增加管井数量布置，加大管井内径，加深管井深度，更换大功率管井潜水泵；避免冲刷四周涌土，降低井内锅底深度，减小动水压力；用粘土及时回填沉井四周塌方土体；必要时向井内灌水，把排水下沉改为不排水下沉。

(2)突沉现象

原因：淤泥质粘土有触变性，经扰动后其强度显著降低，摩擦力变化范围较大，容易发生突沉；沉井取土不当，锅底开挖过深，沉井暂时被外壁摩阻力和刃脚踏面支撑力托住，当继续取土时，井壁摩阻力达到极限值，井壁阻力因土的触变性而突然下沉；产生流砂现象，井内底部大量泥砂涌入。

防治：适当加大沉井下沉系数，形成挤土下沉状态，刃脚斜面应始终埋在土中；不应通过增加锅底深度来促沉，应通过削除近刃脚土体，使沉井挤土下沉；下沉过程中及时回填粘土或灰土，并压实，以承受部分井壁摩阻力；确保井点降水效果，控制流砂涌土现象发生。

(3)倾斜与偏移现象

原因：沉井刃脚下土质软硬不均匀；观测不及时，没有对称取土，使井内土面高差悬殊；刃脚一侧被障碍物搁住，未及时发现处理；沉井自重及井上附荷分布不均。

防治：加强下沉观测及地质资料分析，发现倾斜及时纠正；在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖或不挖，待正位后再均匀分层取土；在井外深挖倾斜反面的土方，回填到倾斜一面，增加倾斜面摩阻力；下沉过程中及时回填塌方土体，并压实，保持四周土体受力均匀；沉井移位后，有意使沉井向相反方向倾斜，几次倾斜纠正后即可恢复到正确位置；有意使沉井沿倾斜方向下沉，直至刃脚中心线与设计中心线相吻合，再将倾斜纠正。

(四)沉井封底

(1)封底前准备

a、将新老混凝土接触面冲刷干净并打毛，把井底修整成凹形沉井锅底，并在沉井锅底底面铺设0.3-0.4m的厚块石，并用碎石整平；

b、为减少地下水位对封底砼的压力，根据沉井内径的大小和涌水量，在沉井四周井格及中央井格内，设置减压井，并在减压井下铺设有碎石，减压井内部设有潜水泵，用于排水减压。

其中，减压井由直径1m，高2m的钢套筒制成，套筒中间1m位置设置钢板止水带，钢板止水带以下的侧壁留有直径2-3cm进水孔，平均1个/0.01m²，滤孔外缠绕滤网片两道，减压井上口高出封底混凝土顶面20cm，并设置闷板。

(2)沉井封底

沉井下沉至设计标高后，进行素混凝土封底，封底时，采用潜水泵对减压井进行井内抽水，以降低地下水对封底混凝土压力，抽水时保证地下水位在底板以下500mm，直至基础底板施工完毕。

(3)减压井封堵

当封底混凝土强度达到设计强度的70％时，对减压井逐个停止抽水，逐个封堵。将减压井的水抽干后，潜水泵立即拿出来，迅速倒入干硬性混凝土进行封堵并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧(两法兰盘对接面涂防水油膏)，法兰盘上部再浇筑混凝土与底板顶面平齐。

本发明与现有技术相比，所具有的突出优点为：(1)本发明在沉井前通过进行基坑开挖，能够减少沉井下沉的工程量，提高施工效率。

(2)本发明在沉井周围挖设有降水井，使施工区域的地下水渗流至降水井内，以保证可以有效将水位控制在沉井锅底位置，能够满足干封底的施工要求，以减小沉井下沉时发生涌土涌砂现象，保证沉井均匀下沉，而且施工安全。

(3)本发明根据沉井下沉深度以及沉井内形成锅底的深度，将沉井下沉分成三个阶段，通过分别控制每个阶段的下沉速度，使沉井在保证下沉均匀的同时，提高下沉速率。

(4)本发明将沉井内部分割成多个大小相同的井格，每个井格内安排有一名施工人员，对每个井格分别同时进行冲刷吸泥操作，通过分模块对沉井实行冲刷吸泥，这样有利于控制沉井的下沉速度，若在操作时，出现下沉不均匀的现象，及时调整每个井格内施工人员的冲刷速率，以保证沉井均匀下沉。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种沉井下沉施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

(一)基坑开挖

(1)在沉井制作场地进行基坑开挖，基坑的开挖深度根据现场土质和环境条件而定，以保证沉井制作时在地下水位以上；

(2)在基坑边缘挖设排水沟和集水井，用于基坑内排水，并在基坑边坡坡顶边缘修筑土坝，以阻挡地面雨水流入基坑；

(二)沉井制作成型

(1)刃脚模板支设

沉井下部为刃脚，在刃脚模板支设前，先在刃脚模板底部铺设有砂垫层，砂垫层上铺设承垫木或加混凝土垫层，使刃脚模板保持在同一水平面上；

(2)沉井模板支设

a、模板设计选型：模板采用木胶合板，模板支设时，沉井内部分割成多个相同大小的井格，并采用顶撑加以固定；

b、模板安装工艺流程：位置、尺寸、标高复核与弹线→井壁内外模支设→模板支撑加固→模板检查与验收；

(3)施工脚手架支设

a、脚手架搭设选型：采用扣件式钢管脚手架；

b、脚手架搭设工艺流程：基础整平夯实→摆放纵横扫地杆→立杆与扫地杆扣紧→安装上层大小横杆→加设斜撑杆→安装连墙件→接立杆→加设剪刀撑→依次逐层搭设→挂外立网；

(4)沉井钢筋施工

沉井底梁的底膜铺设完成后，进行上部钢筋绑扎，分层浇筑时，先绑钢筋再支模板；

(5)混凝土施工工艺

a、混凝土采用商品混凝土，浇筑运输采用混凝土运输车和混凝土输送泵；

b、混凝土浇筑分节并沿井壁四周对称进行，每节沉井的混凝土浇筑时分层进行并一次连续浇筑完成，每节沉井浇筑完的混凝土强度达到70％后即可浇筑下一节；

c、浇筑时上下水平的接缝采用凹形水平缝，施工缝接触面经过冲洗凿毛处理后，再继续下一节浇筑，接触面先铺设一层高强度水泥砂浆，并在浇筑前预埋膨胀止水条，再浇筑上层混凝土；

d、混凝土浇筑完毕后10h采取遮盖浇水养护；

(6)模板拆除

当沉井混凝土强度达到设计强度的25％时，拆除沉井模板侧模，当刃脚混凝土强度达到设计强度70％时，拆除刃脚斜面的模板；

(7)垫层拆除

a、混凝土垫层拆除：混凝土垫层采用分段、对称、均匀破除的拆除方式，拆除时，刃脚下及时采用砂回填夯实，并在刃脚内侧夯筑成小土堤；

b、抽除承垫木：当刃脚混凝土强度达到设计强度的100％，沉井混凝土强度达到设计强度的70％时，抽除承垫木，每抽除一根承垫木时及时采用砂或碎石回填夯实，并在刃脚内外侧夯筑成小土堤；

(三)沉井下沉

(1)下沉准备工作

a、对沉井的内外表面进行防腐处理、对设计标高处在地下水位以下的预留洞口进行封堵；

b、在基坑的四周打设多个降水井、开挖取水池及泥浆池，并布置供水装置、铺设供水管路、布置抽砂装置、铺设排泥管线；

(2)沉井下沉

a、初沉阶段，沉井下沉深度在0～3m以内为初沉阶段，首先清除砂垫层，然后通过高压水流对沉井内部的土层进行冲刷，使沉井内部形成凹形锅底，同时凹形锅底内的土层形成泥浆，并通过抽砂装置将泥浆排至泥浆池，取土时，从中部开始向四周均匀对称地扩展，开挖过程中在井外壁刃脚内侧保留1m宽的土堤，土堤高度为0.5～1m；

b、正常下沉阶段，在初沉阶段末期，沉井下沉的各项技术指标稳定的条件下，加快沉井下沉速度，使凹形锅底的深度控制在1m以内，取土时，从中部开始向四周对称地扩展，再挖刃脚下的土，锅底最低不低于刃脚1m；

c、终沉阶段，当沉井的刃脚踏面距设计标高的距离在2m以内时，减缓沉井下沉速度，并对沉井内部进行平整度调整，使沉井内部形成凸形反锅底，直至沉井的刃脚踏面沉至设计标高处；

(四)沉井封底

(1)封底前准备

a、将新老混凝土接触面冲刷干净并打毛，把井底修整成凹形沉井锅底，并在沉井锅底底面铺设厚块石，并用碎石整平；

b、在沉井四周井格及中央井格内，设置减压井，并在减压井下铺设有碎石，减压井内部设有潜水泵；

(2)沉井封底

沉井下沉至设计标高后，进行素混凝土封底，封底时，采用潜水泵对减压井进行井内抽水，直至基础底板施工完毕；

(3)减压井封堵

当封底混凝土强度达到设计强度的70％时，对减压井逐个停止抽水，逐个封堵。

2.根据权利要求1所述的沉井下沉施工方法，其特征在于：于基坑开挖步骤中，所述基坑的外缘尺寸大于所述沉井的外缘尺寸。

3.根据权利要求1所述的沉井下沉施工方法，其特征在于：于基坑开挖步骤中，所述土坝的高度为0.3m，宽度为1～1.5m。

4.根据权利要求1所述的沉井下沉施工方法，其特征在于：于沉井钢筋施工步骤中，所述钢筋绑扎的顺序为先底梁，后墙板，先竖筋，后水平筋，钢筋采用挂线法控制垂直度，采用水平仪控制水平度，采用木恰卡尺控制间距，采用大理石垫块控制保护层厚度。

5.根据权利要求1所述的沉井下沉施工方法，其特征在于：于下沉准备工作步骤中，所述供水装置为高压水枪、离心泵和潜水泵，所述供水管路一端与离心泵的出水口连接，另一端与高压水枪连接，所述离心泵的进水口与潜水泵连接，所述潜水泵置于取水池内，所述抽砂装置为抽砂泵。

6.根据权利要求5所述的沉井下沉施工方法，其特征在于：于沉井下沉步骤中，对每个井格分别同时进行冲刷吸泥操作。

7.根据权利要求1所述的沉井下沉施工方法，其特征在于：于减压井封堵步骤中，所述减压井上口高出封底混凝土顶面20cm，并设置有闷板。