沉井施工的相关技术控制

1工程概况
1.1总体概况
本文以某工程为例，采用沉井结构概况沉井结构尺寸为46.7 m×51.9 m×16.05 m，采用钢筋混凝土制作，池体混凝土等级为C35，抗渗等级为P8。起沉标高为绝对标高3.000 m，共计下沉深度达15.35 m。
1.2工程地质
场地内除河流地段地形低洼外，其余地段地形较平坦。勘察期间陆域勘探点地面标高在5.180～
3.910m，高差1.270m。主要分布②、③、④、⑤层土。
1.3地下水
（1）潜水。潜水赋存场地浅部土层中。年水位的变化幅度一般在1.0 m左右。
（2）微承压水。场地内的微承压水赋存于⑤2 层、⑤3–2层砂质粉土层中。
（ 3 ）承压水。场地内的承压水赋存于⑦层
（⑦1–1层砂质粉土、⑦2层粉砂层）中。
2施工工艺及前期条件
2.1施工流程
本工程沉井结构刃脚底标高–12.350 m，预制标高
（即起沉线标高）3.000m，平面尺寸46.7m×51.9m， 沉井准备分三节制作。沉井结构外壁5m处做隔离保护SWM工法桩。
基坑围护→测量放点→开挖土方至起沉线→沉井放线→垫层施工→安装支撑支架及底层模板→安装内模→安扎钢筋、止水钢板→浇筑第一节混凝土→第二节结构模板安装→安扎钢筋、止水钢板→浇筑第二节结构混凝土→第三节结构模板安装→安装绑扎钢筋、止水钢板→浇筑第三节结构混凝土→沉井下沉施工
（首段结构混凝土强度达到100%，其他各段结构混凝土强度达到龄期强度70%）→C20混凝土封底→沉井结构底板施工→沉井内部结构施工→沉井封顶。
2.2施工准备
在工程开工前提前策划，做好前期施工工作必需的预备工作，主要包括施工组织建立、技术措施、安全方案、施工物资、施工场地的准备等。
（1）熟悉地质勘察与施工图纸等技术文件，编制总体施组和专项方案。
（2）平整场地，施工场内施工道路，做好场内三通工作。
（3）做好施工控制点的交、接桩工作，同时做好导线控制点与水准控制点的符合工作，为了施工方便，可以在场内设置临时导线控制点与水准控制点。
（4）做好施工人员、设备、原材料进场计划， 同时及时跟进落实情况，完成开工各项准备工作。
3施工过程控制要点
3.1沉井施工的测量方式
（1）主体结构水平高程与位置的控制测量：在主体结构外部地面设置高程控制点，沉井结构上顶部画出十字形横纵线，施工中采用水准仪、经纬仪控制标高与轴线，保证结构标高和位置符合要求。
（ 2）主体结构轴线垂直控制：将主体结构均分，并在内壁画出垂直均分线，作为垂直度控制线， 在施工过程中采用垂球与垂直控制线对比，保证下沉施工的垂直度，同时利用测量设备定期测量垂直度。挖土施工过程中必须随时观测沉井结构垂直度，在施工过程中如果出现垂球线与内壁均分线距离过大或者结构内壁标高不一致，必须实施纠偏工作。
（3）沉井下沉量控制：井筒外侧壁四周测点位置弹出水平控制线，或者井筒外壁上四个侧面用墨线画出标尺，每一格按施工需要的尺寸确定，用水准仪在施工工程中观测下沉值。
（4）做好沉井施工的监测工作： 按照相关规范要求，在施工过程中，做好高程、垂直度、下沉位置的检测工作，监测频率2次/每工作班。在结构高程快达到设计高程时，应加大观测频率，频率2 h一次，标高符合设计要求。
3.2沉井制作
3.2.1基坑周边排水
基坑四周布置排水沟（300×400 mm）收集地面排水，然后通过水泵抽到沉淀池，经沉淀后再进入临近沟渠排走。
3.2.2起沉线开挖
采用1台200PC挖掘机由东向西依次开挖，一次性开挖至起沉标高线+3.000 m。
3.2.3钢筋工程
（1）进场钢筋应符合设计和规范要求，应该具有出场取样检验报告、产品质保单，进场后立即按规范进行抽检取样，等检定合格后，可以使用。
（2）沉井井壁内的水平钢筋与竖向钢筋应该垂直平顺，牢固绑扎，安装位置必须准确无误，误差小于规 范要求，搭接长度满足规范要求，接头质量满足要求。
（ 3）沉井井壁钢筋要确保钢筋交叉点绑扎质量，在钢筋与钢筋之间设立板凳筋，同时拉筋必须按设计要求设置，梅花状布置，间距≯图纸要求，钢筋保护垫块必须采用钢制垫块且足量设置，保证保护层满足要求。
3.2.4沉井制作技术
沉井结构制作：沉井结构采取分部结构，本项目共分4部分，1.2.3部分制作完毕后分别下沉封底，最 后再制作第4部分（一次完成到制作高度4.90 m含顶板），每节制作高度（每节标高）如下。
第一节：－12.350～－8.150m，制作高度4.200m。第二节：－8.150～－1.750m，制作高度6.400m。第三节：－1.750～+3.500 m，制作高度5.250 m。第四节为沉井下沉后施工：+3.500～+4.900 m，
制作高度1.400 m。
沉井施工顺序为脚手架→钢筋→模板→浇筑
→养护等过程，混凝土采用商品混凝土，强度等级
C35P8，用泵车输送入模，振动机、振捣密实。
上节与下节浇捣时分节接缝处按施工缝处理，采用钢板止水带，施工缝应凿毛并清理干净，采用同强度等级水泥砂浆，接缝确保密实相互咬合和防止渗漏。
3.2.5混凝土工程
（1）混凝土浇捣。沉井的混凝土浇灌由2辆混凝土泵车同时浇灌，混凝土振捣采取插入式振动器，预留洞口及其他难以振捣的部位，为了确保混凝土浇筑质量，必须延长捣固时长，对于振捣棒不能插入的部位可以采用人工捣固，从而保证混凝土密实浇筑。
（2）混凝土养护。沉井井壁混凝土采用保温保湿养护当同条件下养护的混凝土试件强度达到70%以上时即可，刃脚底模就可以拆除。
3.2.6施工缝的技术处理
本工程设计采用预埋止水钢板进行施工缝的处理。
（1）止水条粘贴之前，对混凝土粘贴部位表面必须清理干净，将水泥浮浆、松散的碎石子用水冲刷干净，接缝处必须清理干净无残留污渍，最后将结构上的积水清除干净。
（2）止水条粘贴紧固时，严格按照出场使用说明或者按照施工方案执行，必须牢固地固定在粘贴物表面。
3.2.7沉井下沉
（1）下沉前的准备工作。下沉前先做好监测测量标识的准备工作，在沉井内壁悬挂吊坠，下沉期间井内根据吊坠的垂直度适当控制挖土方向；在沉井外壁四角画出测量标尺，下沉期间通过井外测量进行控制。
（2）混凝土垫层拆除。混凝土垫层拆除遵循分区、依次、对称、同步进行的原则。沉井垫层拆除时首先凿除底梁下垫层，再凿除隔墙下垫层，然后对称凿除井壁中段垫层，最后凿除对角位置井壁下垫层。
（3）沉井干挖法下沉。1）沉井制作前开挖至起沉开挖线。2）沉井制作完成，第一节达到强度100%开始下沉。3）沉井下沉至2 m（速率控制在
0.3 m/d）。4）沉井下沉一半（速率控制0.5~0.8 m/ d）。5）沉井下沉至离设计标高2.000 m（速率控制0.2~0.3 m/d）。6）沉井下沉完成（预留35 cm让沉井自由下沉）。7）沉井封底（经24 h沉降观测，沉降量不大于10 mm时进行封底，误差在20 cm内）。8）沉井内部及封顶施工。
（4）沉井封底。在沉井施工下沉至标高时加强观察，离底部标高35cm时，立即停止挖土作业，利用结构自重自行下沉，下沉随时测量标高，确保能够达到设计高程，如果到达设计高程，需要停止施工， 等待3 d左右的时间稳定，或者经过监测沉降值不大于1cm/8 h时，可以进行沉井底部封底。
（5）沉井下沉速度控制。通过控制井内取土， 沉井结构下沉速度需要保持一定的范围，以便下沉偏差可以进行控制，确保完工后的偏差满足要求，下沉速度的控制主要通过结构内的取土速度。
1）初始阶段：由于刚开始施工，本阶段主要以慢为主，确保各项工作能够顺畅，保证沉井轨迹能够稳定准确，速度最大不能超过30 cm/d，本阶段范围初始2.0 m之内的距离。
2）中间阶段：本阶段下沉速度可以加快，速度维持在50~80 cm/d之间，本阶段距离自初始阶段至设计标高以上2.0 m处。
3）最终阶段 ：本阶段设计高程2 m至设计高程之间，下沉速度与中间阶段相比需要减小，速度保持在20~30 cm/d之间，在施工期间严格观测，如果发现有施工偏差，立即纠正。
4沉井工序施工中易出现问题及处理方法
4.1下沉困难
沉井结构下沉施工中，容易出现下沉速度过小或者没有下沉量，结构出现悬挂或者搁置现象。出现以上问题的缘由主要是，沉井结构与周边土层摩擦力太大，沉井结构本身自重不够，下沉系数取值不当，地下有遗留的树根、管道等障碍物，或者地面出现管涌与流沙现象。
处理方法：为减少沉井下沉时，井筒外壁与土之间的摩阻力，在沉到一定深度后，在井筒壁四周设置300～500mm土坝，土坝用粘土分层夯实，在沉井下沉过程中，在土坝内充填膨润土泥浆，并且随沉井下沉， 及时补充泥浆，确保泥浆表面不低于地面，现场要储备一定量的泥浆，或在井顶均匀加铁块或其他荷重。
4.2下沉速度过快
沉井结构下沉速率过大，会出现速率超过挖土速率的异常情况。引起上述异常情况主要是地下土层承载力过小，土层的耐压系数过小，或者由于长期降水及地下水的流动造成砂的流动，减小了沉井结构主体与周围土层摩擦力。
处理方法：减小沉井结构每段高度，从而减少结构重量；将沉井结构外部土方夯实，或者对结构外部土方进行换填，采用粗糙材料，加大摩擦力；如果沉井结构由于土壤液化发生虚坑，可以采用碎石回填； 当沉井下沉接近设计标高，应停止挖土，但下沉速度仍未减慢时，应及时在刃脚下部抛填大块石阻沉。
4.3纠偏措施
根据经验，沉井下沉过程中可能会发生倾斜、移位或扭偏等偏离情况，为此要进行纠偏。纠偏前先要分析偏离原因，是未对称抽除承垫木或未及时回填夯实刃角下土体，还是未对称拆除混凝土垫层、井内土方，抑或刃角下土质软硬不均匀、遇障碍物未及时发现和处理，或是井边堆置弃土偏压、突沉、造成不均匀下沉等，在分清原因后对症下药。
4.4遇硬质土层
遇厚薄不等的黄砂胶结层，质地坚硬，开挖困难。本工程采用干挖下沉，可采取以人力用铁钎打入土中向上撬动、取出或用铁锹开挖，必要时打炮孔爆破成碎块来处理。
4.5流砂井外土、砂涌入井内的现象
4.5.1原因分析
（ 1）沉井结构内部土方开挖高度过大，沉井内、外土方高度差过大，压力差过大，造成结构外部松散土进入结构内部。
（2）沉井结构内部土层降水后，内、外水头差过大，水压力将外部砂、碎石推到结构内部。
4.5.2预防措施及处理方法
（1）挖土施工时避免掏挖刃脚处，防止砂石涌入，土方开挖后土层的现状不宜形成锅底形。
（ 2）在沉井结构穿越流砂土层应快速施工速度，同时对结构增加竖向荷载，保证沉井底部刃角能够快速进入下面土层。
（3）如果沉井结构地层需要降水，可以将降水井设置在结构内部，并采取措施防止降水井淤积。
5结束语
沉井结构本身可以兼做围护工程，不再需要增加防水措施与支撑，适合城市范围内的基坑工程，减少了地面沉降，减少了对城市生活的干扰，同时具备明显的经济效益和综合效益。