浅谈特殊地质条件沉井下沉施工方法

李刚

摘要：沉井广泛应用于泵房、大型深基础工程，沉井下沉施工是整个沉井施工过程中的难点重点，科学合理的施工方案是保证沉井下沉施工安全和质量的重要前提。本文以广西中石化北海LNG取水口海水泵房工程为研究对象，该项目通过合理的策划布署，施工过程中动态控制，根据施工过程中出现的一些问题采取了有效果的处理措施，顺利完成了下沉施工。

关键词：沉井 下沉 排水 不排水

一、工程概况

广西液化天然气（LNG）取水口工程位于广西液化天然气（LNG）接收站场地东北靠海侧，包含取水泵房和进水管两部分；取水泵房为沉井结构，沉井平面尺寸为45.2×37.4m（长×宽），主要包括前池、滤网间及泵房三段，三段整体现浇成一箱涵结构，沉井刃脚底标高为-9.20m，面板顶标高+8.50m，总高度为17.7m，由顶板、底板、边墙及中间隔墙、墩柱、刃脚等组成。施工图中的±0.00m相当于当地理论最低潮面+8.50m。

二、施工地形地质条件

沉井区已经过吹填形成陆域，陆域高程约为8.2m，临海向已建护岸，并用水泥块护坡。

沉井下沉开始拟定于2013年12月1日，查2013年潮汐表《铁山港（石头埠）》：海水高潮位在3.84～5.32m范围、低潮位在3.22～2.32m范圍。

广西液化天然气（LNG）项目工码头及陆域形成工程《岩土工程勘察报告（施工图设计阶段）》地质剖面图见下图示。

沉井下沉穿过土层主要有：即7.2m厚的吹填中粗砂层、7.0m厚的粉质粘土层和0.5m厚原状粉细砂及中粗砂层，其土工指标见下表：

三、施工方法

3.1施工平面布置

在进水口两侧距沉井外壁12m外，各用砂袋垒墙修建容量有600m3 的沉淀池，并用砂袋修建排水通道至护岸外。 在护岸外水域设取水点，布置潜水泵或离心泵抽海水至沉井内补水。

沉井下沉施工平面布置图见下图示：

3.2下沉施工方法

沉井下沉依次穿过穿过三类主要土层，即7.2m厚的吹填中粗砂层、7.0m厚的粉质粘土层和0.5m厚原状粉细砂及中粗砂层，工程主要难点是各层厚度不均，粉质粘土层坚硬挖，底部原状粉细砂层及中粗砂层透水性较强。最后本工程根据各土层特点采取了三种不同的挖取砂土方法完成了施工。

3.2.1吹填中粗砂层

采用不排水下沉，用抽砂泵将回填砂抽出井外。不排水除土下沉主要采用潜水抽砂泵施工，依据沉井平面尺寸、分格情况及抽砂泵性能，沉井不排水下沉配置9套抽砂泵，平面位置见图3-1，抽砂泵取土范围见图3-2。

将沉井底部的56个格仓，划分为两个工作区域，即内部的30个格仓为1#工作区、周边的26个格仓为2#工作区。除土时遵循：先1#区后2#区，每个工作区按“定位准确、先中后边、对称取土、深度适当”原则进行； 施工时先冲挖四角的土堤，再冲挖四周的土堤，使沉井逐步下沉，各孔（格）之间的冲挖，在沉井偏斜不大时，应力争同时冲挖。如偏斜较大时，则井孔之间的冲挖速度，应根据偏斜情况进行调整，保证沉井平稳下沉。

3.2.2粘土层

该粘土层比较坚硬，采用用水力冲切机，绞切机不排水施工除土效果不佳，最终采用井外设置旋喷桩止水帷及钢板板支护，井内小挖机挖土干施工的方案完成了该段施工。

在沉井周边4.8m处实施注浆帷幕止水措施，止水帷深度不固定，贯穿粉细砂夹层，上下各进入粘土层1m。

钢板桩支护的重点是阻断粘土层以上回填砂。钢板桩布置在距离沉井外边1.5m，自8.2m标高地面往下打，钢板桩长12m。

沉井排干水后，用小型挖机按50～80cm厚分层，采用逐层开挖，沉井内取土采用1台50t履带吊机+抓斗（斗容0.8m3）和2台5512型塔吊+吊斗（斗容1.0m3）进行。

3.2.1底部粉细砂和中粗砂层

该项土层范围为-8.7m～-9.2m，总深度0.5m，处于沉井终沉阶段。此时沉井中间穿过粘土层，且中部开挖已经达到设计标高，但四周尚有1-2m未开挖完。此时井内外水压差很大，为防止流砂、突沉等情况发生，采用不排水施工。施工时先将井内注满水，然后采用长臂液压旋挖机沿井内四周内分层开挖下沉，每层按30cm控制。沉井沉至距设计标高10cm时停止开挖，让其缓慢自沉，观察几天后状态稳定，即实施封底施工。

四、总结

广西液化天然气（LNG）取水口海水泵房沉井下沉施工地质特殊，按上述方案施工取得了良好的效果，安全、进度、质量均得到保障，为后续施工打下了良好的基础。本下沉方案可供同类型沉井预制施工参考。

参考文献：段良策， 殷奇. 沉井设计与施工. 上海： 同济大学出版社， 2006.5.