沉井基础在水利工程中的应用

陈文虎

摘要：沉井施工法已逐渐发展为修筑地下构造物和深基础的主要施工方法之一，在桥梁、市政、隧道等工程中均得到广泛应用，而本文主要针对沉井在水利工程中的应用进行深入的研究。

关键词：沉井基础；水利工程；应用

1沉井的概述和优点

1.1沉井的概述

沉井是一种在地而上制作、通过取除井内土体的方法使之下沉至地下某一深度的井体结构。沉井施工方法是修筑地下构筑物或深基础工程特殊而重要的施工方法，由于其在地下结构物建造施工时安全可靠、省时经济，并且随着施工技术及施工机具的不断发展，已获得越来越广泛的运用，如用于桥梁、烟囱、水塔的基础；水泵房、地下油库、水池竖井等深井构筑物和盾构或顶管的工作井。

1.2沉井的优点

沉井基础的优点是：沉井四周封闭，基础刚度大，能承受受较大挠曲力矩；对防止粉砂土震动液化和防渗有良好效果，水闸基础可省略大规模的防渗帷幕工程，防渗接缝处理沉井基础比板桩基础接缝处理效果好，质量更有保证；降低地下水位效果显著，基础可以做得深；有利于机械化施工，节省劳力，减轻劳动强度；施工不受雨季影响，工期有保证。

2.沉井基础在水利工程中的应用

在水里工程中测验工作的需要將其基础设施多数建在河流岸边，尤其是水位计台均临水建设。笔者在某工程设计中基础持力层落在了细砂层且水位较高，常规的支护或者放坡难以克服施工过程出现的流沙。考虑到水文设施工程量小，部分地区施工条件较差，中标单位技术力量较弱，综合上述条件将该处的基础形式设计成沉井基础。

2.1操作工艺

2.2注意事项

在软弱土体上不能直接作为胎模浇筑井筒，必须先使用砂、砂砾或碎石铺筑密实的垫层。当土体能承受上部施工荷载时，就可以通过一次全部浇筑完毕。但是对于井筒较高（≥12m）的井筒应先向下挖一定深度，通过这种方法可降低井筒的竖向悬臂高，从而能增加井筒稳定、防止倾斜。

在沉井井筒浇筑前可以往刃脚下先行放上砖垫座、木垫架。为保证刃脚起到切土导向作用，安设钢刃脚时必须要保证外侧与地面垂直。浇筑混凝土沉井刃脚及筒身时对称均匀、分段、连续进行，防止发生裂缝、倾斜。对于大井筒分节浇筑时，上节需要达到一定的强度等级，方能浇筑下节。浇筑的混凝土筒体其表观质量应光滑，致密。

2.3沉井下沉

下沉前应查验已经浇筑好的井筒的表观质量，并通过核验有关岩土参数并通过计算判断能否下沉，应该采用的相应方法。会不会发生突沉。井筒下落前要抽除或者拆除刃脚下提前设置的垫架或砖垫座。逐一分别拉出来垫木后留下的部位要马上用砂、卵石或砾砂填塞。 对于小型沉井的可以不使用大型机械设备挖土，人工挖掘或者使用风动工具都较为方便。对于大型沉井，则可在井内用效率更高的小型反铲挖土机进行挖掘。挖土时须均匀、分层、对称地进行。开挖顺序是从井筒的中间位置向井筒周边开挖。然后沿沉井壁向刃脚方向逐层、对称、均匀的削薄土层。当刃脚挤破土体，井筒自重克服摩擦力下沉。

井筒下沉过程中，外边的土体会随井筒的落下而与井筒之间形成空隙，此时如果在井筒的外边形成的土体空隙中填充砂土，就不仅降低井筒落下时土体的摩擦力，还能缩小后续的清淤工作。降雨频繁的时候，需要在填砂空隙的外边修豁土档水坎，以防止降雨形成的地表水流人井筒外边的空隙，避免发生井筒外边的摩擦力降低而使井筒突然下沉或歪倒的现象。沉井下落时尤其是马上到设计规定的标高时，应加多观测的频次，避免井筒的下落超过规定的标高。挖出来的土方不得堆在井筒的井口附近应用吊斗吊出来运往附近的弃土场。

2.4沉井封底

当沉井井筒下沉到设计标高时，不能马上浇筑混凝土封底，需经过一段时间的对沉降量观察。封底前应冲洗干净或打毛刃脚处新旧混凝土接触面，修整井底进行使之成锅底形。在沉井的中间位置设置集水井，从刃脚向集水井挖出发散的排水沟，用卵石灌人其中作成滤水盲沟，以此形成的地下水通道通过水泵抽抽走，且要保持地下水的水头低于井筒基底。封底首先要密铺碎石或卵石层，压实后接着再在其上浇灌振捣一层混凝土充当垫层，这样密实的构造层次才可以保证沉井井筒的稳固。本工程沉井较小，不涉及沉井井室的利用，所以能省去后续的防水层敷设和隔墙浇筑。

需要等到底板混凝土强度超过70%之后才可以暂停降水，暂停降水需要一个一个的停止，停止后要马上对沉井一个个的封堵。用泵抽出集水井中的水，同时向套管内灌注干硬性混凝土并振捣密实。

2.5沉井检验

作为下沉结构的沉井，下沉前应仔细查看钻孔后作出的相关岩土资料，准确了解地质情况是非常必要的。钻孔的布设按照下述规定进行。

沉井（箱）的施工应由具备相关施工经历，有经验的部门来承担。在沉井制作时均应进行的稳定计算及并制定相应措施。对于多次制作和下沉的沉井（箱），应验算下卧层的强度，且具有保持井筒稳定的方法以保证沉井接高过程的稳定。

沉井（箱）在开工前查验进场的钢筋、电焊条及焊接成形的钢筋半成品。如采用现场拌和混凝土，还必须对进场的水泥、砂石材料做检验。浇筑混凝土前，需要查验预埋件是否定位准确、模板是否密封严实、尺寸是否合适。下落前查验模板拆除后的表观质量。下沉过程中应做好检查、记录和验收。

对于沉井施工，只有切实掌握其关键工序才能更好的控制其施工质量。

3.结束语

沉井基础在水利工程中的应用日趋增多，并为沿海、河口粉砂土地基建造大型水闸基础，积累了一定的施工技术经验。沉井群基础是一项新的施工技术，积累的资料还不够多，对沉井摩阻力系数的取用、裂缝产生的原因、沉放速度的控制、偏差的纠正等等仍处于按经验来确定，尚缺乏完整的理论根据，有待于今后进一步研究总结，使沉井基础的经验更臻成熟。

参考文献：

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