沉井施工监理控制流程及分析

雷凯

摘 要：沉井作为一种特殊的地下构筑物，在有色金属加工工艺的设备基础工程中较为多见。由于开挖深度大，车间环境所限和地质条件复杂，精度要求高，施工存在周期长、工艺复杂、难度大、易出问题等不利因素。本文对某工程沉井施工的全过程监理控制进行阐述，重点叙述了沉井施工的控制要点，以及对出现问题的分析和处理措施。

关键词：沉井施工；监理控制；问题分析；处理

1 工程概况

本工程为某铝加工厂精整车间纵切机组设备基础中的沉井施工。该沉井为地下钢筋混凝土矩形构筑物，外周长4.2×3.5米，壁厚500mm。底标高为-22.2m，顶标高为-4.00m。沉井的底板及侧壁采用C30防水混凝土，抗渗等级P10，钢筋保护层为50mm，底板以下为1.3m厚C30素混凝土封底。

本工程设计要求沉井平面尺寸误差不得大于10cm，精度要求较高，为保证井体尺寸的准确以及充抵偏差，经项目监理部和施工单位以及业主协商决定，现场实际制作每边增大10cm，即4.3×3.6m，壁厚不变。同时参考地勘报告，地层中含有较厚的卵石层，为保证井体顺利下沉，亦将井体刃脚钢板厚度由14mm增加为20mm，加大了刃角强度。

沉井施工原理：在地坑内，先制作开口的钢筋混凝土井体，待井体混凝土达到设计强度后，在井室内挖土使土层逐渐降低，井体依靠自重克服井壁与土层之间的摩阻力，逐步下沉。

2 施工工艺

测量放线→设置井点降水→土方开挖→槽底换填级配砂石500mm厚→槽底碾压平整→井体放线→铺设刃脚下的垫木和砂垫层→第一节井体钢筋模板施工→浇筑→养护→拆模→抽除垫木→人工挖土下沉→第二节井体钢筋模板砼施工→人工挖土下沉→第三节、第四节井体……→下沉至设计标高→水下浇筑混凝土封底→底板施工。

本工程沉井井室总高16.7m，按4节支模浇筑，待前一节井室顶部下沉至-4.00m时，再支模浇筑下一节井室并下沉，直至设计标高，然后经校正就位后进行封底处理。

3 工序要点

（1）铺设垫木，将刃脚放在垫木上方，用经纬仪及水准仪控制刃脚位置及四角标高。铺设垫木时应注意：垫木顶面保持在同一标高，在其空隙中填砂密实，填砂高度为垫木厚度的一半，垫木中心线应与刃脚中心线重合。垫木可采用二级红松，长1.6m、宽250mm、厚200㎜，间距1m，垂直于井壁铺设。

（2）沉井模板支设，应在每节井室内壁四边距顶部300mm处预留8个埋件，以焊接内模托架。第二节、第三节、第四节井室模板支设时应注意：模板的垂直度参照上一节井室侧壁的垂直度进行支设，保持井室侧壁在同一条直线上，以便井体垂直度的校正。

（3）沉井的混凝土浇筑，直壁拆模应在混凝土达到设计强度50%以上，刃脚斜面模板应在混凝土达到设计强度的70%以上时方可拆模。井室浇筑时：应沿四周转圈顺序浇筑，均衡推进，振捣密实到位。注意一次浇筑量不能过大或集中，防止井室因重量分布不均而发生偏移。

（4）沉井下沉，第一节井室混凝土必须达到100%设计强度后方可下沉，其上各节必须达到设计强度70%后方可进行。垫木应分组编号，抽除时应由专人指挥，按顺序对称、依次、同步抽除。在抽除垫木过程中，应随抽随填碎石土，并在刃脚内外侧填筑成小土坝，并人工夯实。然后依次是先中央后四周，均衡对称的进行人工挖土下沉，并根据需要留有土台，逐层切削，使井室均匀下沉。下沉过程中及时用砂将井室四周空隙回填，防止井室侧偏。同时在井室中央挖长宽深各500mm的集水坑，集水坑随井体下沉而不断加深。在集水坑内设排水管及水泵，注意排水管安装时应靠近井室内的爬梯，以便安装和维修。当井室内地下水涌出时，依靠潜水泵将积水排出沉井外，保证井室内施工能正常进行。

（5）下沉偏差控制，偏差控制三个方面：标高控制；垂直度控制；位移控制。

①标高控制：在井室内壁四角设置4个水准点（每次4个水准点的设置均依照前次的水准点向上引，在内壁每隔4m设置一道），通过水准仪进行测量并与基点进行复核，控制下沉高度及不均匀下沉的情况，出现误差及时校正。

②位移控制：在距井室侧壁外500mm的位置设置位移控制线（纵横两条线），以便控制沉井的位移以及防止出现调角，并在井室外壁阳角两个方向上都弹出中线。通过控制线对外壁中线进行测量，保持对位移量的控制。

③垂直度控制：在井室内对角距两侧300mm处固定两条线坠，每下沉一次测量一次，根据测量結果，及时确定再次开挖重点以及调节方向。

如若位移或垂直度出现偏差，可利用千斤顶进行调节。若需向东移动，则用千斤顶在井室内底部东侧向东施压，然后将井室内西侧下挖，使井体向西发生倾移，然后在井体西侧外壁的上部也用千斤顶施压，同时下挖井室内东侧土体（此时底部东侧的千斤顶可撤除），使井体向东逐步偏移，然后在井室外侧填砂以就位。除利用千斤顶外，纠偏措施也可采用井室外侧填充生石灰，生石灰浇水后熟化膨胀，体积增大，对沉井外壁产生侧压力，亦可将沉井推移到位。

沉井稳定测量：沉井下沉到要求标高后，停止抽水。依靠井室自重下沉达到稳定状态。期间每天4次进行观测，直至井室四个角下沉量达到一致，而且48小时内下沉量不大于10mm，方可进行封底。

4 沉井封底

封底前应注意将坑底泥浆沉渣清除干净，本工程设计要求潜水员潜入坑底进行清淤，现场实际不具备可操作性。由于已挖入卵石层，经连续几日观察，井室内积水不再浑浊，并用线绳捆扎钢筋棒入水触探坑底，也很坚硬，故未专门进行清淤处理。

由于停止抽水后，井底涌水量急剧增大，井室内增加至3台水泵亦抽排不急，封底只能采用导管水下浇筑混凝土。先用工字钢、脚手板搭建临时操作平台，而后用吊车将3根Φ273钢管吊下至距井底30-50cm，并将钢管固定在操作平台上。封底砼为C30、1.3m厚，采用汽车泵浇筑，浇筑时将导管内放入同管内径一致的橡皮球，利用橡皮球及砼的重力将导管内的水挤压出。砼浇筑中沉井外围水泵打开持续进行抽水，此时井室内水位高，井内水压大于井外水压，使沉井底部出现负水压现象则利于砼浇筑，可避免地下水对砼进行冲刷，有利于砼的浇筑和初凝。封底砼浇筑完毕后，待强度达到100%，将井室内积水抽除，凿除封底砼的表面浮浆，铺200mm厚砂砾层，其上铺油纸一层，再浇筑C15混凝土150mm厚垫层，表面抹水泥砂浆一层并刷热沥青一道，至此封底施工全部结束，最后浇筑钢筋混凝土底板即可。

5 问题分析与处理实例

（1）井体下沉到第四节时（最后一节），沉井下方出现异常地质：西北角为大粒径卵石，东南角为粘性土质。东南角不用再挖即可下沉，西北角卵石阻力较大，开挖难度加大，下沉困难。故将西北角加大配重（荷载配重采用20t的铝锭）进行调整。

（2）井室第四节下沉到大约-20m时，出现垂直度严重偏差，南北偏差23cm，东西偏差17cm，下部开挖也无法校正过来。故在井体东向和南向两侧外壁各加200t千斤顶，并在井室外侧将西向和北向同时挖深至▽-10m，利用千斤顶施压，同时井室内亦进行下挖，逐步纠偏到位。

（3）最后一节沉井每天仅下沉20-30cm，下沉困难（前几节平均每天下沉50-60cm），而且沉至大约▽-21.6m处时井室内西北角出现大量流沙的异常现象，为避免井室外土体坍塌，经与业主协商，并征得设计同意后，剩余60cm不再下挖，停止抽水，待井室靠自重下沉至稳定状态，对井室垂直度进行校正，将底板以下部分的内壁进行凿毛，底部清理干净，并在沉井四周回填加以稳固，即可封底。

本工程沉井施工前，项目监理部查阅相关的施工手册掌握沉井的施工工艺，制定切实详尽的沉井方案、降水方案、测量方案、封底方案，对沉井施工的每道工序、容易出现的问题以及处理措施做到控制有数。尤其是下沉过程中的数据观测、纠偏调整、封底浇筑施工，予以全程跟踪监理，有效保证了施工质量。本工程沉井于7月底开始做降水井点，11月底完成底板浇筑并回填结束，有效施工时间为3个半月，目前纵切机组设备基础已经顺利完成交接验收，开始设备安装，沉井施工结果良好。