浅谈水利工程沉井施工过程中的质量控制

许志猛 唐加庆 阚 俊

(昆山市水利建筑安装工程有限公司，江苏 昆山 215300)

1 工程概况及地质情况

木沉港泵闸及水立交工程二标工程为娄江水立交枢纽项目，位于苏州市工业园区苏虹路附近，水立交采用2根D3200钢顶管过娄江，总长504m，顶管两端分别设始发井和接收井，沉井为钢筋混凝土矩形结构。工作井平面尺寸15m×17.2m(长×宽，余同)，接收井平面尺寸11m×17.2m，工作井高度19m，接收井高度18m，外壁为直线，内壁为台阶形-6.5m收台减薄，上部壁厚1.3m，下部壁厚1.5m，-8.8～-12m标高为顶管预留洞口。

沉井位置地平标高为+2.70m，从现有地面至标高+1.25m处为填土，+1.25～-4.65m为灰黄色粉质黏土，-4.65～-7.65m为灰色砂质粉土，-7.15～-15.65m为灰色粉细砂，-15.65m至工作井刃角底持力层为灰色粉质黏土。

根据场地地层条件和区域水文地质资料，主要地下水类型为浅部土层中的潜水、中上部④-1与④-2夹层中的微承压水和深部⑦层中的承压水。

2 沉井制作

沉井持力层为⑤层灰色粉质黏土，但需穿越④-1、④-2层微承压水层。在采取三轴搅拌桩围封措施(三轴搅拌桩围封的渗透系数不大于1×10-5cm/s)后，沉井采用排水下沉法施工，干封底。严格控制围封内部微承压水水头低于井底基坑0.5m，直至顶管施工结束，在三轴围封外布置8口φ300降水井适当降低⑦层土层承压水水头，保证⑦层土层承压水水头低于-10.00m，密切监测井底土层情况，以免井底发生管涌、涌土等渗透破坏。

沉井井壁、隔墙分三次浇筑，一次下沉，起沉标高为0.00m，刃角支设采用MU10砖胎模，刃角下设15cm混凝土垫层和厚度1.20m砂垫层，下沉时第一节应达到设计强度，其余节段达到设计强度75%后进行；钢筋接头优先采用焊接，沉井浇筑过程中注意预留相关预埋件和插筋，不得遗漏，下沉前井壁预留顶管洞口采用砖砌体封堵，槽钢加固，待顶管施工完毕后，凿除对应的沉井壁孔洞封堵，保持过水断面光滑。

3 沉井下沉施工质量控制

沉井下沉采用排水下沉法，采用小挖机挖土和吊机吊土的方法将出土运至井外临时堆土区堆放。下沉采用三次浇筑、一次下沉法，下沉前必须保证沉井第一节井壁混凝土强度达到设计强度的100%；第二节、第三节混凝土强度达到设计强度的75%，并且沉井四角的测点已建立，完成首次测量后开始沉井下沉施工。

首先，用小型破碎机凿除刃脚混凝土垫层和刃角砖胎模，然后用50t汽车吊将6台0.3m3的小挖机吊入井内，开始挖土作业。沉井挖土应考虑到均匀对称出土，注意出土时保证沉井中间稍低于四周，沉井四个角的挖土高差控制在50cm以内，防止由于某处集中挖土导致沉井突沉，进而造成沉井倾斜。

保证沉井下沉过程中稳定的前提，是确保刃脚下土体不发生整体滑动破坏，砂垫层必须分层振捣密实，使沉井下沉过程中井壁四周摩阻力相近，在沉井出土过程中，6台小挖机分层同时开挖，测量员要每间隔2h观测1次，保证沉井能均匀下沉，发现倾斜一定及时纠偏。

为确保沉井安全下沉就位，下沉施工必须保证24小时不间断进行，中途不停顿。当刃脚距离设计标高在2.00m时，暂停出土1天，技术部每间隔0.5h测量1次沉井的四角高程，累计8h后，沉井四角高程测量的数据累计差值不大于10mm，即可说明沉井具备封底条件，可继续开始下沉。此时应放缓沉井下沉速度，控制挖土速度，测量员加强观测，控制高差在20cm以内。当沉井下沉接近设计标高时，提前做好止沉措施，在刃脚两侧挖出设计高程的凹槽，在里面垫方木，防止突沉。

4 沉井施工常见技术问题处理

沉井纠偏是最为常见的技术处理问题。沉井的偏差主要是倾斜和位移。导致偏差的原因很多，如砂垫层没有分层均匀振捣、刃脚下混凝土垫层厚度不均匀，以及灌注混凝土时下料不对称等导致沉井下沉前就出现了倾斜；沉井下沉出土时，由于挖机挖土不均匀，中部掏空过多，从而导致沉井产生突沉；沉井四周弃土堆放过高、荷载不对称造成偏压等使沉井产生倾斜。沉井的位移主要与井四周荷载不均匀及沉井倾斜有关。当沉井倾斜需要纠偏时，纠偏过程中控制不当就会使沉井产生位移。

施工过程中要贯彻“预防为主，纠偏为辅”的原则，各岗位人员要在思想上高度重视，严格按操作规程和施工规范施工。沉井下沉，并非书面上所说的均匀下沉，而是在摇摆中下沉的，我们要做的就是加强观测，根据测量资料随时纠偏，将偏差控制在最小范围之内，做到基本均匀下沉。

沉井刚开始下沉时，沉井位于地面以上，重心较高。且井壁四周无约束，下沉时必须特别注意，挖土时，指挥人员要指挥挖机对称挖土。沉井下沉至设计标高以上约2m时，要放缓挖土速率，调平沉井，防止挖土不均匀导致沉井突沉，进而导致沉井产生较大的偏斜。根据以往施工经验，沉井只要在初期控制好姿态，即8m内不产生较大的偏斜，随着入土深度的增加，重心降低，后期下沉一般不易产生较大倾斜。

5 变形监测

根据监测方案在沉井围封及周边建筑物布置多个周边环境沉降观测点，观测点依据现场施工进度依次布设。

5.1 周边环境变形监测成果分析

根据周边环境变形情况，绘制地表剖面竖向位移累计变化量时间曲线(见图1)。由图1可见，沉井下沉期间地表剖面竖向位移持续增大，监测点累计变形达到-20mm；随着沉井下沉结束并且封底完成，剖面点监测数据趋于稳定回升。在整个监测过程中，监测点累计变化量均小于报警值。

图1 地表剖面竖向位移累计变化量时间曲线

5.2 地下水位监测成果分析

根据施工进展情况，绘制地下水位累计变化量时间曲线(见图2)。由图2可见，在整个监测过程中，基坑降水对坑外水位下降有直接影响。监测过程中地下水位累计变化量大于监测报警值，但是未对周边环境造成明显的危害。

图2 地下水位累计变化量时间曲线

6 结 语

做好沉井制作和下沉过程中的质量控制，是沉井工程施工的关键。目前，沉井施工在水利工程中运用较多，只有在施工过程中不断总结经验，才能将这项工艺更普遍地运用于实际工程中，发挥沉井施工的独特优势。