沉井施工技术在设备密集区应用探讨

赵志超(兖矿新疆煤化工有限公司，新疆 乌鲁木齐830011)

1 概述

沉井施工方法，广泛用于建造地下构筑物和深基础，这种施工方法，一般先在基坑或地面上建造钢筋混凝土井筒，待井筒混凝土强度达到设计要求后，在井筒内挖土，随井筒内土面标高不断降低，井筒靠自身重量克服刃脚反力和井筒壁与土壁之间摩擦力不断下沉，至设计标高后封底。

兖矿新疆煤化工有限公司新建高压后备氮系统，有高压氮泵和水浴式汽化器两台主要设备，其设备混凝土基础尺寸为3.9m*3.3m和3.3m*3.3m,底标高均为-2.1m,基础较小，但两台设备基础均位于常压液氧储槽和常压液氮储槽之间，施工作业面狭窄，挖掘机等挖土机械无法进入；查阅详勘资料，该区域为淤泥质地基，地下水位在-1.5m，土质差，放坡开挖或支护开挖均无法实现；采用钢筋混凝土沉井，人工挖土施工，占地面积小，土方开挖量少，无需动用大型设备，对临近构筑物影响小，施工方便，安全可靠，工期短，造价低。

2 沉井施工方法

2.1 沉井制作

图1是沉井施工的剖面图。井身高2.8m，长宽外径分别为4.3m*3.3m 和3.3m*3.3m，高度不高，重量不大，为简化施工程序，缩短施工时间，采取一次制作下沉。

制作程序：放线→拆除原混凝土地面→挖土0.3米后场地整平→抄平放线验线→安设刃脚铁件、绑钢筋→支刃脚、井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模→沉井下沉。

刃脚支设：图2是刃脚结构与支设示意图。平整刃脚处地基，打夯机夯实，铺设砂石垫层150mm厚，设置木垫架，根据井筒荷重计算确定木垫架大小、间距，对称铺设；安设的钢刃脚外侧与地面垂直，确保切土导向作用良好。

图1 沉井施工剖面图

图2 刃脚结构与支设示意图

井壁模板支设：井壁模板采用方木、竹胶板制作，对拉螺栓紧固；因地下水位较高，为防止井壁渗水，在穿墙对拉螺栓中间满焊100*100*3mm 止水钢板。内外脚手架与基坑边坡连接牢固，确保模板整体稳定，混凝土浇筑振捣时不胀模、不位移；模板内壁平整光滑，接缝处胶带密封，满刷脱模济，确保拆模后混凝土表面光滑，减小下沉阻力。

钢筋绑扎：井壁内模支设完成，即可绑扎钢筋，竖筋一次板绑扎到顶，底、中、上三道环筋固定，水平筋分层绑扎，内外层钢筋之间加设支撑，梅花形布置，每米不少于1个；钢筋外侧设置垫块，保证保护层厚度。

混凝土浇筑：分层浇筑，对称进行，均匀下料，不留施工缝。浇筑完成后12小时内覆盖浇水养护，每天浇水次数以保持混凝土湿润为佳，浇水养护时间不少于14日。

2.2 沉井下沉

下沉程序：降水→人工沉井内挖土下沉→观测→纠偏→下沉至设计标高→C20混凝土铺设封底

降水：轻型井点降水，在沉井外侧1 米处，均匀布置6 个降水点，真空泵持续抽水，确保水位降至沉井设计底标高1 米以下。

挖土下沉：下沉前认真检查井壁外观，外观平整光滑，无孔洞、蜂窝、麻面，井壁混凝土强度达到设计强度的75%；对称、同步、依次抽除刃脚下的垫木；从沉井中间向四周分层开挖，每层厚度以300～400mm为宜。刃脚下土方均匀、对称开挖，每次挖去约100mm，在沉井自重作用下，刃脚下土层经不住刃脚挤压而坍塌，沉井破土均匀平稳下沉。在沉井外壁灌砂，可减少下沉阻力，加快下沉速度。为防止刃脚突然沉降伤人，中部锅底不得挖的太深，操作人员应远离刃脚。沉井接近设计标高时，减小每层开挖深度，至距设计标高100mm处，停止开挖，沉井可依自重沉至设计标高。

测控纠偏：在沉井外壁四面间隔500mm 弹一道水平线，用于控制沉井下沉量；在沉井上部弹十字中心控制线，控制线延长至沉井外5米，在四条控制线延长线上分别设置控制桩，桩顶打钢钉作为基准点，用于控制沉井标高和中轴线位移。

初沉阶段每2小时观测不少于1次，异常情况应连续观测，及时矫偏；下沉过程中，勤测勤纠，随偏随纠；终沉阶段加强观测，每小时观测不少于1次，终沉封底前，井体标高、位移、垂直偏差应在允许范围内，并经验收合格。

沉井封底：将井内积水和淤泥清理干净，满铺150mm 厚碎石，封底混凝土先沿沉井刃脚填筑，高度不低于刃脚斜面高度，逐步向沉井中心分层浇筑振捣，至设计标高。自然养护一周，养护期间持续降水。

3 结语

沉井施工前应认真分析施工范围内的水文地质情况，对施工过程中极易出现的位移、倾斜、扭转等偏差制定技术防范措施，及时纠偏；施工中还要加强对周围设备、建筑物、构筑物沉降观测，减小对临近设施的影响。本次沉井施工基本达到了安全、优质、快速、节资的预期，对设备密集区域内地下基础施工具有一定的借鉴意义。