沉井技术在XX工作井施工中的应用

朱学光

（安徽省地矿局327地质队，安徽合肥230011）

1 工程概况

工程场地位于XX铝业有限公司钢丝绳铸造机室，地貌单元为黄淮冲积平原工作井位处在一车间内部，车间已基本建成。

根据建筑设计要求，钢丝绳铸造机室工作井采用沉井工艺施工。该井为方形，外轮廓设计尺寸4300mm×4200mm，壁厚600mm。地面设定为0.00m 标高，刃脚底标高-13.50m，底板厚700mm（标高-11.50～12.20m）。

2 沉井施工方案

2.1 方案与工艺方法

2.1.1 思路

本工程场地土层以砂类土为主，土体结构松散。土层水量丰富，并且地下水位很浅。沉井施工需要在井筒内排土，尽管采取不排水工法施工，也会有相当量的水要随土排出，井周地下水位会有一定下降，从而可能会引起附近建筑物下沉。另一方面，不排水沉井要求在水下封底，施工人员须潜入井底开凿、整理“锅底”。实际施工中，沉井内、外总会存在压力差，一定量的涌砂、流土在所难免，并且受水下工作条件限制，封底工作要严格实现设计要求，困难也大。

为此，本次提出另外一种施工思路，即先行构建防水帷幕——包括帷幕侧墙—构成地下防水体系。而后在防水体系内进行沉井施工，只要排出少量集水，沉井即可顺利进行。沉井施工中常出现的“超沉”、“底涌”以及“涌土”、“流砂”等现象，就基本上可以避免。这既能严格实现设计、确保沉井工程质量，又能保证井周地面建筑物安全，同时也使施工更为安全。

2.1.2 帷幕防水体系

防水体系采用高压旋喷工艺近年广泛使用，其基本原理是：以水气同轴喷嘴、高压水流外环绕气流组成水泥浆高压喷射流，冲击切削土体，使土体颗粒分散，并同水泥浆液混合、凝固，形成具有一定强度和抗渗能力的固结体，达到充填、加固具有架空结构、松散结构的岩土体，改善岩土体的均匀性和抗渗性。固结体抗压强度10～20MPa，渗透系数可达10-6～10-7cm/s。

2.1.2.1 帷幕尺寸

幕墙在距沉井筒外壁0.60m 外建造。帷幕尺寸设计为：

帷幕墙高（标高0.00 ～17.0m）17.0m；帷幕侧墙厚度0.60m；

帷幕底板厚（标高-13.50～-17.0m）3.50m。

2.1.2.2 施工技术参数

为保证防水帷幕质量，本次使用三重管高压喷射工法（CJP）构建帷幕，由高压水、一定压力浆液喷射流外部环绕压缩空气，形成复合喷射流，可是破坏土体的能量增大，从而提高固结体的均匀性和抗渗能力。幕墙施工采用定喷工法，以便于形成墙体；幕底板施工采用旋喷工法，以便于形成板状固结体。

2.1.3 材料与配合比

高压喷射所采用的硬化剂主要是水泥，为防止沉淀和加快凝固也需要加进一定量的外加剂。本工程以帷幕防渗为主，为此选择有助于提高抗渗性的外加剂。主要材料有：425＃水泥、水玻璃（模数2.4～3.4）、膨润土等。

2.1.4 沉井技术参数

（1）首节井筒高2000mm，刃脚下铺垫木，垫木规格（长×宽×厚）：1000mm×300mm×200mm，垫木下基底压力不大于100kPa；

（2）从第二节起，单节井筒高1250mm，直至末节；

（3）首节井筒在砼强度达到70%以上时方可拆除模板，从第二节起砼强度达到50%以上时可拆模；

（4）水位观测井中水位下降超过500mm 时，须停止井内挖土、排水，在采取堵水措施并待水位有一定恢复时才可继续施工；

（5）沉井下沉到设计标高，须进行沉降观测，在48h内下沉量不大于10mm时，方可转入封底施工；

（6）抗浮稳定性系数大于1.20；

（7）井筒制作偏差、井体高程偏差、水平和垂直度偏差等按设计图纸执行；

（8）沉井及底板采用C30、抗渗等级S8 防水砼，基础C25砼，垫层C10砼，钢筋采用HPB235、HRB335，型钢、钢管采用Q235B；材料按图纸规定型号、规格采购，材料质量符合规范要求。

2.2 主要工作内容和工作的难点及解决办法

2.2.1 主要工作内容

铸造室工作井沉井工程主要工作内容包括：

（1）建造防水幕墙，包括侧幕墙、底幕墙；

（2）构筑沉井，包括构筑首节沉井、挖土下沉、接高沉井、封底和浇筑底板等；

（3）施工地下水水位观测孔；

（4）工程测量，井筒沉降量监测、井周地面变形监测。

2.2.2 工作的难点

（1）帷幕防水体系的建立，钻孔的垂直度控制，高压旋喷的提速控制，高压旋喷桩垂直度的控制。

（2）沉井井体下沉重中水平度的控制与纠偏。

（3）预防管涌和流砂。

（4）工程监测的控制。

（5）车间桩基础变形监测。

2.2.3 工作的难点解决办法

（1）为确保钻孔的垂直度符合要求，在钻机就位时用水平尺进行检查，确保钻孔钻进的垂直度符合技术要求；高压旋喷的提速控制应严格按照技术控制，控制高压旋喷桩垂直度，以防止高压旋喷桩倾斜阻碍沉井。

（2）沉井井体下沉中水平度的控制与纠偏，沉井下沉井要动态观测井的水平度，确保井体均衡下沉，如有误差应及时纠偏。

（3）在粉砂土层中沉井，尤其是粉颗含量大于75%以上，土的含水量大于30%以上，土的孔隙率大于43%很容易造成砂土流动，当表层不在一个平面时，井壁周围的砂层就会往井底中心流动。为此在沉井中要注意观测土层变化，注意沉井挖土、下沉中工人的安全，如发现流砂和涌水严重，应停止不排水方式沉井，改用排水方式沉井，采取用沉井耐磨吸砂泵，抽砂沉井中注意保持井体中水位的平衡，以防止下沉较快和出现井体倾斜现象，如发现下沉较快应及时向井体内抽水保持一定水位，抽砂中应根据情况常移动泵的位置以控制部分区域出现偏斜下沉。

（4）沉井中要经常测量井体四周的高程和井体周围一定区域的地面高程。以确保井体均衡下沉，确保周围建筑物的安全。

（5）沉井中要常关注井体周围建筑物基础的变形观测，如有异常应立即停止井体下沉和排水抽砂，并向井体抽入一定水，使井体内水位保持在地下水位以上保持井体和周围区域地层的稳定。

3 主要技术

3.1 帷幕施工技术要求

（1）测量放线、定位。根据业主提供的基准点，在场内设置构筑物轮廓点，并埋设占标。构筑物轮廓控制点应经过复测，确保定位的准确性。

（2）钻机按放线标志就位，钻头对准孔位，调整钻机水平，保持钻杆垂直，对中误差不得超过50mm。

（3）引导孔口径Ø91mm，泥浆护壁，达到设计深度后启动喷射装置，调整喷射技术参数，使之符合设计要求。

（4）值班技术人员应时刻注意浆液配比、喷浆流量、风量、压力、旋转提升速度等是否符合设计要求，并做好记录，绘制作业过程曲线。

（5）为保证旋喷质量和桩径，需要进行三次复喷，即上、下、上三次复喷。

（6）注意观察冒浆情况，及时了解土层状况，对喷射效果、参数合理性做出大致判断。发现问题及时查找原因，并采取相应处理措施。

（7）冒浆量过大时（按达到浆量的20%掌握），可采取提高喷射压力、适当缩小喷嘴口径或加快提升和旋转速度等措施来解决。

（8）复喷程序完成并提升到设计标高后，一个喷射过程即告结束。把注浆管等机具冲洗干净，就可以移机到新孔位。

3.2 沉井施工技术要求

（1）HPB235钢筋、HRB335钢筋，搭接要相关技术要求控制。

（2）钢筋保护层厚度：与土壤接触部位40mm，其它部位30mm。

（3）采用人工取土法下沉，挖土次序是先中央后边缘、均匀对称进行，使井筒缓慢、均匀下沉，防止突沉。

（4）沉井下沉过程中须加强观测，每班至少测量一次，动态观测，并在每次下沉后进行检查；发现倾斜位移，应及时采取纠正措施。

（5）防止超沉，沉井在即将沉至设计标高之前，应停止挖土，利用下沉惯性下沉至设计标高；如出现欠沉，则要视欠沉量的大小，少量挖土助沉。

（6）沉井过程中，应始终注意观测井水位和车间桩基础高程变化，按信息法施工要求，及时掌握水位动态和车间基础的变化。

（7）封底后观察井筒上浮情况，如出现上浮情况须立即采取配重阻浮措施，保证沉井符合抗浮要求。

4 工程质量

4.1 防水幕墙质量检查

（1）施工前检查喷射参数、浆液配方、外加剂的选择是否合适，施工措施是否能够保证工程目标的实现。

（2）施工后主要检查固结体质量是否达到预期目标，可以通过开挖检查、室内试验（强度、渗透性）、标贯试验等手段检查墙体质量。

（3）以设计参数为标准，以试验数据为依据，评价固结墙体的整体性、均匀性；墙体的有效厚度、垂直度以及固结体的强度特征。运用上述分项评价结果，综合评价幕墙的工程效果。

4.2 沉井工程质量检查

（1）以《建筑工程施工及验收规范》、设计图及说明书为标准，检查沉井施工过程、沉井尺寸及顶底标高等是否符合标准。

（2）表观指标是否符合要求，沉井平面、立面包括水平偏移误差是否超标。

（3）沉井井身的砼强度、抗渗性以及垫层强度是否符合设计要求，试样试验条件是否符合相应规范、规程要求。

（4）沉降检测结果是否可靠。

（5）沉井水平度的控制和纠偏是否在允许范围之内。

（6）根据检查结果，得出工程通过验收的综合结论。

5 效果检验

以上施工方案的实施和技术方法的应用使该井下沉均衡，帷幕防水施工效果显著，井体下沉高程和水平控制均符合设计要求，施工质量良好，赢得了建设、设计、监理单位的一致好评。

6 结论

事实证明应用沉井施工技术在粉质粘土、粉细砂地层中开挖工作井中技术方法可行、效果显著、工期短、施工本低，质量良好，效果显著。