沉井施工过程中地表突沉、井底管涌处理及思考

一、工程及方案概述

某沉井井内径12.5m，井深26m 。下沉前在距竖井外侧5m设置一周止水帷幕，帷幕宽度1.3m，帷幕采用高压旋喷+钻孔灌浆相结合。粉土（粉质黏土与粉砂互层）及全风化泥质砂质层采用高压旋喷帷幕止水，在强、中风化泥质砂质板岩层采用钻孔灌浆帷幕止水。在竖井外侧设置疏干降水井，坑内设置备用降水井辅助降水，下沉采用排水法施工。

二、工程地质情况简要描述

接收竖井处地表为杂填土，自上而下依次为第四系全新统Q4al粘土、粉质粘土与粉砂互层，中元古代冷家溪期冷家溪群坪原组和小木坪组（Pt2lj）泥质砂质板岩。

（一）杂填土岩性特征

竖井地表为杂填土，厚约1.50～2.20m，层底高程23.13～23.91m，填土成分为粉质壤土掺杂砖渣和建筑垃圾等。

（二）粘土岩性特征

竖井上部为Q4al②-1粘土，可塑状，局部为软塑状，粘粒含量高，厚4.80～6.30m，层底标高16.61～18.33m。土体天然抗剪强度建议值c=21.1KPa，Φ=9.6°，地基承载力建议值120KPa，具微透水性。

（三）淤泥质粉质粘土与粉砂互层岩性特征

竖井中部、下部②-2为淤泥质粉质粘土与粉砂互层，深灰色，软塑状，具薄层状层理，粉质粘土单层厚度2～5mm，粉砂单层厚度小于1mm，层厚17.70～19.90m，底板高程-1.09～-1.57m。土体天然快剪强度建议值c=11.9KPa，Φ=7.1°，地基承载力建议值fk=100KPa，具弱～中等透水性。

（四）粉细砂岩、全风化岩、强风化岩、中风化岩、微风化岩性特征略。

三、工程水文情况描述

北岸沟渠较多，地表水排泄方式总体上以长江为最低排泄基准面，枯水期长江水位低，堤内大气降水主要通过周边沟渠向长江排泄，部分为水塘蓄积或下渗补给地下水;汛期，江水位高出堤内地表，大气降水主要通过电排站排入长江。地下水按埋藏和渗流条件可分为覆盖层孔隙潜水、孔隙承压水、基岩裂隙水和脉状地下水等。

四、沉井施工情况

2019年5月17日开始施工沉井井止水帷幕，2019年7月10日施工结束。高压旋喷桩及袖阀管注浆28天芯样检测报告均满足无侧限抗压强度1.0Mpa的要求，止水帷幕施工质量符合设计规范要求。之后开始沉井预制与下沉作业，情况正常。1月20日停工前，沉井内能够无水作业，推断停工前止水帷幕未失效。由于疫情影响，停工70天，疫情稳定后4月1日开始重新进行沉井施工。

根据测量数据在2020年1月19日至2020年4月9日沉井周围监测沉降点数据均正常。在2020年4月10日监测点数据出现异常，沉井周围15m范围内地表发生不同程度沉降，上述情况发生后，施工方立即停止土方开挖、井外降水井及沉井内部抽排水，使用水位计测量井内出水量，9：45至10：06共計21分钟，井内水位上升10cm、核计出水量12m³，经计算每小时出水量约为36m³。

根据地质勘测报告及实际开挖情况，目前所处地层为粉质粘土与粉砂互层，开挖下沉过程中土层发生扰动，沉井刃角外侧及底部砂土向井内流动，初步判断沉井内出现管涌现象（井内抽排水经沉淀后出现大量粉细砂可以佐证）。

从上面现场实际情况分析，停工前沉井内部剩余土体高度3m，复工后沉井内土体高度为4.5m，考虑停工期间自沉0.75m，比停工前井内土体升高0.75m，且土体上方积有大量水和淤泥，说明此时地层在渗流及内外水土压力差的作用下已形成通路。后续现场开始正常挖土下沉施工，随着沉井内部土体减少，增大土体流动趋势，加速土体流失，地下水在孔隙中的流速增大，形成管涌。地层中的砂土细颗粒管涌至沉井内部，导致沉井周围地层土体大量流失，上方粘土层失去承载力，地表发生突沉。

五、施工处理方案

处理方案主要由两个部分组成：1、重建止水帷幕，2沉井剩余段采用不排水下沉施工

考虑原有底板垫层改为水下封底，需要重建帷幕+降水才能满足。在原止水帷幕外侧采用3排咬合旋喷桩（三重管）进行加固，与既有的袖阀管加固体竖向搭接2m，加固深度至全风化岩底部。沉井下沉方案改为不排水下沉作业，拟采用原沉井方案中不排水下沉预案，空气吸泥下沉法施工。

六、思考

（一）止水帷幕的效果评估缺乏可靠的标准，目前对于搅拌桩和旋喷桩的质量检验与验收主要是从其作为地基处理的承载桩角度做出的，作为止水帷幕的质量检验与验收缺乏好的手段或评估方法。同时止水帷幕的时效性也缺乏相应的数据基础与评估分析。

（二）不排水下沉与排水下沉的方案选择缺乏相应的研究，这两个方面可以作为进一步研究的方向。

作者简介：周小波，197203，男，汉，湖北省天门市，硕士，副教授，桥隧施工技术方句。