沉井施工技术在市政工程中的应用研究

张 南

（中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司， 北京 101100）

1 工程概况

220kV永和（云纺）输变电工程电缆通道土建工程是该工程项目的主要内容，昆明南二环电力专沟段也包含在其中，南二环与197号路交叉口到220kV永和（云纺）变西侧电缆隧道是使用沉井施工的主要区域。南二环电力专沟纵断面的具体情况见图1。

图1 南二环电力专沟纵断面图

2 沉井施工流程

（1）沉井分节原则：考虑井径与井高的关系，重心不能太高，否则对抽垫及沉井下沉不利，会产生偏斜；同时考虑制作与施工方便，确保施工工期的要求，计划每节高度为5m，具体根据地质情况等进行调整。

（2）根据以上原则，沉井分次制作、下沉，在沉井混凝土养护达到设计强度100%后开始抽垫下沉；在第一次下沉达到设计标准后，方可开展第二次下沉施工，以此类推，直到下沉施工完成；接着使用混凝土封底施工，最后浇筑底板混凝土。

（3）沉井下沉应综合下沉速率、惯性动力、“锅底”开挖大小及深度、工艺操作水平和地层埋深等因素确定施工方案。

3 沉井施工工艺技术

3.1 施工准备

（1）布置施工现场的供电和供水线路，同时铺设好排水管和沉淀池。

（2）搜集、整理沉井施工区域的管线、建筑物等的结构类型、标高和位置等信息。

（3）以设计标高为基础，平整施工区域四周的场地。

（4）对水文地质和工程地质等信息进行搜集和整理。

3.2 测量放线

（1）在布置井位控制桩时，要以监理部门和业主提供的信息为基础，同时做好相关信息记录工作，积极采取有效措施加以保护，防止出现任何的不良问题。

（2）在施工现场设置临时水准点和引测施工时，要以监理部门和业主提供的信息为参考。

（3）在对基坑挖掘边线进行放样时，要以井位中桩为基础。

（4）在设置中心位置控制桩和沉井轴线时，要以控制桩和测量结果为依据。

（5）设置沉降观测点的过程中，不可以给原有建筑物造成任何的影响，确保观测点不会给视线带来影响。

（6）在沉井过程中，测量控制需要将下沉观测点设置好，一旦沉井出现偏斜的情况，要及时采取措施予以处理。

3.3 刃脚施工

混凝土垫层和砂垫层是沉井施工的主要形式，在沉井刃脚中心线两侧均匀分布垫层。依据施工现场的具体情况来选择砂垫层的压实措施，一层施工完成以后，检测满足设计标准后，方可进行下一层施工，砂垫层不能出现水泡的情况；沉井刃脚处采用砖胎膜砌筑并用细石混凝土磨面压光，并保证有足够的强度，以增大沉井刃脚接触面积。

3.4 井壁接高施工

（1）井壁接高主要施工顺序：内、外架搭设→井壁内侧模板安装→钢筋绑扎及埋件安装→隐检→井体外侧模板安装→固定模板和支撑→浇筑施工→养护与拆模。

（2）本次沉井接高施工为防止因地基承载力不够，沉井刃脚下必须设置垫层及其他措施。本工程沉井刃脚处采用增加承垫木的方法，增大沉井刃脚接触面积，承垫木尺寸为250mm×250mm×1000mm，在精准计算地基承载力以后，使其与沉井接高要求保持一致。

3.5 井体下沉施工

（1）出土顺序由井体中心向外：从沉井的中间位置开始施工，慢慢的向四周拓展，挖土厚度保持在半米左右，顺着刃脚四周要保留1.5m的土层。分批次完成外圈土施工，最终构成全刃脚支撑的大锅底形状，接着对沉井井壁开展挖掘施工，确保沉井在自身重量的作用下，保持着垂直、均匀下沉的状态，按照上述程序完成所有施工任务，每次下沉深度不能大于500mm。

（2）将刃脚外土体控制好，确保沉井始终保持均匀的受力状态，内部应力不会出现过于集中的情况。刃脚全支承没有满足下沉的标准时，在刃脚位置采取取土作业，使其循序渐进、层层剥离，确保对称、均匀。

（3）在测量四角高差、偏位和下沉量时，需要使用光学仪和电测的方式，准确掌握下沉速度，一旦发现偏移问题，要立即处理，沉井的初始下沉要确保保持在下沉轨道上。

（4）及时观测水位变化情况，防止出现涌砂或者是涌水的问题。

（5）采取布点监测的方法处理四周建筑物，积极采取有效措施处理沉井下沉施工过程中给四周环境造成的不良影响。

（6）沉井起沉施工的过程中，在敲拆垫木和垫层时，沉井中心出现偏高的问题时，沉井井壁不再有摩擦力存在，陈井下沉系数就会随之增加，如果不能均匀的将刃脚下的砖石清理掉，就会使得沉井出现严重的倾斜问题。因此，在沉井挖掘施工以前，要采取全面、分层挖掘施工的办法处理沉井刃脚，将挖出土方集中存在井底中间位置处，沉降缓慢的下沉，当刃脚埋入土层以后，使沉井的重心降到最佳位置。

3.6 沉井的纠偏

在下沉沉井时，经常会出现的问题有位置偏移或者是井体倾斜等，应立即分析原因，进行纠偏。

3.6.1 沉井倾斜纠偏

分析该现象原因，其主要包括：（1）刃脚位置处的土质软硬程度不够均匀；（2）未能及时回填夯实，抽除垫木分布不均匀，井外四周的回填土没有采取措施均匀夯实；（3）挖土不够均匀，沉井内土面出现了高低悬殊的高差；（4）刃脚下挖空过于严重，沉井下沉施工的过程中，容易产生倾斜的问题；（5）障碍物拦截了刃脚一侧，没有被及时发现；（6）在挖掘排水的过程中，出现了涌砂的问题；（7）井外有堆砌物或者是弃土，使得荷重不均匀，导致井壁出现了倾斜的问题。

对此，可采取的纠正倾斜方法主要包括以下6种：

（1）沉井四周挖土施工不够科学或者是土质软硬度不同，使得井体出现了倾斜的问题，在纠偏时使用的方法有：①挖土纠偏。采取措施调整挖土高差，做好沉井刃脚调节工作，使纠偏施工取得最佳的效果。②射水纠偏。在沉井下沉施工的过程中出现偏斜时，采取挖土纠偏措施以后，未能取得良好的效果，需要沿着下沉比较缓慢一侧的沉井井体外侧向四周射水，可使纠偏取得良好的效果。③增加局部荷载纠偏。在沉井施工过程中出现倾斜问题时，使用砂石或者是铁块向井体比较高的一侧施加压力，以此来完成纠偏施工[1-2]。

（2）回填夯实不及时或者是抽出垫木不及时，沉井外部的回填土夯实不够均匀，采取同步、对称、依次、分区将垫木抽掉，并使用砂砾或者砂石做好回填夯实施工。

（3）挖土不均匀时，会导致沉井内土面出现比较悬殊的高差，采取加强取土刃脚比较高的一侧，刃脚比较低的一侧尽量不采土或者是少量采土，在其恢复到正常状态以后，继续均匀分层采土。

（4）假如刃脚下部采土比较多，沉井在下沉的过程中会出现倾斜的问题，可以将石块或者是砂石回填在刃脚比较低的一侧，使其下沉速度变缓。

（5）障碍物在挡住刃脚一侧时，就会导致井体出现倾斜的问题，在纠偏处理时，采取的主要措施有：①如果遇到了比较小的孤石，采取掏空四周的方法取出孤石；②如果遇到体积比较大的孤石，采取松动爆破或者是使用风动工具将其破碎成小的块体，再逐一清理干净。

（6）在挖掘排水时，一旦遇到涌砂的情况，采取的主要纠偏措施有：①降水，使井内外水头差控制在1.0～2.0m；②尽量不要掏空刃脚位置，防止出现流砂涌入的问题；③快速经过流砂层，确保沉井及时的切入到土层中。

3.6.2 沉井位移纠偏

在井体下沉过程中出现位移的情况时，其主要的原因为倾斜所致，向井身倾斜一侧下部施加压力来纠正倾斜的问题，此时会出现位移的情况，向一侧倾斜的次数和土质情况会给位移大小带来直接的影响。对此，可采取纠正位移的方法有：

（1）控制沉井不再向偏移的方向倾斜，可在高侧多挖土，低侧少挖土的办法纠正。

（2）终沉或其他阶段的偏斜，可用井外射水或喷气破坏高一侧土层进行纠偏。

（3）有意使沉井向偏移的相反方向倾斜，经几次纠偏后，即可恢复到正确位置。

（4）加强测量的检查复核工作。

3.7 沉井封底及底板施工

为解决场地狭小，后续工作井端头加固和增加止沉措施，制作最后一节沉井时，在侧壁上浇筑挡土墙，挡土墙高度平地面，墙顶部预埋20mm厚的钢板，焊接I16工字钢止沉。工作井沉井顶板及挡土墙大样图如图2。

图2 工作井沉井顶板及挡土墙大样图

沉井下沉达到设计标高以后，在开展封底施工时，要确保沉井施工完成后的八小时之后的下沉量保持在1cm以内的范围。

（1）将沉井锅底的积水、杂质和浮泥全部清理干净，使用清水清洗刃脚位置的井壁。

（2）向沉井锅底中心处浇筑封底混凝土[3-4]。

（3）沉井底板浇筑：①垫层混凝土强度达到设计标准以后，方可浇筑底板钢筋混凝土；②底板浇筑前先清理干净封底混凝土表面，观察沉井底部及刃脚部位的漏水情况，有漏水情况的采取措施堵漏；③以设计图纸为依据，将底板钢筋捆扎好，同时将垫块保护层设置好；④预先凿毛处理墙板与底板的连接位置，并使用清水清洗；⑤底板混凝土采取分段分层浇筑，混凝土布料均匀，严禁在一处下料，振动器每插一点应掌握好振捣时间。

4 沉井施工质量及保证措施

4.1 沉井标高控制

在控制沉井位置标高的过程中，将纵横向的水准基点和十字中心控制点设置在井壁顶部四周位置以及沉井外部地面位置上。

4.2 质量标准

（1）沉井工程中间验收应按以下各项进行，并填写验收记录：①制作沉井场地的地基土质；②每节沉井的制作质量；③沉井穿墙管的制作和安装质量；④制定预埋件和井壁预留孔洞的质量标准。

（2）沉井下沉后的允许偏差及检验方法的情况见表1所示。

表1 允许偏差及检验方法表

4.3 沉井下沉质量控制

（1）在下沉的过程中，井内除土施工要从中间位置开始，在向刃脚施工时，采取分层、对称、均匀施工的策略，有效解决了沉井偏斜问题。

（2）将偏压重和偏除土问题控制到最小的范围之内，积极采取有效措施控制井孔间底面高差和井内除土深度。

（3）在下沉施工的过程中，及时掌控土层的具体变化情况，客观的评价沉井与土壤阻力之间的关系，将下沉系数计算出来，使用高效的措施控制除土量和除土位置，确保沉井始终保持着平稳、均匀下沉的状态[5-6]。

（4）在下沉时，要测量好位移、倾斜、下沉量和底面标高等信息。及时将沉井出现的偏斜控制好，将沉井四周的地面开裂和塌陷信息记录全，便于采取措施处理。

（5）以招标文件为依据来处理弃土位置，弃土不能堆积在沉井四周，防止给沉井造成不良的影响。

（6）沉井下沉达到预定标高位置时，及时的完成接高施工。对除土部位给予高度的关注，防止沉井出现任何的偏斜问题。

（7）沉井下沉施工达到设计标高2m的位置时，及时控制井内的除土量，防止沉井出现任何的偏差。

5 结束语

在市政工程施工的过程中，沉井施工技术发挥了积极的促进作用，随着施工技术的不断优化和升级，其使用范围变得越来越广泛。本文详细的分析了220kV永和（云纺）输变电工程电缆通道土建工程中使用沉井施工技术的具体情况，彻底的解决了沉井施工中常见的问题，为今后同类型工程施工夯实了基础。