山东沉井施工公司

井壁阻力克服方法

沉井外壁和土的摩擦力是沉井下沉的主要阻力。为克服这种阻力，一是加大沉井壁厚或在沉井上部增加压重，一是设法减少井壁和土之间的摩擦力。减少摩擦力的方法很多，常用的有射水法、泥浆套法及壁后压气法。

①射水法。在沉井下部井壁外面，预埋射水管嘴，在下沉过程中射水以减小周边阻力。

②泥浆套法。在沉井井壁和土层之间灌满触变泥浆以减少摩擦力，触变泥浆是用粘性土、水、化学处理剂等按一定配合比搅拌而成，当静置时它处于"凝胶"状态,沉井下沉时它受到搅动,又恢复"溶胶"状态而大大减少摩擦力,在实验室测出其静剪应力约为50~200帕。泥浆套法施工下沉倾斜量小,且易纠正,附近地表几乎无沉陷。从理论上分析，沉井下得愈深愈*下沉。某煤矿有一竖井,外径约9.2米,采用此法下沉深度近200米左右。沉井下沉到设计标高后，为了恢复沉井周边和土层的摩擦力,以增加沉井基础的承载能力,需要压入水泥浆，以破坏及代替泥浆套。此外，此法施工要求严格，井内外水压要相近，防止流砂、涌水破坏泥浆套，一旦遭破坏很难修复。因此，它不适于不稳定土层、漏浆土层以及河床易受冲刷的水中沉井。

③壁后压气法。习称"空气幕法"(图2)。在井壁内预埋管路，并沿井壁外侧水平方向每隔一定高度设一排气龛，在下沉过程中，沿管路输送的压缩空气从气龛内喷出，再沿井壁上升，从而减少摩擦力。在1975年于九江长江桥引桥沉井基础中曾经试用。初步资料表明:在粉细砂层及含水量较大的粘性土层中，可以减少摩擦力30%以上，下沉速度加快(与气龛数和喷气量有关)，且无泥浆套法的缺点，可在水中施工，不受冲刷的影响。但在卵石层及硬粘土层内效果较差。

沉井基础深较大，整体性好，稳定性好，具有较大的承载面积，能承受较大的垂直和水平荷载。此外，沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，其施工工艺简便，技术稳妥可靠，*特殊专业设备，并可做成补偿性基础，避免过大沉降，在深基础或地下结构中应用较为广泛，如桥梁墩台基础、地下泵房、水池、油库、矿用竖井以及大型设备基础、和**建筑物基础等。但沉井基础施工工期较长，对粉砂、细砂类土在井内抽水时易发生流砂现象，造成沉井倾斜;沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，也将给施工带来一定的困难

一、工程概况

污水收集处理工程进水泵房设计为长方形型沉井，该沉井主体长为m、，宽为m；沉井高度28m。预制好的沉井采取排水下沉的方法进行下沉。主要工程量：施工人员采用高压水冲击及泥浆泵抽排土方量约为m³。

二、工程地质

1、地表填土土质松散，均匀性差，层厚0.3-2.7m，局部较厚。透水性良好，工程性质较差，近期回填，沟塘底部有淤泥分布，淤泥厚约0.2-0.4m。

2、*二层为粉质粘土，可塑状态，中压缩性，力学性质较好，工程性质较好，层厚0.6-5.3m。

3、*三层淤泥粉质粘土，流塑状态，高压缩性，土质不均匀，力学性差，工程性质差，层厚4.8-12.8m。

三、编制依据

1、建设单位施工图纸

2、《建筑地基与基础工程施工及验收规范》 GBJ50202-2002

3、《混凝土结构设计规范》 GBJ10-89

4、《混凝土结构工程施工及验收规范》 GBJ50204-2002

5、《普通混凝土配合比设计技术规范》 JGJ55-81

6、《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB50300-2001

7、《建筑工程质量检验评定标准》 （GBJ301-88）

8、《工程建设标准强制性条文 城市分》[2000]

9、**工程质量等级评定规定（建城（1992）68号）

10、**工程质量等级评定补充规定（建城（1995）1号）

四、主要施工方法

1、施工准备

根据该工程结构特点、地质水文情况、施工设备条件、技术的可能性，编制切实可行的施工方案或施工技术措施，以指导施工。将施工所需的设备调遣到施工现场进行组装，并完成水通及电通，铺设好排泥管道。

在井**及外壁混凝土表面用油漆标出纵横中线，在沉井四角用油漆在测点垂直线上画出四个相同的标尺，标尺的零点从刃脚底算起。 在沉井纵横中线及四角处挂垂球，以随时监视沉井是否倾斜，以便采取措施纠偏。

2、沉井下沉施工方法

该沉井采取排水下沉，施工人员采用高压水冲击淤泥,将泥土液化后用15KW泥浆泵淤泥吸排出沉井。施工中先冲锅底，然后掏刃脚，对称取土，以保证沉井均匀下沉，施工过程中随时用水平仪观测沉井下沉情况，发现偏差，要及时采取措施，进行纠正。

当沉井下沉快要到达设计标高时，应适当减缓下沉速度，锅底冲吸深度要适当减少，刃脚下掏土要慎重，避免发生流沙现象，避免突沉和**沉事故发生，下沉到位后要求将底部淤泥冲成锅底状，并将韧脚混凝土面上的泥土冲干净，以便下一步水下混凝土封底的施工。

3、沉井封底施工方法

3.1抛碎石、水下整平

碎石由甲方组织并用吊车吊抛至沉井内，抛填时测量必须细，切勿多抛，抛填将抛下的碎石堆用高压水冲平，结束后由潜水员到水下进行整平，并在水上人员的配合下测量碎石高程，如偏低进行补抛并再次整平。直至符合要求。

3.2水下浇筑砼

浇筑封底砼是本工程的关键，浇筑砼时侧根据地下水位的情况而制定施工方法。

如沉井到位后底部**地下水位，且没有渗水情况发生，可采取直接用泵车管伸到井底进行浇筑的方法施工；

如沉井到位后底部低于地下水位，并且有渗水情况发生，要确保封底砼的质量需要采取水下浇筑。首先要在沉井里面注水，使沉井里面的水于地下水高度一致，保持内外压力平衡，然后在沉井口中搭设搁置漏斗、导管的支架，具体要求以有效半径1.5M控制布置导管，同时采用2方的料斗进行初灌。以便排空导管内的水，使导管处于真空状态，这样才能保证混凝土的结构不会被破坏，浇筑过程中要由潜水员水下控制导管在混凝土的埋入高度，同时探摸混凝土的浇筑情况，必要时导管，使混凝土浇筑均匀。

五、施工设备选择及人员配备

1、潜水设备 2套；

2、泥浆泵、高压水3套；

3、负责人1名，潜水员3名,普工8人，机械操作工2名，电工1名。

六、施工工期

施工工期原则上满足业主施工进度要求，施工工期70天。

七、沉井下沉的过程控制

1、在施工过程中的各项施工监控工作，在沉井下沉前，将每个沉井各个角点处的高程及沉井轴线放样并做好标记，记录测量原始数据，绘制测量监控平面图，计算下沉具体高度。
2、下沉分三个阶段，即首沉2~3m，中沉，后下沉1.5~2.0m。 首沉阶段，必须每30分钟观测一次并记录数据，汇总到监控小组，及时计算偏差情况，并由总指挥统一指挥确定冲沉部位及冲沉速度等；中沉阶段，进入正常下沉，正常下沉时，可每2h测量一次；后下沉阶段必须增加观测频率，一般为30分钟左右观测一次。
3、通过对各阶段观测数据的分析，必须使沉井的对角高差不**过15cm，并观察沉井周围土质变化情况，将地下水位、涌土、沉降、沉速随时记入历时曲线表。
4、终沉阶段后2m范围内要减小锅底的开挖深度，防止突沉及**沉事故发生，控制开挖深度及速度，以下沉为辅，纠偏为主。 当沉速8h不**过1cm即认为沉井已趋稳定。

八、沉井下沉中的纠偏措施

沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测,

及时发现并采取措施纠正。

1、加强沉井过程观测和资料分析，发现倾斜及时纠正。 如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强冲土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正待其正位后，再均匀分层冲土下沉。

2、从倾斜高起的一端，也就是从土质硬的一端冲土,同时向土质软的一端递减冲土，使沉井两端基本保持在同一水平面上，这样沉井就由倾斜逐渐摆平。

3、位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时, 再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用 产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。

九、克服下沉困难的措施
1、原因分析

（1）井壁摩阻力太大，**过了沉井本身的自重。

（2）刃脚处未挖土或在刃脚方向削土深度不够，从而产生正面的阻力过大。

（3）刃脚底部可能遇孤石或大块石等障碍物，沉井局部被搁住，或刃脚被砂砾挤实。

（4）遇摩阻力大的土层，未采取减阻措施，或减阻措施遭到破坏，侧面摩阻力增大。⑤在软粘性土层中下沉，因故中途停沉过久，侧压力增大而使下沉过慢或停沉。
2、 助沉措施

（1）沉井所用的模板表面必须平整光滑，制作时做到拼缝严密，相邻块高差符合要求。

（2）采用加重法即在沉井**面铺设平台，放上泥土、沙袋或石块等重物，使沉井有足够的下沉自重。

（3）在软粘性土层中，对下沉系数不大的沉井，采取连续冲土，连续下沉，中间停歇时间不要过长。

（4）采用射水法即在井壁腔内的不同高度处对称预埋射水管，在井壁外侧留有喇叭口朝上方的射水嘴，遇下沉缓慢或停沉时，用高压水射水以减少井壁与土层之间的摩阻力。

（5）采用泥浆润滑套法即在井壁周围空隙中充填触变性较大的泥浆(膨润土20％、火碱5％、水75％)或黄泥浆，使其形成一个具有润滑作用的泥浆套，可以大大减少作用在井壁上摩阻力，并加强管理，防止泥浆流失。

十、沉井下沉测量监控及质量控制

1、在沉井部位架设水准仪以随时监视沉井是否倾斜，以便采取措施纠偏。

2、在沉井下沉过程应做到每小时至少测量一次下沉高度，必要时连续观测，及时纠偏，当沉井下沉接近设计标高时增加观测密度。

3、沉井开始时的下沉系数较大，在施工时必须慎重，特别要控制好初沉，尽量在深度不深的情况下纠偏，符合要求后方可继续下沉。

4、下沉初始阶段是沉井易发生偏差的时候，同时也是较易纠正，这时应以纠偏为主，次数可增多，以使沉井形成一个良好的下沉轨道。

5、下沉过程中，应做到均匀，对称出土，严格控制泥面高差，当出现平面位置和四角差出现偏差时应及时纠正，纠偏时不可大起大落，避免沉井偏离轴线，同时应注意纠偏幅度不宜过大，频率不宜过高。

6、沉井在终沉阶段应以纠偏为主。应在沉井下沉至距设计标高1m以上时基本纠正好，纠正后应谨慎下沉，在沉井刃脚接近设计标高30cm以内时，确保不再有**出容许范围的标高和轴线偏差，否则难于纠正。

7、如在下沉过程中发生下沉困难，可采用在沉井底梁、斜面部分掏空的方法助沉。测量人员必须将测量数及时交当班施工负责人和技术主管，以便及时纠 偏或掌握下沉情况。 施工时要做好沉井下沉施工记录。

十一、沉井封底注意问题及措施

封底方法有排水封底法和不排水封底法。正确的选择封底方案对能否成功封底影响至关重要。采用排水封底。

1、混凝土坍落度宜为150～200mm，在开始灌注混凝土时，宜用较小的坍落度。

2、灌注封底水下混凝土时，需要的导管间隔及根数，应根据导管作用半径及封底面积确定，间距一般为2.5～4m,深点应布置有导管。用数根导管灌注水下混凝土时，应依先低处、后高处，先周围、后中部的顺序进行。

3、在灌注混凝土过程中，导管随混凝土面升高而徐徐竖向提升，导管埋入混凝土的深度，应与导管内混凝土下落高度相适应，相邻两管混凝土的高差不得**过管距的1/15～1/20。

4、混凝土泵通过漏斗及导管灌注水下混凝土时，导管直径应与混凝土泵的输送能力相适应。混凝土的灌注应尽可能快地进行，导管拆除的间隔时间不宜**过30min。混凝土灌注将近结束时,应加大混凝土的坍落度和导管

分排水和不排水下沉两种，在软弱土层中须采用不排水下沉，以防涌砂和外周边土坍陷，造成沉井倾斜及位移，必要时采取井内水位略**井外水位的施工方法。出土机械可使用抓土斗、空气吸泥机、水力吸泥机等。近代各国发展用锚桩及千斤顶将沉井压下的方法。此外,还有用大直径钻机在井底钻挖的方法,如日本在圆形沉井内采用臂式旋转钻机，在硬粘土层内开挖，直径可达11米，由沉井外的电视机反映操作情况及下沉速度。