浅谈沉井施工常见问题处理方法

浅谈沉井施工常见问题处理方法

张宇琳1林靖涵2

宁波市产城生态建设集团有限公司浙江宁波315040

摘要：沉井在市政公用工程中应用广泛，由于不良地质区域由于缺乏基坑开挖施工条件，所以沉井构筑物经常被应用于大型桥墩的基坑、污水泵站、大型设备基础、人防掩蔽所、盾构拼装井、地下车道与车站水工基础施工围护装置。本文就沉井施工几个常见的问题分析其应对的处理方法。

关键词：沉井；下沉过快；超沉或欠沉；常见问题

Abstract：thecaissoniswidelyusedinmunicipalengineering，duetopoorgeologicalareaduetothelackofexcavationconstructionconditions，sothecaissonstructuresareoftenusedinlargepierfoundation，sewagepumpingstation，largeequipmentbase，civilairdefenseshelter，shieldassemblingwells，laneandstationhydraulicfoundationconstructionofretainingdevice.Inthispaper，severalcommonproblemsofcaissonconstructionareanalyzedinthispaper.

Keywords：caissonsinkingtoofastsupersinkorunderprecipitationcommonproblems

1下沉过快

沉井下沉速度超过出土速度，出现异常情况。

⑴原因分析

①遇软弱土层，土的耐压强度小，使下沉速度超过出土速度；

②长期抽水或因砂性土的流动，使井壁与土间磨擦力减小；

③沉井外部土液化。

⑵预防措施和处理方法

①可用木垛在定位垫架处给以支承，并重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土；

②将排水法下沉改为不排水法下沉，增加浮力；

③在沉井外壁间填粗糙材料，或将井壁外的土夯实，增大摩阻力；如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理。

2难以下沉

沉井下沉速度很慢，甚至不下沉。

⑴原因分析

①沉井自重不够，不能克服四周井壁与土层的摩阻力和刃脚下土的正面阻力；

②向刃脚方向削土深度不够，正面阻力过大；

③井壁制作表面粗糙，高低不平，与土的摩阻力加大；

④刃脚被砂砾、卵石层及粗砂层挤实或局部被孤石或大卵石搁住；

⑤在粘性土层中下沉，因故中途停沉时间过长，侧压力增大而使下沉过慢或停沉。

⑵预防措施和处理方法

①沉井制作采取措施，严格保持尺寸准确，表面平整光滑；

②采取在井顶均匀配重的方法，使沉井有足够的下沉自重，使下沉安全系数不小于1.15～1.25，配重物体采用混凝土块；

③对下沉系数不大的沉井，采取连续挖土，连续下沉，不使中间停歇时间过长；

④用高压水均匀冲刷井壁及刃脚或在井壁上预埋射水管，遇下沉缓慢或停沉，进行射水减少井壁与土层之间的摩阻力；

⑤在井壁周围空隙中充填触变泥浆（膨润土20%，火碱5%，水75%）。

3突沉

沉井在瞬时间内失去控制，下沉量很大，或很快，严重时往往使沉井产生较大的倾斜，周围地面塌陷。

⑴原因分析

①挖土或冲泥将锅底挖得太深，沉井暂时被外壁阻力和刃脚托住，当继续挖土时，土壁摩阻力达到极限，井壁阻力因土的触变性，使沉井失去支撑而导致突然下沉或急剧下沉；

②沉井下遇有粉砂层，由于水压作用井内涌砂，产生流砂现象，而造成突然或急剧下沉。

⑵预防措施和处理方法

①控制挖土或水力冲击深度，锅底不要挖得太深；

②严格控制挖土深度，每层不超过40cm，不使挖土超过刃脚产生刃脚被掏空，特别是刚开始下沉时，要注意先观测沉降，少挖土；

③控制排水高差和深度，减少动水压力，不使产生隆起现象；

④在沉井外壁空隙填充中粗砂或级配碎石增加摩阻力，随沉随填；

⑤发现沉井内有大量隆起或产生流塑情况，为防止突然急剧下沉和意外事故发生，可向井内排水，把沉井下沉改为不排水下沉施工；

⑥当沉井下沉到设计标高时，而井内涌土高度达到封底底板标高以上，因挖土会使继续下沉，故封底工作宜按沉井底部分格进行。

4倾斜

沉井在浇筑过程中、下沉前以及下沉过程中，井体可能发生倾斜，使井体中心线与刃脚中心线不重合，沉井垂直度出现偏斜，超过允许限度。

⑴原因分析

①基坑土质软弱而垫层设置不合理，或受水浸泡，导致地基承载力不够，使沉井在浇筑过程中或下沉前就产生不均匀沉降，从而发生倾斜；

②沉井刃脚下的土质软硬不均，如靠近道路的一侧较另一侧密实，两侧地基承载力和摩擦力存在较大差异；

③沉井制作刃脚不平，井壁不垂直，刃脚和井筒中心线不垂直，使刃脚推动导向功能不一致；

④挖土不均匀使井内土面高差悬殊。

⑵预防措施和处理方法

①严格按方案确定的垫层宽度、厚度设置，砂垫层振动密实，基坑内严防积水；

②沉井浇筑时，在土质较软的一侧设置木桩斜撑，或在刃脚两侧堆砌砂袋或土袋；

③加强沉井过程中的观测和资料分析，发现倾斜及时纠正；

④严格控制沉井制作尺寸，使偏差在允许范围以内；

⑤在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖土或不挖土，待正位后再均匀分层取土；

⑥在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块，延缓下沉速度。

5位移或扭位

沉井下沉过程中或下沉后，井壁轴线位置发生一个方向偏移（称位移），或两个方向的偏移（称扭位）。

⑴原因分析

①大多由于倾斜引起的，当发生倾斜和纠正倾斜时，井体常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力，因而伴随产生一定位移，位移大小随土质情况及向一边倾斜的次数而定，当倾斜方向不平行轴线时，纠正后则产生扭位，多次不同方向的倾斜，纠正后，常伴随产生偏离轴线方向的扭位；

②沉井倾斜未纠正就继续下沉，常会使沉井向倾斜相反方向产生一定位移；

③测量定位出现差错。

⑵预防措施和处理方法

①控制沉井不再向偏移方向倾斜；

②有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中心线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正；

③及时不断地纠正倾斜，避免在倾斜情况下继续下沉，造成位移和扭位；

④加强测量的检查和复核工作。

6邻近建筑物下沉

沉井周围地面塌陷，邻近建筑物（构筑物）局部下沉，出现裂缝或倾斜。

⑴原因分析

①建筑物离沉井过近，基础未采取加固隔离措施；

②沉井下沉降低地下水位，使邻近建（构）筑物地基土层局部压密产生下沉。

⑵预防措施和处理方法

①在建筑物基础靠沉井一侧用板桩或旋喷桩加固；

②在沉井与建筑物之间设置回灌井点，减少邻近建筑物地下水的流失；

③沉井挖土，避免在刃脚处向外掏空，尽量采取切土下沉方法；

④在井壁外侧不断回填中粗砂使靠近建筑物一侧土不被扰动。

7超沉或欠沉

沉井下沉完毕后，刃脚平均标高大大超过或低于设计要求深度。

⑴原因分析

①沉井下沉至最后阶段未进行标高控制和测量观测；

②下沉接近设计深度未放慢挖土和下沉速度；

③遇软土层或流砂，使下沉失去控制；

④在软弱土层预留自沉深度太小，或未及时封底，或沉井下沉尚未稳定就封底，常造成超沉，在砂土层或坚硬土层预留自沉深度太大，或沉井下沉尚未稳定就封底，常发生欠沉；

⑤沉井测量基准点碰动，标高测量错误。

⑵预防措施和处理方法

①沉井接近设计标高应加强测量观测，校核分析工作；

②在井壁底梁交接处，设砖砌制动台，在其上面铺方木，使梁底压在方木上，以防过大下沉；

③沉井下沉至距设计标高0.1m时，停止挖土和井内抽水，使其完全靠自重下沉至设计或接近设计标高；

④采取减小或平衡动水压力和使动水压力向下措施，以避免流砂现象发生；

⑤沉井下沉趋于稳定（8h的累计下沉量不大于10mm时），开始进行封底；

⑥采取措施保护测量基准点，加强复测，防止出现测量错误。

8结束语

沉井施工常见问题处理方法，在工程实际施工过程中，对于质量、安全控制是行之有效的，在同类工程施工中是值得借鉴的。

参考文献：

[1]中国人名共和国住房和城乡建设部.《给水排水构筑物工程施工及验收规范》（GB50141-2008）.2008-10-15

[2]金荣庄、尹相忠.市政工程质量通病及防治.中国建筑工业出版社.2007-3