软土中沉井结构施工技术的应用

软土中沉井结构施工技术的应用

周凯华

上海隧道工程有限公司，上海市 徐汇区200000

摘要: 随着我国经济快速发展，建设项目越来越多。在一些工程中施工环境复杂，现场施工面积小，而且土质属于软土结构。传统的施工技术已经落后，不能保证施工安全。沉井施工技术的应用不仅可以提高软土强度，还可以提高支护性能，提高施工安全。因此，有必要合理应用沉井施工技术，确保质量达到工程施工要求。本工程位于海上冲填岛内，属于典型的软土地层施工，具有一定的借鉴意义。

关键词：软土；沉井结构；施工技术；应用

一、引言

随着工程新材料的出现，出现了顶管施工结构，增加沉井施工技术。沉井作为基础设施项目中的地下结构施工手段，越来越多地应用于许多行业，尤其是应用于水塔、顶管施工、蓄水池、泵站等现代工程领域。因为沉井施工技术的应用环境问题，施工过程中经常出现倾斜、突然下沉、停止下沉、隆起等质量问题。因此应不断优化沉井结构施工技术，以提高施工质量。

二、软土结构中沉井结构分析

近年来，与过去相比我国城市建设规模不断扩大，城市建设步伐正在加快。为了更好地满足城市管网运行要求，建设本身具有复杂的特点，会涉及大量的管道设施施工。有时会存在软土地基结构，其中大多数将使用非开挖施工技术。在市政工程管道施工中，利用沉井施工技术对环境影响小的优势，经常被用于管道施工中，避免了施工过程对周围环境产生的负面影响。江苏省液化天然气储运调峰工程位于黄海上的阳光岛内，陆岛距离12km，为冲填岛，地层条件较差。对于软土地基工程来说，应考虑工程施工环境和工程结构要求，进行沉井施工，有效提高施工效果，确保工程质量。软土地基工程中沉井结构刚度较强能够满足工程载荷要求。沉井施工都是在较深的位置施工，可以减小工程结构厚度，节约施工材料，提高施工效率。施工必须从内部支撑臂开始。此外，在设计和建造沉井结构时，相关人员应更全面地了解不同的地质条件，合理设置相关参数。

三、沉井分类及使用范围

根据用途的不同，沉井可分为以下三种类型：（1）基础型。桥梁工程中可以应用混凝土材料建造沉井结构。高层建筑的地下室可以作成沉井结构，提高了空间利用率，节约了工程材料。（2） 开挖支护型。在深基础施工中，沉井结构施工技术可用于建造辅助结构。（3） 构筑物型。在深层施工设施中，可以采用沉井结构，在封底过程中作为工艺流程中的沉淀井。在市政排水建设中，沉井的应用体现在以下四个方面：（1）排水泵站。如果排水泵站开挖施工困难，可采用基坑结构施工技术。（2） 吸水井一般较深，宜采用沉井结构。（3） 根据顶管施工中对排水管位置的要求，顶管施工中操作井和接收井的施工往往采用沉井施工方法。（4） 拱桥支撑体。拱桥的支撑体不仅需要拱桥的垂直力，还需要防止水平外力，因此适合使用沉井结构。

四、软土中沉井结构施工技术的应用

（一）沉井制作接高

沉井接高是沉井的常用施工方式。沉井施工根据不同条件可采用一次制作一次下沉，分解制作、接高一次下沉，或制作与下沉交替。沉井制作接高可以加快基础处理进度，满足总工期要求。沉井制作接高需要采取多种措施解决施工过程中存在的问题。井底梁的缝隙根据工程需要填充砂石等物料，以提高承载力。由于沉井沉降高度和宽度有一定的比例要求，因此应通过梁进行加固，提高沉井结构稳定性。随着沉井沉降量的增加，通过梁加固措施防止地基突然沉降和倾斜。下沉施工时采用排水、灌溉、泥浆交替抽吸，放慢下沉速度，保证下沉质量。底部浇筑混凝土时，采用对称块体浇筑法和交叉开挖，以保持地基的稳定性。

（二）模板架立

模板采用优质覆膜板，模板接缝表面使用包箱纸，所有模板在安装模具前必须涂上脱模剂。内外模板由垂直和水平段支撑，竖向用方木，水平用钢管。覆膜板后用木钉固定。水平护栏由钢管组成。布置螺纹钢套管进行张拉固定。为了确保钢筋保护的厚度和井壁的厚度通常在外部钢筋上安装预制砂浆垫块。封模前，用电焊固定各种预埋件和预留孔的模板拉杆，刃脚预留钢筋位置用免拆模板立模浇筑。

（三）沉井开挖下沉工艺

采用传统的锅底开挖方法进行沉井内的开挖沉陷，由沉井中心向外逐渐扩大。然而，当使用挖掘下沉方法进行沉井下沉时，在挖掘过程中，结构应力不断增加，沉井下沉存在裂缝的风险。为了应对这一挑战，施工人员创新了相关工艺，如支撑全节点和支撑中心块等开挖方法。由于采用锅底开挖，悬浮跨度和沉降结构上的应力不断增加，使沉降结构的应力难以控制。为了解决锅底开挖过程中沉淀结构的应力控制问题，提出了全节点开挖时的沉淀法。施工过程中，沉井各节点和沉墙隔墙末端土支撑，控制悬浮跨度，有效提高沉井结构应力。在不排水下沉阶段，应采用中心块体支护开挖方法，提前在沉井沉淀池的间隔区域划分块体，先在外围区域开挖土壤，再在中间开挖，以实现安全有效的沉井下沉。在不排水开挖阶段后期，为防止沉井突沉，应采用小锅底清基方法实现精确沉降控制。

（四）沉井框架

沉井框架是完整沉井结构的又一重要组成部分。常用的沉井框架主要有水平和垂直两种形式。如果施工场地距离居民区较近，施工区地下水系统相对发达。为了有效提高沉井的刚度，可以采用横梁与壁柱结合的沉井框架结构，以最大限度地减少沉井底板跨度，有效提高了其刚度。

（五）刃脚参数的控制

工程施工前，施工部门根据国家相关标准规定科学合理地设置沉井刃脚部分参数。刃脚的下支撑面称为踏面，其宽度根据土壤的硬度进行控制。如果是软土地基，踏面宽度一般在0.4-0.6米范围内。如果土质较硬，则宽度设置在0.15-0.3米范围内。在标高设置时结合沉井结构的抗滑性能，预测拓扑面的高度，保持误差数据值。施工中可根据具体情况合理调整踏面高度。例如，采用圆形沉井结构，刃脚宽度设定为50厘米，高程设定为180厘米，内倾角设定为45度，使刃脚结构满足施工要求。

（六）施工过程纠偏控制

沉井下沉施工过程纠偏控制主要包括沉井沉降控制，和沉井轴向位移控制。初始下沉阶段应间隔2小时测量一次，发现情况后应进行连续观测，以便及时纠正偏差。纠正偏差通常采用以下方法：（1）沉井偏差的挖掘纠正。（2） 通过减少局部侧壁摩擦阻力或单向失效来纠正偏差。（3）通过增加堆载或压力偏心来纠正偏差。（4）使用触变泥浆减少阻力并纠正偏差。（5） 通过控股其慕减少阻力来纠正偏差。（6）在施工过程中如果沉井发生倾斜，应在沉井的移角下出土，利用刃脚底部不对称土压力产生的力，在沉井过程中进行位置调整。最终沉降阶段重要时期，相关人员应不断进行观测，每间隔1小时测量一次，通过控制沉井沉降速度进行结构调整。当沉降高度接近标高时，当沉井在8小时内的总沉降不超过10毫米时，才能进行封底。

（七）助沉方法

第一，施工前在竹胶板外层涂上脱模剂，避免沉井壁粗糙，安装时不要留下缝隙。第二，下沉时增加重量以协助下沉。第三，可以同时进行挖掘下沉，以缩短下沉时间。第四，采用注水法作为辅助手段。沉井内预埋对称射流管道，管道外侧安装喷嘴。如果在下沉过程中受阻或下沉速度不够，可以用水将沉井外壁喷湿以提高润滑性，达到平稳下降的目的。第五，注浆法。注浆法是在井中预先铺设一个对称套管。当下沉遇到过大阻力时，泥浆注入沉井外侧进行润滑，降低摩擦阻力，确保沉井沉降速度。

五、总结

沉井广泛应用于水塔、顶管施工、水池、泵站等软土工程领域，施工过程复杂，对技术要求高。在实际施工过程中，灵活应用沉井施工技术，可以有效提高施工效率，对提高工程质量具有重要意义。沉井作为软土基础设施项目中建造地下结构的一种手段，越来越多地被用于许多项目，促进了建筑业的可持续发展。

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