沉井技術在XX工作井施工中的應用

朱學光

（安徽省地礦局327地質隊，安徽合肥230011）

1 工程概況

工程場地位于XX鋁業有限公司鋼絲繩鑄造機室，地貌單元為黃淮沖積平原工作井位處在一車間內部，車間已基本建成。

根據建筑設計要求，鋼絲繩鑄造機室工作井采用沉井工藝施工。該井為方形，外輪廓設計尺寸4300mm×4200mm，壁厚600mm。地面設定為0.00m 標高，刃腳底標高-13.50m，底板厚700mm（標高-11.50～12.20m）。

2 沉井施工方案

2.1 方案與工藝方法

2.1.1 思路

本工程場地土層以砂類土為主，土體結構松散。土層水量豐富，并且地下水位很淺。沉井施工需要在井筒內排土，盡管采取不排水工法施工，也會有相當量的水要隨土排出，井周地下水位會有一定下降，從而可能會引起附近建筑物下沉。另一方面，不排水沉井要求在水下封底，施工人員須潛入井底開鑿、整理“鍋底”。實際施工中，沉井內、外總會存在壓力差，一定量的涌砂、流土在所難免，并且受水下工作條件限制，封底工作要嚴格實現設計要求，困難也大。

為此，本次提出另外一種施工思路，即先行構建防水帷幕——包括帷幕側墻—構成地下防水體系。而后在防水體系內進行沉井施工，只要排出少量集水，沉井即可順利進行。沉井施工中常出現的“超沉”、“底涌”以及“涌土”、“流砂”等現象，就基本上可以避免。這既能嚴格實現設計、確保沉井工程質量，又能保證井周地面建筑物安全，同時也使施工更為安全。

2.1.2 帷幕防水體系

防水體系采用高壓旋噴工藝近年廣泛使用，其基本原理是：以水氣同軸噴嘴、高壓水流外環繞氣流組成水泥漿高壓噴射流，沖擊切削土體，使土體顆粒分散，并同水泥漿液混合、凝固，形成具有一定強度和抗滲能力的固結體，達到充填、加固具有架空結構、松散結構的巖土體，改善巖土體的均勻性和抗滲性。固結體抗壓強度10～20MPa，滲透系數可達10-6～10-7cm/s。

2.1.2.1 帷幕尺寸

幕墻在距沉井筒外壁0.60m 外建造。帷幕尺寸設計為：

帷幕墻高（標高0.00 ～17.0m）17.0m；帷幕側墻厚度0.60m；

帷幕底板厚（標高-13.50～-17.0m）3.50m。

2.1.2.2 施工技術參數

為保證防水帷幕質量，本次使用三重管高壓噴射工法（CJP）構建帷幕，由高壓水、一定壓力漿液噴射流外部環繞壓縮空氣，形成復合噴射流，可是破壞土體的能量增大，從而提高固結體的均勻性和抗滲能力。幕墻施工采用定噴工法，以便于形成墻體；幕底板施工采用旋噴工法，以便于形成板狀固結體。

2.1.3 材料與配合比

高壓噴射所采用的硬化劑主要是水泥，為防止沉淀和加快凝固也需要加進一定量的外加劑。本工程以帷幕防滲為主，為此選擇有助于提高抗滲性的外加劑。主要材料有：425＃水泥、水玻璃（模數2.4～3.4）、膨潤土等。

2.1.4 沉井技術參數

（1）首節井筒高2000mm，刃腳下鋪墊木，墊木規格（長×寬×厚）：1000mm×300mm×200mm，墊木下基底壓力不大于100kPa；

（2）從第二節起，單節井筒高1250mm，直至末節；

（3）首節井筒在砼強度達到70%以上時方可拆除模板，從第二節起砼強度達到50%以上時可拆模；

（4）水位觀測井中水位下降超過500mm 時，須停止井內挖土、排水，在采取堵水措施并待水位有一定恢復時才可繼續施工；

（5）沉井下沉到設計標高，須進行沉降觀測，在48h內下沉量不大于10mm時，方可轉入封底施工；

（6）抗浮穩定性系數大于1.20；

（7）井筒制作偏差、井體高程偏差、水平和垂直度偏差等按設計圖紙執行；

（8）沉井及底板采用C30、抗滲等級S8 防水砼，基礎C25砼，墊層C10砼，鋼筋采用HPB235、HRB335，型鋼、鋼管采用Q235B；材料按圖紙規定型號、規格采購，材料質量符合規范要求。

2.2 主要工作內容和工作的難點及解決辦法

2.2.1 主要工作內容

鑄造室工作井沉井工程主要工作內容包括：

（1）建造防水幕墻，包括側幕墻、底幕墻；

（2）構筑沉井，包括構筑首節沉井、挖土下沉、接高沉井、封底和澆筑底板等；

（3）施工地下水水位觀測孔；

（4）工程測量，井筒沉降量監測、井周地面變形監測。

2.2.2 工作的難點

（1）帷幕防水體系的建立，鉆孔的垂直度控制，高壓旋噴的提速控制，高壓旋噴樁垂直度的控制。

（2）沉井井體下沉重中水平度的控制與糾偏。

（3）預防管涌和流砂。

（4）工程監測的控制。

（5）車間樁基礎變形監測。

2.2.3 工作的難點解決辦法

（1）為確保鉆孔的垂直度符合要求，在鉆機就位時用水平尺進行檢查，確保鉆孔鉆進的垂直度符合技術要求；高壓旋噴的提速控制應嚴格按照技術控制，控制高壓旋噴樁垂直度，以防止高壓旋噴樁傾斜阻礙沉井。

（2）沉井井體下沉中水平度的控制與糾偏，沉井下沉井要動態觀測井的水平度，確保井體均衡下沉，如有誤差應及時糾偏。

（3）在粉砂土層中沉井，尤其是粉顆含量大于75%以上，土的含水量大于30%以上，土的孔隙率大于43%很容易造成砂土流動，當表層不在一個平面時，井壁周圍的砂層就會往井底中心流動。為此在沉井中要注意觀測土層變化，注意沉井挖土、下沉中工人的安全，如發現流砂和涌水嚴重，應停止不排水方式沉井，改用排水方式沉井，采取用沉井耐磨吸砂泵，抽砂沉井中注意保持井體中水位的平衡，以防止下沉較快和出現井體傾斜現象，如發現下沉較快應及時向井體內抽水保持一定水位，抽砂中應根據情況常移動泵的位置以控制部分區域出現偏斜下沉。

（4）沉井中要經常測量井體四周的高程和井體周圍一定區域的地面高程。以確保井體均衡下沉，確保周圍建筑物的安全。

（5）沉井中要常關注井體周圍建筑物基礎的變形觀測，如有異常應立即停止井體下沉和排水抽砂，并向井體抽入一定水，使井體內水位保持在地下水位以上保持井體和周圍區域地層的穩定。

3 主要技術

3.1 帷幕施工技術要求

（1）測量放線、定位。根據業主提供的基準點，在場內設置構筑物輪廓點，并埋設占標。構筑物輪廓控制點應經過復測，確保定位的準確性。

（2）鉆機按放線標志就位，鉆頭對準孔位，調整鉆機水平，保持鉆桿垂直，對中誤差不得超過50mm。

（3）引導孔口徑?91mm，泥漿護壁，達到設計深度后啟動噴射裝置，調整噴射技術參數，使之符合設計要求。

（4）值班技術人員應時刻注意漿液配比、噴漿流量、風量、壓力、旋轉提升速度等是否符合設計要求，并做好記錄，繪制作業過程曲線。

（5）為保證旋噴質量和樁徑，需要進行三次復噴，即上、下、上三次復噴。

（6）注意觀察冒漿情況，及時了解土層狀況，對噴射效果、參數合理性做出大致判斷。發現問題及時查找原因，并采取相應處理措施。

（7）冒漿量過大時（按達到漿量的20%掌握），可采取提高噴射壓力、適當縮小噴嘴口徑或加快提升和旋轉速度等措施來解決。

（8）復噴程序完成并提升到設計標高后，一個噴射過程即告結束。把注漿管等機具沖洗干凈，就可以移機到新孔位。

3.2 沉井施工技術要求

（1）HPB235鋼筋、HRB335鋼筋，搭接要相關技術要求控制。

（2）鋼筋保護層厚度：與土壤接觸部位40mm，其它部位30mm。

（3）采用人工取土法下沉，挖土次序是先中央后邊緣、均勻對稱進行，使井筒緩慢、均勻下沉，防止突沉。

（4）沉井下沉過程中須加強觀測，每班至少測量一次，動態觀測，并在每次下沉后進行檢查；發現傾斜位移，應及時采取糾正措施。

（5）防止超沉，沉井在即將沉至設計標高之前，應停止挖土，利用下沉慣性下沉至設計標高；如出現欠沉，則要視欠沉量的大小，少量挖土助沉。

（6）沉井過程中，應始終注意觀測井水位和車間樁基礎高程變化，按信息法施工要求，及時掌握水位動態和車間基礎的變化。

（7）封底后觀察井筒上浮情況，如出現上浮情況須立即采取配重阻浮措施，保證沉井符合抗浮要求。

4 工程質量

4.1 防水幕墻質量檢查

（1）施工前檢查噴射參數、漿液配方、外加劑的選擇是否合適，施工措施是否能夠保證工程目標的實現。

（2）施工后主要檢查固結體質量是否達到預期目標，可以通過開挖檢查、室內試驗（強度、滲透性）、標貫試驗等手段檢查墻體質量。

（3）以設計參數為標準，以試驗數據為依據，評價固結墻體的整體性、均勻性；墻體的有效厚度、垂直度以及固結體的強度特征。運用上述分項評價結果，綜合評價幕墻的工程效果。

4.2 沉井工程質量檢查

（1）以《建筑工程施工及驗收規范》、設計圖及說明書為標準，檢查沉井施工過程、沉井尺寸及頂底標高等是否符合標準。

（2）表觀指標是否符合要求，沉井平面、立面包括水平偏移誤差是否超標。

（3）沉井井身的砼強度、抗滲性以及墊層強度是否符合設計要求，試樣試驗條件是否符合相應規范、規程要求。

（4）沉降檢測結果是否可靠。

（5）沉井水平度的控制和糾偏是否在允許范圍之內。

（6）根據檢查結果，得出工程通過驗收的綜合結論。

5 效果檢驗

以上施工方案的實施和技術方法的應用使該井下沉均衡，帷幕防水施工效果顯著，井體下沉高程和水平控制均符合設計要求，施工質量良好，贏得了建設、設計、監理單位的一致好評。

6 結論

事實證明應用沉井施工技術在粉質粘土、粉細砂地層中開挖工作井中技術方法可行、效果顯著、工期短、施工本低，質量良好，效果顯著。