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摘 要：随着我国工业化、城市化的快速发展,建筑量逐年增加,高、深、大及异型建筑越来越多,沉井施工工艺已经在很多工程建设领域得到广泛应用.文章根据沉井过程中所发生的典型问题进行了阐述与分析,有针对性地提出了各项问题的预防措施.
关 键 词：沉井施工；下沉速度；下沉方向；预防措施；纠偏措施
中图分类号：TU721文献标识码：A文章编号：1009-2374（2012）09-0095-02
一、概述
沉井施工工艺是指先做一个混凝土筒壁,等到筒壁达到一定强度,把筒壁中下部的土取出,在取土过程中利用筒壁自重大于下沉阻力使筒壁自由下沉的施工工艺进行沉井.随着我国工业化、城市化的快速发展,建筑量逐年增加,沉井施工工艺已经在很多工程领域得到广泛应用,在应用过程中也产生了一系列的技术问题；本文根据笔者在工业旋流井施工过程中经验,总结成功与不足,参考其他成功经验,对沉井过程中所发生的典型问题进行了阐述与分析,并有针对性的提出了一些问题的预防措施及纠偏措施.
在沉井施工过程中可能会出现以下几类典型技术问题：（1）下沉速度发生异常：井壁下沉速度过快、井壁下沉速度过慢；（2）下沉方向出现异常：筒体倾斜、筒体偏移、筒体扭位等；（3）下沉出现异常地质情况：井壁下沉遇孤石、井壁下沉遇坚硬土层等现象.
上述几类典型的技术问题均不利于沉井施工质量的控制,严重时会使沉井处于失控状态,导致施工质量不可控.针对上述典型的技术问题,施工过程中要积极的采取各项预防和纠偏处理措施,使沉井施工过程处于受控状态,保证沉井施工质量.
二、下沉速度异常的原因分析与预防措施及纠偏措施
下沉速度过快是指沉井井壁下沉速度超过井内挖土速度,出现异常情况,使井壁下沉速度难以控制.产生的原因可能是遇软土层,土的承载力很低或相临土层承载力差距大,使下沉速度超过井内挖土速度；也可能是长期抽水、因砂的流动或翻砂现象,使井壁与土的摩阻力下降；还有可能是沉井井壁外部土体出现液化现象.主要预防措施有在发现下沉过快时,可重新调整挖土顺序,在刃脚下不挖、部分不挖土或跳挖,如果是下沉太快也可选择停止挖土待沉井井壁基本稳定,再组织挖土；如果我们采取内排水法施工时,可以先尝试将排水法改为不排水法下沉,增加浮力,停止挖刃脚下的土；在上部沉井外壁间填粗糙材料,或将井筒外的土夯实,增大摩阻力,必要时可选用振动碾在井壁周围碾压,使土体密实增大阻力.
下沉速度过慢是指井壁沉井过程中下沉速度低于正常下沉速度,甚至出现不下沉的现象.产生原因可能是沉井自重不够,不能克服四周井壁与土的摩阻力和刃脚下土的正面阻力；或井壁外表面粗糙、不平,使井壁与土的摩阻力加大；或向刃脚方向削土深度不够,正面阻力过大；或遇孤石或大块石等障碍物,沉井局部被挡住,或刃脚被砂、砾石挤实；也可能是遇到摩阻力大的土层,未采取减小阻力的措施,或减小阻力的措施遭到破坏,井壁侧面摩阻力增大；若是在软粘性土层中下沉,因此下沉时中途停止下沉时间太长,侧压力增大,软粘土握裹力、吸附力增大,而使下沉过慢或停沉.主要预防措施有沉井制作应严格按设计要求和工艺要求施工,保持尺寸精准,表面平整光滑；使沉井有足够的下沉自重；在软粘性土层中,对下沉系数不大的沉井,采取连续挖土,连续下沉,中间停歇时间不要过长；在井壁上预埋射水管,遇下沉缓慢或停止下沉时,进行射水以减少井壁与土层之间的摩阻力；在井壁周围空隙中充填触变泥浆或黄泥浆,以降低摩阻力,并加强管理,防止泥浆流失；将沉井边缘的土方卸掉,降低阻力.
纠正施工时要将整体施工速度放缓,避免纠偏过大,造成反向倾斜.
三、下沉方向异常的预防与控制措施
筒体倾斜是指沉井下沉过程中或下沉后,简体发生倾斜,使筒体中心线与刃脚中心线不重合,沉井垂直度出现歪斜,影响使用功能.主要原因有沉井制作时,就出现歪斜；土层软硬不均,或挖土不均匀,使井内土面高低悬殊,或局部超挖过深,使下沉不均,或刃脚下掏空过多,使沉井不均匀突然下沉,容易导致沉井倾斜；未排水下沉沉井,未保持井内水位高于井外,造成向井内涌砂,引起沉井歪斜；刃脚局部被石块或埋设物挡住,处理不及时；或排水下沉时,井内一侧出现流砂现象；沉井壁上留有较大孔洞或制作厚度不均匀,使重心偏心,下沉时失去平衡；井外侧临时弃土或堆重对沉井产生偏心土压；或在井壁上施加施工荷载,对沉井一侧产生压力；在下沉过程中,未及时采取预防偏斜或未采取正确的纠偏措施.主要预防措施有根据不同土质情况,采用不同的挖土顺序,分层开挖,使挖土对称均匀,刃脚均匀受力,沉井下沉速度均匀可控、竖直平稳下沉；不排水下沉应常向井内注水,保持井内水位高于井外1～2m,以防向井内涌砂；排水下沉井内侧出现流砂,应采取措施减小或平衡动水压力,或改用不排水下沉,或先降水；井壁孔洞应封闭（保证外表面平整、光滑）,内用填砂石的办法,保持井壁各段重量均衡,以达到平衡下沉；井壁外卸土、堆重,井上卸荷,务必均匀、对称.
井筒偏移或扭位是指井筒下沉过程中或下沉后,筒体轴线位置发生一个方向偏移称为位移,或两个方向的偏移称为扭位.主要原因有位移大多由于倾斜引起,当井筒倾斜一侧土质较松软,在纠正倾斜时,井身往往向倾斜一侧下部产生一个较大的压力,因而伴随向倾斜方向产生一定位移.主要预防措施有加强测量控制和检测,在沉井外和井壁上设控制线,内壁上设垂度观测标志,以控制平面位置和垂直度,发现位移或扭位应及时纠正；及时纠正倾斜,控制沉井不再向偏移方向倾斜,避免在倾斜情况下继续下沉,造成位移或扭位.
四、下沉出现异常的地质情况
下沉遇孤石、大卵石块等突发障碍物是指井壁下沉时被地下孤石、大卵石块障碍物卡住,出现不能下沉或下沉困难的现象.主要原因可能有井筒下沉局部遇孤石、大卵石块等时井壁被搁置、卡住,造成井筒难以下沉或者是下沉中遇局部软硬不均的土层或倾斜岩层.主要预防措施有是在施工前做好地基勘察工作,对沉井壁下部的各种地下硬障碍物,下沉前挖井取出,也可以爆破定点清除；对局部软硬不均地基或倾斜岩层,采取先破碎开挖较硬土层或倾斜岩层,再挖较弱土层,使其均匀下沉.
下沉遇坚硬土层是指沉井施工时,刃脚下挖土遇坚硬土层,出现难以开挖下沉的现象.主要原因可能有遇到胶结、板结层,质地坚硬,用锹、镐开挖困难,使井壁下沉缓慢.主要预防措施有当方案采取排水下沉时,以人力用铁钎打入士中向上撬动、取出,或用电镐开挖,必要时孔,定点爆破清除；若是采取不排水下沉时,用重型抓斗、射水管及水中爆破联合作业施工法施工.
总之,沉井过程中发生上述典型技术问题是一种较为普遍的现象.这些现象要求沉井施工应从设计和施工阶段提早采取措施来加以预防.如果遇到沉井过程中上述技术问题,首先要查明并分析产生的原因,认真检测、评估其程度,确定有效的预防与纠偏处理措施.
作者简介：尹立国（1981-）,男,中国二十二冶集团公司工程师,研究方向：施工技术；晏红江（1975-）,女,中国二十二冶集团公司工程师,硕士,研究方向：施工技术.
（责任编辑：赵秀娟）