沉井下沉施工质量控制要点
沉井下沉施工质量控制探析
沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺。沉井下沉时，井身靠其自重或在其他措施协助下，克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不断下沉，直至设计标高就位，然后进行封底。沉井广泛用于设备基础、水泵房、桥墩、顶管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。
沉井施工工艺的优点是：可在场地狭窄情况下施工较深的地下工程，且对周围环境影响较小；可在地质、水文条件复杂地区施工；施工不需复杂的机具设备；与大开挖相比，可减少挖、运和回填的土方量。其缺点是：施工工序较多；技术要求高，下沉施工中易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等。沉井下沉是沉井施工中一个重要的环节，做好沉井下沉施工质量控制对沉井施工质量具有重要意义。
1.地质勘察
沉井施工前应做好地质勘察工作，以提供土层变化、地下水位、地下障碍物及有无承压水等情况，以及各土层的物理力学指标，为沉井下沉施工及可能遇到的问题提供技术依据。
2.下沉方案选择
沉井下沉有排水下沉和不排水下沉两种，一般采用排水下沉。当土质条件较差，可能发生涌土、涌砂、冒水或沉井产生位移、倾斜及沉井终沉阶段下沉较快有超沉可能时，才向沉井内灌水，采用不排水下沉。
当决定由不排水下沉改为排水下沉，或部分抽除井内灌水时，必须慎重，并应加强观察。
3.沉井下沉验算
沉井下沉前应进行混凝土强度检查、外观检查，并根据规范要求、勘测报告，对各种形式的沉井在施工阶段应进行结构强度计算、下沉验算和抗浮验算，判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉，作为确定下沉施工方法和采取技术措施的依据。
沉井下沉时，第一节混凝土强度达到设计强度，其余各节应达到设计强度的70%；其自重必须克服井壁与土间的摩阻力和刃脚、隔墙、横梁下的反力，采取
不排水下沉时尚需克服水的浮力。沉井制作在拟定高度后，下沉前，应验算下沉系数。可按下式验算： K=R T B Q +-=R
f H D B Q +--)5.2(14.3 式中：K —下沉安全系数，一般应大于1.15~1.25；
Q —沉井自重及附加荷重（KN ）；
B —被井壁排出的水重（KN ），采取排水下沉时，B=0；
T —沉井与土间的摩擦力（KN ）；
D-沉井外径（M ）；
H —沉井下沉高度（M ）；
R —刃脚反力（KN ），如采取将刃脚底面及斜面的土方挖空，则R=0；
f —井壁与土的摩擦系数，可从有关规定及勘察资料查得。
当下沉范围内土层由不同土层构成时，其平均摩擦力系数由下式计算： f =n
n n n n n n f n f n f ++++++ΛΛ212211 f 1f 2…f n —各层土与井壁的摩擦系数（KN/㎡）；
n 1n 2…n n —各层土的厚度（m ）。
当不能满足要求时，采取在基坑中制作，减少下沉深度，或在井壁顶部堆放钢、铁、砂石等材料增加荷重；或在井壁与土壁间注入触变泥浆，以减少下沉的摩擦力等措施。当下沉系数较大，在沿井壁外周回填相应的土方，增大总摩擦力。
4.下沉施工
（1）排水下沉
挖土应分层、均匀、对称地进行，使沉井能均匀竖直下沉。有底架、隔墙分格的沉井，各孔挖土面高差不宜超过1m 。如下沉系数较大，一般先挖中间部分，沿沉井刃脚周围保留土堤，使沉井挤土下沉；如下沉系数较小，应事先根据情况采用相应的减阻措施，使沉井连续下沉，避免长时间停歇。井孔中间宜保留适当高度的土体，不得将中间部分开挖过深。
沉井下沉过程中，每8h 至少测量2次。当下沉速度较快时，应加强观测，如发现偏斜、位移时，应及时纠正。
对普通土层从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.4~0.5m ，沿刃脚周围保留0.5~1.5m 土堤，然后再沿沉井壁，每2~3m 一段向刃脚方向逐层全面、
对称、均匀地削薄土层，每次削5~10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。如下沉很少或不下沉，可再从中间向下挖0.4~0.5m，并继续向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。
不排水下沉
一般采用抓斗、水力吸泥机或水力冲射空气吸泥等在水下挖土。
①抓斗挖土
用吊车吊抓斗挖掘井底中央部分的土，使之形成锅底。在砂或砾石类土中，一般当锅度比刃脚低1~1.5m时，沉井即可靠自重下沉，而将刃脚下土挤向中央锅底，再从井孔中继续抓土，沉井即可继续下沉。在粘质土或紧密土中，刃脚下土不易向中央坍落，则应配以射水管冲土。沉井由多个井孔组成时，每个井孔宜配备一台抓斗。如用一台抓斗抓土时，应对称逐孔轮流进行，使其均匀下沉，各井孔内土面高差不宜大于0.5m。
②水力机械冲土
水力机械冲粘性土时，宜使喷嘴接近90°的角度冲刷立面，将立面底部刷成缺口使之坍落。冲土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，最后对称分层冲挖，尽量保持沉井受力均匀，不得冲空刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲入井底，所造成的泥浆量和渗入的水量与水力吸泥机吸入的泥浆量保持平衡。
水力吸泥机冲土，适用于粉质粘土、粉土、粉细砂土中；使用不受水深限制，但其出土效率则随水压、水量的增加而提高，必要时应向沉井内注水，以加高井内水位。在淤泥或浮土中使用水力吸泥时，应保持沉井内水位高出井外水位1~2m。
5．测量控制
沉井位置标高的控制，是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。沉井垂直度的控制，是在井筒内按4或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个对准下部标板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm，或四面标高不一致时，即应纠正。沉井下沉的控制，是在井筒壁周围弹水平线，或在井外壁上两侧用白铅油画出标尺，用水平尺或水准仪来观测沉降。沉井下沉中应
加强位置、垂直度和标高（沉降值）的观测，每班至少测量两次（在班中及每次下沉后检查一次），接近设计标高时应加强观测，预防超沉。由专人负责并做好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时通知值管理人员，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。
6．沉井封底
当沉井下沉到距设计标高0.1m时，应停止井内挖土和抽水，使其靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经2~3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。封底后，待水下封底混凝土达到所需强度（一般养护7~14d）,方可从沉井内抽水，检查封底情况，进行检漏补修，以及施工上部钢筋混凝土底板。
7.沉井下沉的质量控制措施
沉井的下沉如出现：下沉过快、下沉过慢、下沉搁置及筒体偏移和扭位的情况，应及时分析原因，找出解决的对策，在施工过程中要做好预防措施。
（1）预防下沉过快
发现下沉过快，可重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土。将排水法改为不排水法下沉，增加浮力。在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，增大摩阻力。可用木垛在定位垫架处给以支承，以减缓下沉速度。如沉井外部土液化出现虚坑时，可填碎石处理。
（2）预防下沉过慢
沉井制作应严格按设计要求施工，保持尺寸准确，表面平整光滑。使沉井有足够的下沉自重，下沉前进行分阶段下沉系数的计算，或加大刃脚上部空隙。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。
在沉井上部加荷载，或继续浇筑上一节井壁混凝土，增加沉井自重使之下沉。将刃脚下的土分段均匀挖除，减少正面阻力；或继续进行第二层碗形破土，促使刃脚下土失稳下沉。对于不排水下沉，则可以进行部分抽水，以减少浮力，借以加重沉井。
（3）预防下沉搁置
施工前做好地基勘察工作，对沉井壁下部3m以内的各种地下障碍物，下沉
前挖井取出。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。
遇较小孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石或大块石、地下沟道等，可用工具或用松动爆破方法破碎成小块取出。
（4）预防筒体偏移和扭位
加强测量控制和检测，在沉井外和井壁上设控制线，内壁上设垂直度观察标志，以控制平面位置和垂直度，每班观测不少于2次，发现位移或扭位应及时纠正。位移纠正方法一般是控制沉井不再向位移方向倾斜，同时有意识地使沉井向位移相反方向倾斜，纠正倾斜后，使其伴随向位移相反方向产生一定位移纠正。如位移较大，也可有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直到刃脚处中心线与设计中心线位置吻合或接近时，再纠正倾斜，位移相应得到纠正。扭位可按纠正位移方法纠正，使倾斜方向对准沉井中心，然后纠正倾斜，扭位随之得到纠正。亦可先纠正一个方向的倾斜、位移，然后纠正另一个方向的倾斜、位移，几次倾斜方向纠正后，轴线即恢复到原位置。
8.沉井下沉施工质量标准