摘要：随着社会经济的发展，建筑业不断壮大，污水井建设日益增多，其选址一般在河边附近，地质条件差，埋深较大，施工困难，这类建筑物选用沉井法施工效果好，施工工艺及施工方法上面有了很大的提高。此文通过作者的实践，根据施工现场施工工序，再到各个工艺详细介绍沉井法在施工过程中的优化应用
1.前沿
建筑业发展至今，地下结构物形式越来越复杂，深度越来越深，传统的大开挖在深基础施工中存在的问题无法得到有效的解决；为解决这些问题，一种新工艺----沉井施工应运而生。沉井施工在建筑业中应用已经很久，但具体到某施工单位，能采用沉井施工的概率很小，无法形成一套完整、简捷、经济合理的施工方法。沉井法通过作者在污水泵井施工实践中的应用，获得了良好的经济效益和社会效益，以望对以后施工中有所帮助。
沉井是将一个井筒状的结构物，从井内挖土、依靠自身重力客服井壁摩擦阻力后下沉到设计标高，然后采用混凝土封底并填塞井孔的施工方法。沉井施工工序可分为沉井制作、沉井下沉、沉井封底三大工序，每道工序施工简单，施工质量可靠。
2.工程实例
2.1工程简况
哈大铁路客运专线长春西动车存车场场区污水泵井为D=5.0；H=10.65m，其中井壁厚度为0.5m；刃脚为0.65m；场地地下水埋深为地面以下1.2～4m，场地地基土、地下水对混泥土无腐蚀性。根据工程地质勘察报告，地基基础受力层范围内土层分布比较均匀，建筑场地类别为Ⅱ类，地下水埋深较浅；基础持力层为粉质粘土：褐黄色，湿，可塑，局部为可偏软，干强度中等。
2.2施工流程
场地平整、测量放线——机械机械挖土至标高-2m——刃脚地基处理——坑内制作沉井刃脚——刃脚砼养护(至70%砼强度)——沉井井壁一次制作至-3.15m施工缝处理——井壁砼养护(至70%砼强度)——沉井下沉(至-10.3m)——沉井封底
2.3沉井制作
沉井制作前，需要验算坑底持力层的承载力。该坑底(-2m，相对标高)持力层为粉质粘土，承载力特征值取180kPa，验算如下：
G=3.14×(R2-r2)ρ=3.14×(32-22)×25KN=4042.75KN
S=3.14×R2=3.14×32m2=28.26m2
P=G/S=4042.75/28.26=143.06<180kPa
地基承载力满足要求。
沉井制作分两次进行，第一节高度为5.15m，待结构强度达到设计要求后再往上做第二节，高度为10.3m(距井顶部0.35m高井壁后作，由于井盖顶部有检查孔)，等第一节强度达到100%，第二节砼强度达到70%时，两节一起下沉。
2.3.1刃脚制作
根据地勘报告，标高-2m处土层为粉质粘土，承载力约在100KN/m2，刃脚底宽400mm，为便于施工料具清理回收，减少浪费，刃脚内外以砖代模，在基面浇筑100mm厚圆环形C15砼。刃脚内砖模脚底宽370mm，上宽250mm，砖模与钢筋砼刃脚接触面处摸20mm厚1：3水泥砂浆，涂刷一层脱模剂。
2.3.2井壁制作
污水泵井砼为防水砼，刃脚砼强度达到70%时方可浇筑井壁砼。井壁模板采用间距为600mm，φ12的止水螺栓固定，井壁施工缝处理中间设中埋式橡胶止水带300*8。井壁浇筑时为避免造成不均匀下沉或者倾斜，浇筑时应分层对称浇筑。待刃脚砼达到100%强度，井壁砼达到70%时方可开始下沉。
2.4沉井下沉
沉井下沉前首先对原来的定位桩，高程点进行复测，并在四面井壁上部做出与控制桩对应点的标志，以检验沉井的位移，接着在井壁四角上用红漆画出标尺，每一标志线间距100mm，并标出下沉前的实际高度和下沉完毕后的标高，以观测沉井下沉情况。验算采用瑞典条分法进行沉井下沉前土体稳定安全系数计算。
式中Ks——稳定安全系数；
R——圆弧的半径，(m)；
L——弧长，(m)；
W——滑动土块的重量，(KN)；
C——粘聚力，Kpa；
φ——土的内摩擦角度；
αi——第i土条底面中点的法线与竖直线的夹角度；
经上述验算，沉井土体稳定安全系数符合要求，可以下沉。
下沉开始前，先按预定顺序凿除刃脚下砼垫层，接着分组对称拆除井内砖模，详见图4。垫层凿完后从沉井中间向四周挖土，每层挖土厚20mm-300mm，逐步形成“锅底”。井壁刃脚1m范围内的土一般不需直接挖掉，依靠刃脚切土挤出这部分土，这样才能保证沉井平稳下沉。在井内取土的同时并下泵排水，边排水、边取土，沉井逐步下沉。
沉井下沉中应加强位置、垂直度和标高的观测，每班至少测两次，接近设计标高时应加强观测，每两小时一次，预防超沉，并设专人负责记录。
2.5沉井封底
当沉井下沉到距设计标高100mm时，应停止井内挖土和降水，使其依靠自重下沉至设计标高或接近设计标高，再经2～3天，下沉稳定后即可进行沉井封底。
本工程采用排水封底，将井内砼表面冲洗干净，对井底进行修整，使之呈锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填卵石或碎石作盲沟(沟宽260mm，深300mm)在中部设一个集水井，深1m，井间盲沟相互连通，在卵石上面浇筑底板砼垫层，待砼强度达到70%后，在垫层上铺设防水卷材，绑扎钢筋，两端伸入井壁预留的凹槽内，浇筑底板砼。上部结构完成后，对集水井封堵，封堵方法是将集水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性砼填塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭。
2.6沉井施工中的问题和解决措施
施工过程中遇到的问题有：突然下沉、涌砂、倾斜和偏移、沉不下去。
①解决突然下沉的方法有：适当加大下沉系数；控制挖土深度，即锅底不要挖得太深；
②涌砂的处理方法是向井内灌水，使井内水位大于井外地下水位；
③下沉时应均匀对称挖土，以防止沉井偏斜。若发生偏斜，可调整挖土先后次序和方法；采取偏心压重，部分壁外冲水等措施。
沉井在施工和使用阶段，将受到土压力、水压力、浮力、摩擦力、自重以及施工荷载等作用，沉井结构的设计计算应满足各阶段的受力要求，保证沉井结构有足够的强度和刚度以及防水能力。
3.结论及注意要点
沉井下沉过程中无需设置坑壁支撑或土钉墙；与明挖法相比，简化了施工，可就地制作，所需机械设备简单；沉井法在各种复杂地形或地质条件的建筑物施工中广泛应用，尤其是在地质条件或场地条件不允许大开挖的情况下更显优势，其单体造价较低；主体部分的混凝土在地面上灌筑，质量较易保证，整体刚度亦较大；在国内外工程中得到了广泛的应用和发展，但仍有其局限性，比如沉井不沉、突沉、沉偏、遇到较难清除的障碍物等，这些都可能导致沉井无法顺利完成，由此看来沉井法的选用要根据现场的实际情况而定，因地制宜，采取相应措施，绝不能盲目选用。
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