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摘要:随着工程建设的不断发展，沉井施工法凭借诸多优点而被广泛采用。但沉井施工期较长且施工技术要求高，因此，必须广泛了解其施工技术要点。本文结合实践运用，探讨了沉井施工技术要点，可供类似工程借鉴参考。
关键词:沉井施工；要点；封底；监测
近年来，随着我国工程建设事业的快速发展，沉井施工技术广泛应用于各类工程建设中，沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工，施工场地易于布置，开挖的基坑要小得多,土方挖填量小,且能减少对周围邻近建筑、管线、路面的不利影响。但是施工期较长，施工技术要求高，施工过程中的难题也是存在的。因此，必须对其施工要点有较为充分的了解。
1 工程概况
为消除城市污染，净化水体，美化市容，改善人民的生活环境，我市开展了城市水环境综合整治工程。为解决工程所涉道路大量污水的排放问题，将位于防洪道路下的污水干管改由该路污水管排放，致使该路污水管埋深加深，需埋设管径为1803mm的钢筋混凝土双插口管（特制），管道平均埋深为15.2m，最深处达19.7m。
该工程设计W1～W9号共9座沉井，此时沉井周围地基处理工程已经基本结束。考虑到该段为大口径管道施工，管道平均埋深大，施工持续时间长，经过大量的方案对比，同时从经济和技术的最优化考虑，决定采用沉井技术进行临时支护，作为永久性结构物。其主要优点是①沉井不但可以作为建造物的永久性外壳，也可在开挖过程中作为支护；②对于深度较大的地下构造物或深基础，土方量比大开挖更为经济；③节省井点降水和施工排水的费用。
2 沉井施工技术要点
2.1 沉井形状的选择
沉井可分为圆形、矩形、圆端沉井和尖端及多格沉井。施工过程中，针对该工程的施工特点，全部采用矩形结构形式的沉井。
2.2 沉井的韧脚制作
在制作韧脚之前需要在地面上铺设10cm～15cm的混凝土或砂垫层，在重量较大时还要垫设枕木来缓冲压力，以避免在制作时发生倾斜事故。其作用一是为沉井结构进行找平，二是沉井在未下沉之前保持结构水平稳定。
韧脚有几种形状，根据施工技术和地质条件的不同选择也不同。（见图1）
图1 沉井韧脚构造图
图中，（1）型韧脚适用于干封底情况，在无地下水地区可以采用，不适用于软土；（2）型是常用的形式，适用于带水下沉的沉井；（3）型韧脚外壁设台阶，可以减少下沉阻力，适用于下沉系数较小且难以下沉的沉井；（4）型韧脚适用于硬土中下沉的沉井，角铁护角下沉阻力小，并能保护混凝土韧脚下沉时不受破坏；（5）型韧脚，外用钢板包裹保护，适用于采用爆破发清除障碍物的情况。
韧脚钢筋的制作绑扎，结构如图2。
注：①竖向筋；②内侧水平筋；③外侧水平筋；④韧脚踏步水平筋
图2 沉井韧脚钢筋绑扎图
因韧脚部分的受力情况比较复杂，特别是大型沉井在韧脚的部位往往配置大号大直径钢筋，在施工过程中为方便施工，钢筋的绑扎采用了图2的制作及安装方法。其中，韧脚钢筋的施工工序是：内模板1号钢筋→2号钢筋→3号钢筋→4号钢筋立模板→加固模板→韧脚混凝土的浇筑。在浇筑过程中要保证混凝土的充分振捣，并在浇筑完成之后进行合理的養护后方可进行下道工序。
2.3 沉井韧脚以上井壁的制作
在韧脚浇筑完成以后，井壁就要开始制作。由于制作方法非常简单，此处不做赘叙，但浇筑的高度厚度有所要求：①应让井有足够的自重，能够使沉井自动下沉；②沉井周围应形成容易进行土方开挖操作的施工现场，井壁钢筋的绑扎与韧脚钢筋搭接要衔接顺畅以保证沉井的整体性。
2.4 沉井的下沉
沉井下沉主要是通过从沉井内用机械或人工的方法均匀取土，消除或减小沉井内侧土的摩擦力及韧脚下的正面阻力，有时也同时采取减小沉井的外侧的摩擦力方法，使沉井依靠自身的重量逐渐从地面沉入地下。下沉的施工方法有：①机械抓土人工配合或人工挖土的排水下沉；②用水力机械出土的排水下沉；③空气吸泥潜水员配合或机械抓土潜水员配合的排水下沉。在该工程的施工过程中，采用了比较常规的第一种方法。但在取土的过程中，沉井的四周韧脚采用人工分层掏挖的方法。挖取的土方集中在沉井的中央，然后用吊装机械将土方外运。沉井下沉过程中，在下沉深度过大或井壁较薄、自重较轻且下沉系数很小的情况下，为使沉井能顺利下沉，可考虑采用如下方法进行促沉：①井壁外设置泥浆润滑套；②井壁外侧高压射水；③井体上方加设配重块；④井内放水浸泡再排水。
2.5 沉井封底
沉井封底亦称为沉井底板浇筑，分干封底和水下封底两种，当沉井下沉至设计标高并基本稳定以后8h内沉量不小于10mm便可进行封底工作。
2.5.1干封底
沉井至设计标高时就应积极做好封底的准备工作，若不及时封底，有可能会发生沉井偏差过大、大量土方重新涌入井内等问题，给干封底工作完成造成困难。干封底要在无水或无大量积水的情况下进行封底，因此，沉井的排水就更是关键，加上浇筑的混凝土底板在未达到设计强度之前是不能承受地下水和地下土体的压力，在施工过程中，一定要重视封底前的排水工作，其中，有如下细节需要特别注意：①底板钢筋和韧脚钢筋进行搭接时要严格按照设计要求，最好是焊接；在有水作业的情况下也要进行密集绑扎。②韧脚上的土体要清理干净，并将韧脚凿毛，保证底板钢筋与井体混凝土的良好衔接，浇筑过程中的振捣要严格按照混凝土浇筑规范进行。
2.5.2水下封底
水下封底的施工方法在该工程中亦有采用。水下封底是将浇筑的混凝土通过无水的导管（施工中混凝土泵车的导管或自制的导管）源源不断向沉井底部外围流动、扩散、升高。由于与水不接触，避免了受水的冲洗，可保证混凝土的质量。
2.6 沉井监测
确保该工程建设安全的关键是全过程监测沉井周边建（构）筑物的变化情况。及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容见表1。
表1 监测项目汇总表
2.6.1沉井下沉中偏位
沉井入土较浅的容易产生倾斜，因此可以通过在沉井韧脚高的一侧进行土方开挖。在深度较大的沉井中通过外侧加设千斤顶配合沉井内取土，或在韧脚高的一侧加设配重块配合工人取土进行纠偏。这两种纠偏的方法在该项目施工过程中得到了较多的应用，方便且经济。
2.6.2沉井内外流沙外涌
在沉井施工中，尤其在深度较大的沉井中或地质条件非常复杂的地方出现流沙是司空见惯的。流沙的出现会直接导致施工受阻或造成更大的事故，因此对其采取相应的处理措施也显得尤为重要。在该项目施工过程中，采取了轻型井点降水和地基处理（尤其是高压旋喷桩地基处理）的方法对井周土体进行加固，效果非常明显。
3 结语
总之，虽然沉井施工的优点非常多，但沉井是一项实践性很强的施工技术。在施工过程中，必须严格按照施工技术要点，并执行有关规范要求的规定，对每一个施工环节要有详细的安排并且严格控制。同时，要重视施工过程中可能会出现的问题，并采取切实有效的解决办法，以确保沉井施工的质量。
参考文献
[1] 顾爱顺，沉井施工技术要求[J]中国城市经济，2008年18期
[2] 周申一 张立荣 杨仁杰 杨永灏．沉井沉箱施工技术[M]．北京：人民交通出版社，2005
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键词:沉井施工；要点；封底；监测
近年来，随着我国工程建设事业的快速发展，沉井施工技术广泛应用于各类工程建设中，沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水结构物，下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，简化了施工，施工场地易于布置，开挖的基坑要小得多,土方挖填量小,且能减少对周围邻近建筑、管线、路面的不利影响。但是施工期较长，施工技术要求高，施工过程中的难题也是存在的。因此，必须对其施工要点有较为充分的了解。
1 工程概况
为消除城市污染，净化水体，美化市容，改善人民的生活环境，我市开展了城市水环境综合整治工程。为解决工程所涉道路大量污水的排放问题，将位于防洪道路下的污水干管改由该路污水管排放，致使该路污水管埋深加深，需埋设管径为1803mm的钢筋混凝土双插口管（特制），管道平均埋深为15.2m，最深处达19.7m。
该工程设计W1～W9号共9座沉井，此时沉井周围地基处理工程已经基本结束。考虑到该段为大口径管道施工，管道平均埋深大，施工持续时间长，经过大量的方案对比，同时从经济和技术的最优化考虑，决定采用沉井技术进行临时支护，作为永久性结构物。其主要优点是①沉井不但可以作为建造物的永久性外壳，也可在开挖过程中作为支护；②对于深度较大的地下构造物或深基础，土方量比大开挖更为经济；③节省井点降水和施工排水的费用。
2 沉井施工技术要点
2.1 沉井形状的选择
沉井可分为圆形、矩形、圆端沉井和尖端及多格沉井。施工过程中，针对该工程的施工特点，全部采用矩形结构形式的沉井。
2.2 沉井的韧脚制作
在制作韧脚之前需要在地面上铺设10cm～15cm的混凝土或砂垫层，在重量较大时还要垫设枕木来缓冲压力，以避免在制作时发生倾斜事故。其作用一是为沉井结构进行找平，二是沉井在未下沉之前保持结构水平稳定。
韧脚有几种形状，根据施工技术和地质条件的不同选择也不同。（见图1）
图1 沉井韧脚构造图
图中，（1）型韧脚适用于干封底情况，在无地下水地区可以采用，不适用于软土；（2）型是常用的形式，适用于带水下沉的沉井；（3）型韧脚外壁设台阶，可以减少下沉阻力，适用于下沉系数较小且难以下沉的沉井；（4）型韧脚适用于硬土中下沉的沉井，角铁护角下沉阻力小，并能保护混凝土韧脚下沉时不受破坏；（5）型韧脚，外用钢板包裹保护，适用于采用爆破发清除障碍物的情况。
韧脚钢筋的制作绑扎，结构如图2。
注：①竖向筋；②内侧水平筋；③外侧水平筋；④韧脚踏步水平筋
图2 沉井韧脚钢筋绑扎图
因韧脚部分的受力情况比较复杂，特别是大型沉井在韧脚的部位往往配置大号大直径钢筋，在施工过程中为方便施工，钢筋的绑扎采用了图2的制作及安装方法。其中，韧脚钢筋的施工工序是：内模板1号钢筋→2号钢筋→3号钢筋→4号钢筋立模板→加固模板→韧脚混凝土的浇筑。在浇筑过程中要保证混凝土的充分振捣，并在浇筑完成之后进行合理的養护后方可进行下道工序。
2.3 沉井韧脚以上井壁的制作
在韧脚浇筑完成以后，井壁就要开始制作。由于制作方法非常简单，此处不做赘叙，但浇筑的高度厚度有所要求：①应让井有足够的自重，能够使沉井自动下沉；②沉井周围应形成容易进行土方开挖操作的施工现场，井壁钢筋的绑扎与韧脚钢筋搭接要衔接顺畅以保证沉井的整体性。
2.4 沉井的下沉
沉井下沉主要是通过从沉井内用机械或人工的方法均匀取土，消除或减小沉井内侧土的摩擦力及韧脚下的正面阻力，有时也同时采取减小沉井的外侧的摩擦力方法，使沉井依靠自身的重量逐渐从地面沉入地下。下沉的施工方法有：①机械抓土人工配合或人工挖土的排水下沉；②用水力机械出土的排水下沉；③空气吸泥潜水员配合或机械抓土潜水员配合的排水下沉。在该工程的施工过程中，采用了比较常规的第一种方法。但在取土的过程中，沉井的四周韧脚采用人工分层掏挖的方法。挖取的土方集中在沉井的中央，然后用吊装机械将土方外运。沉井下沉过程中，在下沉深度过大或井壁较薄、自重较轻且下沉系数很小的情况下，为使沉井能顺利下沉，可考虑采用如下方法进行促沉：①井壁外设置泥浆润滑套；②井壁外侧高压射水；③井体上方加设配重块；④井内放水浸泡再排水。
2.5 沉井封底
沉井封底亦称为沉井底板浇筑，分干封底和水下封底两种，当沉井下沉至设计标高并基本稳定以后8h内沉量不小于10mm便可进行封底工作。
2.5.1干封底
沉井至设计标高时就应积极做好封底的准备工作，若不及时封底，有可能会发生沉井偏差过大、大量土方重新涌入井内等问题，给干封底工作完成造成困难。干封底要在无水或无大量积水的情况下进行封底，因此，沉井的排水就更是关键，加上浇筑的混凝土底板在未达到设计强度之前是不能承受地下水和地下土体的压力，在施工过程中，一定要重视封底前的排水工作，其中，有如下细节需要特别注意：①底板钢筋和韧脚钢筋进行搭接时要严格按照设计要求，最好是焊接；在有水作业的情况下也要进行密集绑扎。②韧脚上的土体要清理干净，并将韧脚凿毛，保证底板钢筋与井体混凝土的良好衔接，浇筑过程中的振捣要严格按照混凝土浇筑规范进行。
2.5.2水下封底
水下封底的施工方法在该工程中亦有采用。水下封底是将浇筑的混凝土通过无水的导管（施工中混凝土泵车的导管或自制的导管）源源不断向沉井底部外围流动、扩散、升高。由于与水不接触，避免了受水的冲洗，可保证混凝土的质量。
2.6 沉井监测
确保该工程建设安全的关键是全过程监测沉井周边建（构）筑物的变化情况。及时测量各主要工序施工阶段引起的动态沉降数值，并与分析计算值比较，及时反馈指导设计和施工。主要的监测内容见表1。
表1 监测项目汇总表
2.6.1沉井下沉中偏位
沉井入土较浅的容易产生倾斜，因此可以通过在沉井韧脚高的一侧进行土方开挖。在深度较大的沉井中通过外侧加设千斤顶配合沉井内取土，或在韧脚高的一侧加设配重块配合工人取土进行纠偏。这两种纠偏的方法在该项目施工过程中得到了较多的应用，方便且经济。
2.6.2沉井内外流沙外涌
在沉井施工中，尤其在深度较大的沉井中或地质条件非常复杂的地方出现流沙是司空见惯的。流沙的出现会直接导致施工受阻或造成更大的事故，因此对其采取相应的处理措施也显得尤为重要。在该项目施工过程中，采取了轻型井点降水和地基处理（尤其是高压旋喷桩地基处理）的方法对井周土体进行加固，效果非常明显。
3 结语
总之，虽然沉井施工的优点非常多，但沉井是一项实践性很强的施工技术。在施工过程中，必须严格按照施工技术要点，并执行有关规范要求的规定，对每一个施工环节要有详细的安排并且严格控制。同时，要重视施工过程中可能会出现的问题，并采取切实有效的解决办法，以确保沉井施工的质量。
参考文献
[1] 顾爱顺，沉井施工技术要求[J]中国城市经济，2008年18期
[2] 周申一 张立荣 杨仁杰 杨永灏．沉井沉箱施工技术[M]．北京：人民交通出版社，2005
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。