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【摘要】本文通过某地污水厂集水提升井施工应用新自沉沉井工法的情况，介绍了新自沉沉井工法施工原理、方案、流程和注意事项，为同类工程施工提供了借鉴和参考。
【关键词】自沉沉井；深基坑防护；井筒；下沉；封底
前言
普通沉井都在施工中都是依靠井筒自重力，克服井筒外壁面与土层间的摩阻力和刃脚下方土体抗力而下沉，施工中的主要困难是井筒难沉、易斜，为了克服这些弊病，施工中常采用井筒上方施加荷载，或者向井筒和地层间缝隙中射水、注入泥浆等试图减小井筒下降的摩阻力，但效果仍不理想，迫切需要进行创新改造。
1、新自沉沉井原理
新自沉沉井工法是对普通沉井进行改良而新开发的一种基础构造的工法。其将沉井刃脚钢靴改形，并在井筒外壁面和地层之间的间隙中充填卵砾。这一方法，使井筒外壁与地层间的摩擦由原来的滑动摩擦变为球体滚动摩擦（卵砾与井筒外壁、与地层与自己之间的相互摩擦均为滚动磨擦），下沉时阻力大幅度减小。缝隙中填充的卵砾，使井筒与地层之间保持了一定的距离，稳定了井筒位置。
2、施工实例
某地污水厂集水提升井，现浇钢筋混凝土剪力墙结构，埋深10.0米，井口标高+0.300米，截面外边尺寸4.1×5.3m2，壁厚300mm，下部加强部位壁厚500-700mm。集水井东侧为污水处理组合池，埋深5米，与集水井净距3米（已完工）。集水井南侧为一层框架结构设备间，基础埋深2.3米，与集水井净距4.5米，（已完工）。地下水位深-5.00米。
3、施工方案比选
以往有水基坑通常采用的防护有钢板桩围堰、悬喷桩和井点降水等方法，因为该基础位于河堤道路边缘，无水部分不能扩大开挖，有水部分必须有效防水才能施工，采用其它防护方式成本高、工期长、安全性差，经比选决定采用自沉沉井防护并内加钢支撑，待沉井下沉到位并封底后，再进行承台钢筋和混凝土作业。
4、沉井施工技术
4.1新自沉沉井工艺流程（见图1）
4.2场地平整方式选择
4.2.1当在水域中沉井施工时，先筑人工岛，以备制作井筒。将筑岛上的场地平整夯实，按沉井位置放出准确的十字中线并整平。沉井混凝土采用C25级早强混凝土。分四次浇注。第一次浇注75cm刃脚部分，第二次浇注墙身第一节段，然后再浇注墙身第二、三节段。利用挖土内模法浇筑刃脚混凝土。待刃脚混凝土强度上升后，绑扎沉井墙身钢筋并安装模板。要确保模板的垂直度，并设置支撑防止浇筑过程中变形而影响下沉。待刃脚混凝土强度达到设计强度的80%时，开始浇筑墙身混凝土。第一节段沉井混凝土养生强度必须达到100%后才能进行下沉作业，第二、三节段强度允许达到70%后才能进行下沉。
4.2.2对于较硬的地层，只需将地表杂物清除整平后，即可制作井筒。
4.2.3若在松软或软硬不均地层上制作井筒，则应先对地基作加强处理（填砂或灰土、砂砾等）。
4.2.4污水厂集水井沉井施工中，考虑现场场地条件，经研究后采用了先将土方开挖至地下水位以上0.5米（开挖深度4.5米），再在开挖后的松软地基上填级配石子的地基处理方式。该方法是为了考虑充分利用现场条件，降低沉井下沉深度，避免下沉深度偏大时引起的井筒沉降缓慢或停沉问题，同时机械明挖较沉井内人工挖土更省时省力。
4.3刃脚拼装、承垫及抛除
4.3.1刃脚拼装。为了增加沉井筒体的整体刚性，沉井刃脚部位往往采用焊接角钢或异型钢板进行加强，角钢应按预先放线进行定位及拼装焊接，角钢焊接成型后要保证焊缝均匀饱满，成形框架平整方正不发生变形。同时要在角钢上按图纸要求加焊锚固钢筋。
4.3.2承垫及抛除。为避免沉井筒体在制作过程中发生不均匀沉降，尚需对筒体刃脚下部进行承垫，并考虑承垫物的抛除方式。承垫及抛除通常有两种做法：
A、铺设一定数量的承垫木，筒体制作完成摇晃后对称顺序拆除承垫木；
B、在夯实后的砂石垫层上浇筑一定厚度的素混凝土垫层，筒体施工完成后，对素砼垫层进行剔凿、破除。
4.4沉井筒体制作及就位
沉井筒体宜采用现场浇筑钢筋混凝土分节进行。施工之前应进行放线定位，通过放双向定位轴线确保筒体就位。分节施工时，每节高度为预计下沉高度加0.5米，同时应考虑施工及挖土方便。每节相接的施工缝处应采取止水条或止水钢板等止水措施。浇筑下一节前，应对接茬处进行剔凿、清理、冲洗，浇筑混凝土时，应先在施工缝处均匀布设一层水泥砂浆，方可浇筑混凝土。
混凝土浇筑时要保证分层均匀、连续浇筑、振捣密实。拆模后，发现局部蜂窝、麻面、漏浆等质量问题时，应严格按照修补要求进行修补处理，保证混凝土结构的自防水性能，筒体下沉之前还需按图纸要求对结构进行防水处理。
4.5水力挖土沉井
挖土时采用水力机械法即利用高压水枪切土，通过泥浆泵将泥水抽除来实现挖土。抽取泥浆时将高压水枪喷水与井内渗水一同抽干，使井内积水较少，便于控制高压水枪切削土体的冲挖范围。为促进井体下沉，还可使用高压水枪对刃脚侧面及底部进行冲挖，降低或消除刃脚下方土体抗力，促进井体快速下沉。
边挖土边在刃脚与土层缝隙中填入圆形卵石，降低土层对筒体摩阻力实现助沉效果。挖土时要利用事先在筒体外部放好的水平、垂直刻度线，定时测量沉井筒体是否水平及垂直，发现筒体不均匀沉降及偏斜时需调整挖土部位，重点冲挖沉降较少一侧土体，利用挖土控制筒体垂直度，必要时还可采用局部加载来修正筒体垂直度。
4.6清底与封底
当沉井接近设计标高时，逐渐降低下沉速度直至下沉至设计标高，进行清底作业，既清除底部杂物，将底部冲挖成中间低，周边高的锅底形。清底完成后进行封底施工。封底可分为干封法与湿封法，实际操作中多使用湿封法。湿封法即不排水法，沉井下沉到位后，向井内注水使井内水位升高，采用提升导管法浇筑封底混凝土，待其达到一定强度后抽干井内压仓水进行钢筋混凝土底板施工。施工时需注意筒体与封底混凝土结合部位需预先凿毛，封底砼应使用高一级别的早强、抗渗、微膨胀混凝土。导管法浇筑水下混凝土施工质量应重点控制，否则易引发渗漏，给后续钢筋混凝底板的施工造成困难。封底混凝土为素混凝土水下施工，不易控制厚度及平整度，实际施工中先测量底部形状，准确计算封底混凝土方量，施工时保证水下混凝土逐层均匀布设，及时振捣使混凝土依靠自重流淌平整。此外，抽干压舱水进行底板施工之前，尚需测量封底混凝土平整度，对不平整部位进行剔凿清理。
4.7沉井抽水和基底清理
待封底混凝土达到设计强度的80%后，进行抽水，水排净后，先人工清理桩头上的淤泥，进行桩基检测，然后用风镐凿除桩头至承台底面以上15cm，清洗桩头，最后找平垫层至承台底设计标高，进行钢筋绑扎、浇注承台混凝土等作业。
5、下沉过程中需要注意的原则
1）井内除土作业应对称、均匀地进行，保证沉井均匀下沉和沉井安全。2）在不稳定土层中下沉时，除土位置应距刃脚有一定的安全距离，并随时注意沉井的状态，小心进行除土作业，防止井内的涌沙及沉井的失控。3）沉井下沉过程中必须要做好对沉井状态的观测工作，掌握相应的地层、水流情况，随时采取各种措施对沉井进行调整、纠正和控制，确保沉井处于安全、可控状态。4）井内出土尽量运离沉井，运至远处，防止弃土堆在沉井一侧造成偏压，使沉井产生偏斜。5）沉井接高前不得将刃脚掏空，必要时还应在刃脚下回填或加支垫，防止沉井在接高过程中突然下沉。6）当沉井下沉离设计标高还差2m左右高度时，应控制井内除土量，并注意调整沉井，避免沉井发生大量下沉或大的偏斜而无法达到设计要求的位置。
6、结束语
采用新自沉沉井工法进行施工，不须采用大放坡挖土及回填，未进行专门降水和支护，保证了工期，降低了造价，施工对周围构筑物的影响处于可控范围。解决狭小空间施工地下构筑物施工后达到了设计要求和预想的效果，取得了较好的经济效益和社会效益。该施工方法可在其他类似工程上推广应用。具有较好的推广应用前景。
参考文献
[1]刘堰陵，苗旺.混合井在深基坑降水中的应用.土工基础，2010-02-15
[2]高利平.薄壁沉井技术在深基坑管涌处理中的应用.上海建设科技，2010-02-21
【关键词】自沉沉井；深基坑防护；井筒；下沉；封底
前言
普通沉井都在施工中都是依靠井筒自重力，克服井筒外壁面与土层间的摩阻力和刃脚下方土体抗力而下沉，施工中的主要困难是井筒难沉、易斜，为了克服这些弊病，施工中常采用井筒上方施加荷载，或者向井筒和地层间缝隙中射水、注入泥浆等试图减小井筒下降的摩阻力，但效果仍不理想，迫切需要进行创新改造。
1、新自沉沉井原理
新自沉沉井工法是对普通沉井进行改良而新开发的一种基础构造的工法。其将沉井刃脚钢靴改形，并在井筒外壁面和地层之间的间隙中充填卵砾。这一方法，使井筒外壁与地层间的摩擦由原来的滑动摩擦变为球体滚动摩擦（卵砾与井筒外壁、与地层与自己之间的相互摩擦均为滚动磨擦），下沉时阻力大幅度减小。缝隙中填充的卵砾，使井筒与地层之间保持了一定的距离，稳定了井筒位置。
2、施工实例
某地污水厂集水提升井，现浇钢筋混凝土剪力墙结构，埋深10.0米，井口标高+0.300米，截面外边尺寸4.1×5.3m2，壁厚300mm，下部加强部位壁厚500-700mm。集水井东侧为污水处理组合池，埋深5米，与集水井净距3米（已完工）。集水井南侧为一层框架结构设备间，基础埋深2.3米，与集水井净距4.5米，（已完工）。地下水位深-5.00米。
3、施工方案比选
以往有水基坑通常采用的防护有钢板桩围堰、悬喷桩和井点降水等方法，因为该基础位于河堤道路边缘，无水部分不能扩大开挖，有水部分必须有效防水才能施工，采用其它防护方式成本高、工期长、安全性差，经比选决定采用自沉沉井防护并内加钢支撑，待沉井下沉到位并封底后，再进行承台钢筋和混凝土作业。
4、沉井施工技术
4.1新自沉沉井工艺流程（见图1）
4.2场地平整方式选择
4.2.1当在水域中沉井施工时，先筑人工岛，以备制作井筒。将筑岛上的场地平整夯实，按沉井位置放出准确的十字中线并整平。沉井混凝土采用C25级早强混凝土。分四次浇注。第一次浇注75cm刃脚部分，第二次浇注墙身第一节段，然后再浇注墙身第二、三节段。利用挖土内模法浇筑刃脚混凝土。待刃脚混凝土强度上升后，绑扎沉井墙身钢筋并安装模板。要确保模板的垂直度，并设置支撑防止浇筑过程中变形而影响下沉。待刃脚混凝土强度达到设计强度的80%时，开始浇筑墙身混凝土。第一节段沉井混凝土养生强度必须达到100%后才能进行下沉作业，第二、三节段强度允许达到70%后才能进行下沉。
4.2.2对于较硬的地层，只需将地表杂物清除整平后，即可制作井筒。
4.2.3若在松软或软硬不均地层上制作井筒，则应先对地基作加强处理（填砂或灰土、砂砾等）。
4.2.4污水厂集水井沉井施工中，考虑现场场地条件，经研究后采用了先将土方开挖至地下水位以上0.5米（开挖深度4.5米），再在开挖后的松软地基上填级配石子的地基处理方式。该方法是为了考虑充分利用现场条件，降低沉井下沉深度，避免下沉深度偏大时引起的井筒沉降缓慢或停沉问题，同时机械明挖较沉井内人工挖土更省时省力。
4.3刃脚拼装、承垫及抛除
4.3.1刃脚拼装。为了增加沉井筒体的整体刚性，沉井刃脚部位往往采用焊接角钢或异型钢板进行加强，角钢应按预先放线进行定位及拼装焊接，角钢焊接成型后要保证焊缝均匀饱满，成形框架平整方正不发生变形。同时要在角钢上按图纸要求加焊锚固钢筋。
4.3.2承垫及抛除。为避免沉井筒体在制作过程中发生不均匀沉降，尚需对筒体刃脚下部进行承垫，并考虑承垫物的抛除方式。承垫及抛除通常有两种做法：
A、铺设一定数量的承垫木，筒体制作完成摇晃后对称顺序拆除承垫木；
B、在夯实后的砂石垫层上浇筑一定厚度的素混凝土垫层，筒体施工完成后，对素砼垫层进行剔凿、破除。
4.4沉井筒体制作及就位
沉井筒体宜采用现场浇筑钢筋混凝土分节进行。施工之前应进行放线定位，通过放双向定位轴线确保筒体就位。分节施工时，每节高度为预计下沉高度加0.5米，同时应考虑施工及挖土方便。每节相接的施工缝处应采取止水条或止水钢板等止水措施。浇筑下一节前，应对接茬处进行剔凿、清理、冲洗，浇筑混凝土时，应先在施工缝处均匀布设一层水泥砂浆，方可浇筑混凝土。
混凝土浇筑时要保证分层均匀、连续浇筑、振捣密实。拆模后，发现局部蜂窝、麻面、漏浆等质量问题时，应严格按照修补要求进行修补处理，保证混凝土结构的自防水性能，筒体下沉之前还需按图纸要求对结构进行防水处理。
4.5水力挖土沉井
挖土时采用水力机械法即利用高压水枪切土，通过泥浆泵将泥水抽除来实现挖土。抽取泥浆时将高压水枪喷水与井内渗水一同抽干，使井内积水较少，便于控制高压水枪切削土体的冲挖范围。为促进井体下沉，还可使用高压水枪对刃脚侧面及底部进行冲挖，降低或消除刃脚下方土体抗力，促进井体快速下沉。
边挖土边在刃脚与土层缝隙中填入圆形卵石，降低土层对筒体摩阻力实现助沉效果。挖土时要利用事先在筒体外部放好的水平、垂直刻度线，定时测量沉井筒体是否水平及垂直，发现筒体不均匀沉降及偏斜时需调整挖土部位，重点冲挖沉降较少一侧土体，利用挖土控制筒体垂直度，必要时还可采用局部加载来修正筒体垂直度。
4.6清底与封底
当沉井接近设计标高时，逐渐降低下沉速度直至下沉至设计标高，进行清底作业，既清除底部杂物，将底部冲挖成中间低，周边高的锅底形。清底完成后进行封底施工。封底可分为干封法与湿封法，实际操作中多使用湿封法。湿封法即不排水法，沉井下沉到位后，向井内注水使井内水位升高，采用提升导管法浇筑封底混凝土，待其达到一定强度后抽干井内压仓水进行钢筋混凝土底板施工。施工时需注意筒体与封底混凝土结合部位需预先凿毛，封底砼应使用高一级别的早强、抗渗、微膨胀混凝土。导管法浇筑水下混凝土施工质量应重点控制，否则易引发渗漏，给后续钢筋混凝底板的施工造成困难。封底混凝土为素混凝土水下施工，不易控制厚度及平整度，实际施工中先测量底部形状，准确计算封底混凝土方量，施工时保证水下混凝土逐层均匀布设，及时振捣使混凝土依靠自重流淌平整。此外，抽干压舱水进行底板施工之前，尚需测量封底混凝土平整度，对不平整部位进行剔凿清理。
4.7沉井抽水和基底清理
待封底混凝土达到设计强度的80%后，进行抽水，水排净后，先人工清理桩头上的淤泥，进行桩基检测，然后用风镐凿除桩头至承台底面以上15cm，清洗桩头，最后找平垫层至承台底设计标高，进行钢筋绑扎、浇注承台混凝土等作业。
5、下沉过程中需要注意的原则
1）井内除土作业应对称、均匀地进行，保证沉井均匀下沉和沉井安全。2）在不稳定土层中下沉时，除土位置应距刃脚有一定的安全距离，并随时注意沉井的状态，小心进行除土作业，防止井内的涌沙及沉井的失控。3）沉井下沉过程中必须要做好对沉井状态的观测工作，掌握相应的地层、水流情况，随时采取各种措施对沉井进行调整、纠正和控制，确保沉井处于安全、可控状态。4）井内出土尽量运离沉井，运至远处，防止弃土堆在沉井一侧造成偏压，使沉井产生偏斜。5）沉井接高前不得将刃脚掏空，必要时还应在刃脚下回填或加支垫，防止沉井在接高过程中突然下沉。6）当沉井下沉离设计标高还差2m左右高度时，应控制井内除土量，并注意调整沉井，避免沉井发生大量下沉或大的偏斜而无法达到设计要求的位置。
6、结束语
采用新自沉沉井工法进行施工，不须采用大放坡挖土及回填，未进行专门降水和支护，保证了工期，降低了造价，施工对周围构筑物的影响处于可控范围。解决狭小空间施工地下构筑物施工后达到了设计要求和预想的效果，取得了较好的经济效益和社会效益。该施工方法可在其他类似工程上推广应用。具有较好的推广应用前景。
参考文献
[1]刘堰陵，苗旺.混合井在深基坑降水中的应用.土工基础，2010-02-15
[2]高利平.薄壁沉井技术在深基坑管涌处理中的应用.上海建设科技，2010-02-21