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摘要： 冲水下沉法施工沉井的施工工艺, 省时省工, 安全又易于操作, 适合地下水位较高砂性粉土及淤泥质粉土地质。
关键词： 沉井; 冲水下沉; 施工工艺
沉井常采用挖土的方法下沉，而对于地下水位较高的砂性粉土及淤泥质粉土地质情况, 挖土下沉施工比较困难，可以采用冲水下沉的方法。下面以沿海地区某漩流井为例来介绍冲水下沉法的施工方法。
一、工程概况
本工程±0.000m相当于绝对高程3.000m，漩流井底标高－19.000m。根据岩土工程勘察报告，构筑物底部座落于第8层粉质黏土层，其地基承载力大于175kPa，上部土层大部为粉砂。为透水性较大的土层。该区域地下水位－2.000m。
二、 施工顺序
建筑物定位放线----机械挖土（在不影响原建筑安全使用的前提下，最大限度地深挖以减少沉井下沉量）----沉井刃脚设计，在基坑中制作沉井----对沉井进行技术处理----拆除沉井脚模及刃角支承，冲水下沉（再制作上段沉井，重复进行，分段下沉）----沉至设计标高，对沉井进行稳定观测----沉井封底----稳流板----各现浇平台----金属内筒。
三、 沉井冲水下沉施工
1、 施工准备
（1）一套冲水下沉设备包括: 一台高压泵、水枪及一台泥浆泵。充分做好设备的安装调试工作, 确保使用状况良好。
（2）垫架拆除
当第一段沉井混凝土强度达到100%即可拆除。抽除刃脚下的垫木应分区、分组、依对称、同步地进行。抽除顺序为先抽一般承垫架，后拆除定位架垫。抽除方法是将垫木底部的土挖去，将垫木抽出，每抽出一根垫木，刃脚下应立即用砂填实，在刃脚内、外侧应填筑成小土堤，并分层夯实，抽除时要加强观测，注意下沉是否均匀。
（3）井壁孔洞处理
井壁预留洞在制作时洞口预埋钢框，螺栓，用钢板封闭，中填与空洞混凝土重相等的砂石配重。沉井封底后再拆除封闭钢板。
（4）下沉系数演算
Q-B Q-B
K=---------=-----------------
T+R πd（H-2.5）f+R
K----下沉安全系数,一般应大于1.15
Q----沉井自重及附加荷重(kN)
B----被井壁排出地水重(kN),采取排水下沉时,B=0
T----沉井与土间的摩擦力(kN)
D----沉井外徑(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----井壁与土的摩擦力系数(即单位面积的摩擦力的平均值),可从下表中查得。当下沉范围内土层由于不同土层构成时，其平均摩擦系数由下式计算：
f1n1+ f2n2+………fnnn
f=-------------------
n1+n2+……nn
f1、f2、…fn---各层土与井壁得摩擦系数(kN/m2)
n1+n2+…nn---各层土的厚度(m)
土与沉井外壁的单位面积摩擦系数
漩流井自重为1920t，漩流井外表面积910m2，按砂层摩擦力19kN/m2计算，总摩擦力为1729t。其K值为1.11左右，基本可以实现漩流井在重力下的自沉。
2 、具体施工工序
用高压水泵通过水枪在井内冲击土体, 先将井中间部位冲深1.0m 左右, 形成集泥坑, 再对称的冲击周围土体, 将集泥坑扩大, 直至刃脚边缘, 形成锅底, 同时开启泥浆泵, 将泥抽出。随着集泥坑逐渐变深, 当锅底比刃脚低1～1.5m时, 沉井即可靠自重下沉, 并将刃脚下土壤挤向中央锅底, 继续边冲水边抽泥, 使沉井继续下沉。
初沉阶段沉井的重心高, 容易产生偏斜,需控制下沉速度缓慢下沉, 保证沉井顺利、平稳的进入下沉轨道。
为防止沉井下沉过程中产生较大的偏斜,应根据土质情况、入土深度等, 控制井内除土深度。下沉中随时注意土层变化情况, 分析和检验土体应力与沉井重量关系, 控制其冲土部位及抽泥量, 使沉井均匀平稳地下沉。
在下沉过程中, 经常测量底面标高、下沉量、倾斜和位移, 随时注意纠正沉井的偏斜, 并观察沉井周围地面塌陷和开裂情况, 以便采取相应措施, 确保附近施工设施的安全。
沉井下沉到设计标高以上2m 左右时, 控制井内出泥量, 注意调平沉井, 避免沉井发生突然大量下沉或大的偏斜, 造成难以按标准下沉至设计标高。当沉井下沉到设计标高时, 刃脚下的土不允许掏空。
3、 沉井施工偏差预防与纠偏
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。下沉时随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm或四周标高不一致时，即应纠正，沉井下沉的控制是在井外壁上两侧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，垂直度和标高的观测，每班至少测量两次（于班中及每次下沉后检查一次），并做好纪录，如有倾斜，位移和扭转，应及时通知值班队长，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。
纠正沉井倾斜采取井内偏冲土, 井外偏除土, 井顶偏压重、施加水平力等方法。当发现井体向一侧偏斜时, 将水枪移向对侧, 进行偏冲土, 如纠偏效果不明显, 则同时在冲土侧井体外挖土帮助下沉。
下沉中严格遵循先纠偏后下沉的原则, 同时注意控制纠偏的力度和速度, 避免纠偏过度向反向倾斜。
4、沉井封底
当沉井沉到设计标高，经2-3天下沉已稳定，或观测在8h内累计沉量不大于10mm时，即进行沉井封底。
封底采用不排水封底。
封底前将新旧混凝土接触面冲刷干净或打毛，然后按设计要求浇筑混凝土垫层，达到50%设计强度后，绑扎钢筋，两端伸入凹槽内，浇筑上层底板混凝土，浇筑应在整个沉井面积上分层，同时不间断地进行，由四周向中央推进，每层厚30-50cm，并用振捣器捣实。
四、降水措施
根据本工地地下水存量较大的情况，为了保证漩流井能够顺利下沉，以及减少封底时的难度，在漩流井四周打四口管井。深度24m,均匀布置在周围四个方向。
在下沉过程中确保井内不出现涌砂出现，控制好下沉的速度，确保在地下水降到工作面以下时再进行下沉施工，以减少井外的土层随涌砂流失而形成大的空洞。
五、 结语
以上就是冲水下沉法施工沉井的施工工艺, 这种施工方法具有速度快、灵活而易于纠偏的特点, 同时对井外场地无要求, 泥浆可直接外运。这种施工方法省时省工, 安全又易于操作, 适合砂性粉土及淤泥质粉土地质。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词： 沉井; 冲水下沉; 施工工艺
沉井常采用挖土的方法下沉，而对于地下水位较高的砂性粉土及淤泥质粉土地质情况, 挖土下沉施工比较困难，可以采用冲水下沉的方法。下面以沿海地区某漩流井为例来介绍冲水下沉法的施工方法。
一、工程概况
本工程±0.000m相当于绝对高程3.000m，漩流井底标高－19.000m。根据岩土工程勘察报告，构筑物底部座落于第8层粉质黏土层，其地基承载力大于175kPa，上部土层大部为粉砂。为透水性较大的土层。该区域地下水位－2.000m。
二、 施工顺序
建筑物定位放线----机械挖土（在不影响原建筑安全使用的前提下，最大限度地深挖以减少沉井下沉量）----沉井刃脚设计，在基坑中制作沉井----对沉井进行技术处理----拆除沉井脚模及刃角支承，冲水下沉（再制作上段沉井，重复进行，分段下沉）----沉至设计标高，对沉井进行稳定观测----沉井封底----稳流板----各现浇平台----金属内筒。
三、 沉井冲水下沉施工
1、 施工准备
（1）一套冲水下沉设备包括: 一台高压泵、水枪及一台泥浆泵。充分做好设备的安装调试工作, 确保使用状况良好。
（2）垫架拆除
当第一段沉井混凝土强度达到100%即可拆除。抽除刃脚下的垫木应分区、分组、依对称、同步地进行。抽除顺序为先抽一般承垫架，后拆除定位架垫。抽除方法是将垫木底部的土挖去，将垫木抽出，每抽出一根垫木，刃脚下应立即用砂填实，在刃脚内、外侧应填筑成小土堤，并分层夯实，抽除时要加强观测，注意下沉是否均匀。
（3）井壁孔洞处理
井壁预留洞在制作时洞口预埋钢框，螺栓，用钢板封闭，中填与空洞混凝土重相等的砂石配重。沉井封底后再拆除封闭钢板。
（4）下沉系数演算
Q-B Q-B
K=---------=-----------------
T+R πd（H-2.5）f+R
K----下沉安全系数,一般应大于1.15
Q----沉井自重及附加荷重(kN)
B----被井壁排出地水重(kN),采取排水下沉时,B=0
T----沉井与土间的摩擦力(kN)
D----沉井外徑(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----井壁与土的摩擦力系数(即单位面积的摩擦力的平均值),可从下表中查得。当下沉范围内土层由于不同土层构成时，其平均摩擦系数由下式计算：
f1n1+ f2n2+………fnnn
f=-------------------
n1+n2+……nn
f1、f2、…fn---各层土与井壁得摩擦系数(kN/m2)
n1+n2+…nn---各层土的厚度(m)
土与沉井外壁的单位面积摩擦系数
漩流井自重为1920t，漩流井外表面积910m2，按砂层摩擦力19kN/m2计算，总摩擦力为1729t。其K值为1.11左右，基本可以实现漩流井在重力下的自沉。
2 、具体施工工序
用高压水泵通过水枪在井内冲击土体, 先将井中间部位冲深1.0m 左右, 形成集泥坑, 再对称的冲击周围土体, 将集泥坑扩大, 直至刃脚边缘, 形成锅底, 同时开启泥浆泵, 将泥抽出。随着集泥坑逐渐变深, 当锅底比刃脚低1～1.5m时, 沉井即可靠自重下沉, 并将刃脚下土壤挤向中央锅底, 继续边冲水边抽泥, 使沉井继续下沉。
初沉阶段沉井的重心高, 容易产生偏斜,需控制下沉速度缓慢下沉, 保证沉井顺利、平稳的进入下沉轨道。
为防止沉井下沉过程中产生较大的偏斜,应根据土质情况、入土深度等, 控制井内除土深度。下沉中随时注意土层变化情况, 分析和检验土体应力与沉井重量关系, 控制其冲土部位及抽泥量, 使沉井均匀平稳地下沉。
在下沉过程中, 经常测量底面标高、下沉量、倾斜和位移, 随时注意纠正沉井的偏斜, 并观察沉井周围地面塌陷和开裂情况, 以便采取相应措施, 确保附近施工设施的安全。
沉井下沉到设计标高以上2m 左右时, 控制井内出泥量, 注意调平沉井, 避免沉井发生突然大量下沉或大的偏斜, 造成难以按标准下沉至设计标高。当沉井下沉到设计标高时, 刃脚下的土不允许掏空。
3、 沉井施工偏差预防与纠偏
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。下沉时随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm或四周标高不一致时，即应纠正，沉井下沉的控制是在井外壁上两侧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，垂直度和标高的观测，每班至少测量两次（于班中及每次下沉后检查一次），并做好纪录，如有倾斜，位移和扭转，应及时通知值班队长，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。
纠正沉井倾斜采取井内偏冲土, 井外偏除土, 井顶偏压重、施加水平力等方法。当发现井体向一侧偏斜时, 将水枪移向对侧, 进行偏冲土, 如纠偏效果不明显, 则同时在冲土侧井体外挖土帮助下沉。
下沉中严格遵循先纠偏后下沉的原则, 同时注意控制纠偏的力度和速度, 避免纠偏过度向反向倾斜。
4、沉井封底
当沉井沉到设计标高，经2-3天下沉已稳定，或观测在8h内累计沉量不大于10mm时，即进行沉井封底。
封底采用不排水封底。
封底前将新旧混凝土接触面冲刷干净或打毛，然后按设计要求浇筑混凝土垫层，达到50%设计强度后，绑扎钢筋，两端伸入凹槽内，浇筑上层底板混凝土，浇筑应在整个沉井面积上分层，同时不间断地进行，由四周向中央推进，每层厚30-50cm，并用振捣器捣实。
四、降水措施
根据本工地地下水存量较大的情况，为了保证漩流井能够顺利下沉，以及减少封底时的难度，在漩流井四周打四口管井。深度24m,均匀布置在周围四个方向。
在下沉过程中确保井内不出现涌砂出现，控制好下沉的速度，确保在地下水降到工作面以下时再进行下沉施工，以减少井外的土层随涌砂流失而形成大的空洞。
五、 结语
以上就是冲水下沉法施工沉井的施工工艺, 这种施工方法具有速度快、灵活而易于纠偏的特点, 同时对井外场地无要求, 泥浆可直接外运。这种施工方法省时省工, 安全又易于操作, 适合砂性粉土及淤泥质粉土地质。
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