沉井下沉方案(水冲法)

川沙污水支线六团泵站工程

沉井下沉

施

工

方

案

上海润田市政工程有限公司

2006年9月23日

目录

（一）工程概况

（二）沉井下沉前准备工作

（三）降水挖土操作方法

（四）沉井下沉的质量控制

（五）沉井封底——本工程采用排水干封底的方法

沉井下沉施工方案

（一）工程概况

川沙六团污水支线工程位于浦东新区川沙路与川大路交界处，泵站沉井内净尺寸为8.5*12.0米。沉井刃脚踏面标高为-7.58米，井顶标高为4.7米，沉井制作高度为11.08米。沉井采用分节制作一次下沉的施工方法，沉井分三次浇筑，第一次刃脚浇筑高度为2.4米，沉井刃脚采用C25、S6抗渗商品砼，已于9月2日浇捣完成。第二次井壁浇筑高度为沉井井身高度4.5米，采用C25、S6抗渗商品砼，已经于9月16日浇捣完成。第三次井壁浇筑高度3.20米,采用C25、S6抗渗商品砼，预计于9月26日浇捣完成。沉井井壁厚为80厘米，沉井挖土量约为975立方米。沉井下沉时第一节砼强度达到100%,其余各节达到70%时方可开始下沉。沉井下沉采用不排水下沉工艺，采用吊车将冲水设备吊入井内，刃脚及底撑梁下部的刃脚砖模和砼垫层采用人工或风镐开挖，将挖出的杂物铲到中间，由吊车集中吊运。

（二）现场环境及拟采用的下沉方法：

1.现场主沉井距东侧厂房距离为21.70m距南侧围墙为33.80m。沉井下沉起始标高

2.10m，沉井下沉过程中要求对3t土层（层底平均标高为-2.18m）降低地下水位。刃脚设计标高-7.58m即下层高度为9.68m采用排水下沉法施工。施工时若采用井点降水，降低坑底地下水位。根据井点降水对周围环境的影响以及造成周边的地面沉降。影响半径按公式估算为R=3000×S×√K式中R：半径；S：降水深度；K：土的渗透系数从地质报告查询得K=4.21×10-7，

S=11.10m，R=3000×11.10×√4.21×10-7=21.6m。由此可见，井点降水势必造成周边建筑物的沉降。

2.根据现场地形条件，泵房北侧靠外环线绿化带南侧有一处河

塘。泵站内有一开阔场地和充足的水源，宜采用水力挖土排水下沉法。其施工特点为：通过特制的钻吸机组，在水中对土体进行切削破碎并同时完成排泥工作，使沉井顺利下沉到设计标高。此方法具有排泥效率高、下层速度快、安全可靠，对邻近建筑物的沉降影响较小

（三）沉井下沉前准备工作：

1.做好沉井下沉前土方开挖安全技术交底，特别是人在井内施工时的各项施工操作要求，严禁盲目蛮干。

2.涂刷沉井四角水准标尺及中心轴线，便于观察沉井下沉时对轴线及高程的控制及纠偏。

3.落实冲水机械、水源、泥浆池和合理的劳动力组织，劳动力必须定位定岗。

4.用490厚的砖墙临时封堵沉井的予留孔，孔隙必须严密。

5.准备止沉垫块，采用80厘米*40厘米*20厘米砼块或大石块，确保沉井下沉到设计标高时能及时止沉，砼块共计46块~48块。

6.组织安排专人负责沉井下沉观察和下沉速度的控制，并做好文字记录。

7.沉井下沉由专人负责指挥，绝对防止多人指挥。

8.井内挖土的操作人员，下井前必须进行安全生产教育，定编定岗定位。

9.沉井冲水设备施工前，组织人工拆除刃脚和底梁砖内模和砼垫层：对刃脚垫层砼时应贯彻先凿除外层砼再凿除内层砼，凿除刃脚时先凿除中间底撑梁位置，由中间向两边对称进行，先短边后长边，砼垫层凿除同样采用先短边后长边的方法对称进行的原则。凿除的材料翻到井中间，便于挖土机械吊运到井外堆放。

10.下沉前做好刃脚底标高测量工作，并作好记录作好下沉前的原始数据。

（四）降水挖土操作方法:

本次沉井采用水力挖土下沉施工工艺在泵站北侧开挖一只（18m×24m×3.0m）泥浆沉淀池。（详见附图）具体做法为从现场自然土向下开挖1.50m其上筑土围沿1.0m高。此沉淀池北侧绿化带原有河塘留一道2.0m左右的土坝，并预留2根DN400管道，标高为自然土向下0.5m。此沉淀池容积约为1045m3。

冲土：沉井冲土采用水力机械，在操作过程中是运用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进沉井内的高压水枪和水力吸泥机，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定的稠度的泥浆汇流到集泥坑，然后用水力吸泥机或泥浆泵将泥浆吸出，从排泥管排出井外。（排入泥浆经沉淀后，采用专用泥浆车将泥浆运出。根据本次沉井总挖土方量为970m3，下沉过程中拟运出泥浆量为2100m3，其余待沉淀池疏干后再外运）冲浆施工时应先中心后四周，并沿刃脚留出土台，最后对称分层冲挖，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的泥浆量和渗入的水量与水力吸泥机吸出的泥浆量保持平衡。挖土人员安排三班制连续施工，每

班机械、指挥、监察3人，施工人员8-10人，经过计算需挖土970立方米，每班挖土约100立方米，预计挖土约要10天左右。最后在冲土沉井接近设计高程1.5米时应放慢下沉速度，应将井底冲成反锅底状，中间留有一定高度的土栓，沿刃脚四周冲成槽状下沉，每层分层冲浆厚度不大于0.3米。

（五）沉井下沉的质量控制:

当沉井下沉过程中，经常可能发生沉井倾斜，偏离中心位置、不沉、下沉过快或突沉的现象。发生这些情况后必须及时采取措施加以纠正。

Ⅰ.下沉观测：

井筒下沉过程中可能出现倾斜、位移等现象，为了及时发现问题，并随时加以纠正，必须在下沉过程中严密地进行观测检查，以防偏斜过大而造成纠偏困难。对沉井观测可分井内观测和井外观测两种。

Ⅱ.井外观测：

可以从设置在井壁四周的水平标尺测定，为使水平标尺读数不受到井筒下沉引起的沉井四周土壤不均匀沉降的影响，应将水平标尺设置于距井3~3.5米的位置（如图所示），各水平标尺尺寸上线标高值均应相同，并在水平标尺相对应的的井筒外壁上划定统一的竖直标尺数字，这样根据各处水平标尺指的竖直标尺读数就可得出沉井轴线的倾斜角度，也可按两次的读数差，得知沉井下沉距离，水平标尺应用水平仪测放并经常进行复核，井外观测可每隔1小时进行一次并做好读数记录。

水平标尺

水平标尺

沉井

水平标尺

水平标尺

矩形沉井水位标尺平面布置

3米

水平标尺示意图

Ⅲ.井内观测法可采用垂球观测法，就是在井筒内壁四个对称点上在沉井下沉前先划好四条垂直线，下沉时在垂直线位置上悬挂垂球，在下沉正常情况下垂球线应于井壁上所划垂直线重合，当沉井发生倾斜时，此二线便成一个角度，此法较简便、方便，可随时发现井筒倾斜的方向。

Ⅳ.防偏与纠偏

当沉井出现倾斜偏差时，应及时进行校正，为有效地防偏与纠

偏，应注意分析偏斜产生的主要原因，沉井发生偏斜的原因很多，主要有以下几个原因

①刃脚下的土质分布不均匀，或地下水水流方向及地面水流大小对基坑四周影响的因素不一样，故井壁四周土壤的摩擦力不均匀。

②井壁四周的土压力不均匀。

③刃脚挖土深度不均匀或刃脚下遇有障碍物。

④开始下沉时拆除砖内模和砼垫层不当，使沉井一开始下沉就出现偏差，当沉井发生偏斜后，应及时进行校正，因为沉井偏斜越大，纠偏就越困难，下沉深度越大，纠偏效果就越小，尤其是在接近设计高程时，纠偏就越困难。

纠偏的主要方法

A．由于挖土速度不均匀，引起井筒轴线倾斜的多采用挖土法纠偏。即下沉多的地点少挖土，下沉少的地点多挖土。对纠偏效果最有效。B．用高压水冲射下沉慢的一侧井筒的外侧土壤，使这部分土壤松动变为泥浆，同时泥浆又起了润滑的作用，也可同时在其相应刃脚下进行挖土，使该侧井筒与土壤间的摩擦力减小，这样就加快了沉降速度，当纠偏到接近正常位置时，即应停止冲射，使井筒自沉到正常位置。

C．增加外部荷载法：在井筒较高一边，即下沉慢的一侧，增加荷载，同时在其刃脚下挖空，以利于克服摩擦力，另外也可在沉慢的一边安装振动器振动，促使其加快下沉速度。

1.下沉困难

沉井在下沉的后阶段，可能会出现下沉困难的现象，产生这样

的现象的原因有两种：

①井筒外壁与土壤之间的摩擦力过大，超过了井筒自重，或是刃脚下土壤的承载力大，因而造成下沉困难。

②刃脚下方遇到障碍物，如块石、树根等，若遇到第一种情况，可采用在沉井上增加荷载、射水法，或触壁泥浆等方法解决下沉困难。若遇到第二种情况，则应采取措施，将障碍物进行清理，然后再继续下沉。

2.下沉过快

由于沉井井壁与土壤间摩擦力过小，而刃脚下的土壤承载力又过低，以至于沉井下沉速度过快，甚至发生不挖土也自行下沉的现象，为此必须采取措施，增加摩擦力以降低下沉速度，一般常在井壁外四周填土夯实，增加井壁与土壤的摩擦力，但应注意沉井有被自重拉断的可能。特别是沉井下沉到接近设计标高前仍发现有继续下沉的趋势，可沿刃脚底部分段均匀地放置预制砼块，作支墩，支墩标高应略高于刃脚踏面的设计标高10～15厘米，使支墩在受井筒荷载后，有一定的沉降余地，而不使沉井低于设计标高。

3.突沉

在沉井下沉到最后阶段应采取措施阻止沉井的自沉，在沉井的四壁采用灌砂夯实，增加井壁与土壤的摩阻力，并向沉井内注水，使井内自重增大，减缓其下沉的速度。

4.沉井裂缝

沉井在下沉过程中，由于偏差过大，两侧的侧压力不一，可能产生环向裂缝和纵向裂缝，其主要原因是由于井筒在下沉过程中，

上层土壤的摩擦力过大，而下层土的摩擦力又很小，下端因自重下沉，而使沉井井壁发生环向裂缝。纵向裂缝主要是由于在下沉过程中，刃脚下遇到块石或其他障碍物，使沉井仅支承于少数点上，而产生裂缝。防止的方法是保证井筒的设计强度，下沉时一定要使沉井的砼达到必要的强度，施工要防止井筒上端的摩擦力过大，遇到障碍物要及时清除，如已经发生裂缝，应尽量清除产生裂缝的外因，防止裂缝继续发怔，并在下沉完毕后对发生裂缝的井壁进行加强及防渗措施。

质量标准：

①沉井下沉后，井壁四周不得有渗水漏水的现象。

②沉井最大倾斜偏差不得超过沉井下沉深度的7‰。

③沉井轴线位置的水平偏差不得超过沉井下沉深度的1%。

④高程偏差正负10厘米。

⑤为保证沉井下沉稳定后满足设计和规范要求，沉井下沉予抛高15m。

（六）沉井封底:

沉井封底使沉井施工的重要关键之一，对于沉井方法施工的构筑物，要求沉井封底后不发生渗水漏水现象，以确保构筑物的使用效果。沉井最后8小时的累计下沉不大于10mm，方能开始封底工作。当井筒下沉将近设计高度前，就要做好必要的封底准备工作，如机具设备、砾石砂、水泥、钢筋使垫层封底时间紧凑，防止沉井因自重继续下沉。本工程采用排水封底。排水封底应保证井内降水效果，浇筑底板前，使用井点系统降水，在封底过程中必须确保井

点降水效果，浇筑底板前，可在井内设二个集水井集中降水。四周应用砂石作过滤层，设置盲沟同集水井相连以减少底板向上的浮力作用。封底应按设计要求，在铺筑碎石或砾石砂垫层整平排实后，再在其上铺筑砼垫层。浇筑砼应从井壁四周开始逐步向中间进行，中间设置二个集水井，以便于及时用抽水机排除，避免地下水压力破坏未到强度的砼。为提高封底质量和有利于抗渗漏，砼垫层应一次浇筑完成，避免发生施工缝，垫层表面要作到平整，以保证底板的质量。当砼垫层强度达到1.2MP a，可开始在其上面帮扎钢筋，钢筋加工应事先准备好，钢筋帮扎完成后，经过监理验收合格后，才允许浇筑钢筋砼底板，在浇筑砼过程中，要注意保持钢筋的正确位置和保护层。在底板与井壁的交接部分，应预先凿毛，洗净，浇水湿润，以使底板与井壁更好地紧密结合成一个整体，防止渗漏。待底板强度达到设计强度70%以上时，沉井抗渗满足要求，可封堵集水井，封堵前先抽干净集水井中的水，再用高标号速凝砼填入，力求作到密实，防止渗漏。底板质量标准：

1．底板四周与井壁连接处及其整个底板不得有漏水、渗水的现象。2．底板砼表面平整。

3．底板四周及中央标高，应符合设计高程要求，允许误差不得超过正负4厘米。

（七）施工监测及拟取措施：

沉井在下沉过程中及时做好监测工作十分重要，因本沉井距周边建筑物距离较近，在施工过程中可能带来负面影响，因此，在下沉前必须在周边建筑物外墙设置沉降观察点，施工前测出记录原始数据

（见附图）。施工中每天测量不少于二次，及时掌握测量数据。《上海市地基基础设计规范》（DBJ08-11-89）规定：单层厂房建筑物允许沉降量20mm，当接近此数值时，可采用地基灌浆法对房层基础进行加固，确保建筑物结构安全。

上海润田市政工程有限公司 2006年9月21日

（八）挖土机械现场布置示意图