沉井施工工法

软土层沉井施工工法

一、前言

沉井是工业建筑常见的地下构筑物，也是修建深基础地下室、工业厂房地下深构筑物的主要基础形式和较广泛应用的方法之一。它是在修建沉井的地面和地坑上，先制作开口钢筋混凝土井筒，做到全高或部分高度（分节时），达到一定强度后，用人工或机械在井筒内不断分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，沉井筒身借其自重（或外加荷载作用下）克服与土壁之间摩擦力及刃脚下土的阻力，不断切土下沉。采取分节制作，则在井筒下沉过程中或下沉各个阶段中，逐节加高井筒，继续挖土下沉，如此循环往复，待井筒刃脚达到设计标高后，进行基底整形，浇筑混凝土垫层和钢筋混凝土底板封底（或仅在井底填砾石作滤水层），如沉井作为地下构筑物使用，则再在其上端施工井内隔墙、板和上部建筑物；如只作建筑物基础使用，则在井筒内填充低强度等级混凝土或砂石。

沉井及刃脚构造

二、工法特点

2.１沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗、耐久性好，内部空间可资利用，可用于很深地下工程和进行施工，深度可达５０米。

2.２不需复杂的施工机具设备，在排水和不排水情况下均能施工。2.３可用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，节省施工用地；对邻近建筑物、构筑物影响小，甚至不受影响。

2.４当沉井尺寸较大，在制作和下沉时，均能使用机械化施工；变地下大部分工序为地面作业，减轻劳动强度。

2.５可在地下水很旺，土的渗透系数大，难以将地下水排干，地下有流砂或有其它有害的土层情况下施工。

2.６不需设置深基坑支护，可防止坍方，不需土方二次回填和搬运。

2.７比大开挖施工，可大大减少挖、运、回填土方量，加快施工速度，

降低施工费用。

2.８在沉井内挖土作业，施工比较安全。

三、适用范围

本法适用于工业建筑的深坑（料坑、料车坑、铁皮坑、井或炉、翻车机室）、地下室、水泵房、设备深基础、桥墩、水力发电站、码头以及民用水源井等工程，并可在松软、不稳定含水土层、人工填土、黏性土、砂土、砂卵石等地基中应用。一般讲在施工场地复杂，邻近有铁路、房屋、地下构筑物等障碍物，加固、拆迁有困难或大开口施工会影响周围邻近建筑物安全时，应用最为合理、经济。

四、施工方法及关键技术

4.1施工流程

平整场地→测量放样→明开挖基坑→粉喷桩施工→砂垫层及垫木施工→下部主体施工→下部主体沉井施工→上部主体施工→基坑回填施工→上部结构施工

4.2施工方法

4.2.1测量放样

根据交桩表，布置轴线控制网和水准控制网，并绘制测量控制布置图。根据设计施工图，先放出井身的轮廓线，根据轮廓线预留2m 的粉喷桩的施工空间，并按照1：3的坡度测设开挖至设计施工平台的开挖轮廓线。

4.2.2基坑开挖

开挖采用机械开挖，人工配合进行支撑下方土方开挖；基坑开挖土方采用自卸汽车运至弃土地点。基坑开挖时基底预留300mm厚保护层，采用人工开挖修整。挖至设计基底标高经监理工程师检验后尽快进行混凝土垫层施工。

4.2.3井点降水：

为了保证沉井顺利进行，采用在基坑9m外进行打井降水，施工设置水泵进行降水。降水工作应持续主体施工的全过程，防止地下水上浮的影响。

4.2.4粉喷桩施工

为控制沉井均匀下沉，在沉井刃脚下打一圈粉喷桩，桩长从自然地面下返15m，刃脚以下水泥掺量为15%，刃脚以上水泥掺量为10%。粉喷桩施工前对基坑底部进行整平，铺设一层砂垫层，以便于施工。

4.2.5铺设砂垫层与垫木

由于地基比较软弱，所以施工沉井主体前在基层刃脚下铺设一层砂垫层后，再铺设垫木。先在刃脚处平整地基夯实，再铺设0.6m厚

2m-2.8m宽砂垫层。然后在其上铺承2m长20cm×20cm方木，间距0.5m。砂垫层中用粗砂分层铺设，每层铺平后用平板振动仪振实，并洒水至饱和。最后沿井壁方向铺垫木，每3根为一组，等距离安放，用水平仪控制其顶面标高差在10mm以内。

4.2.6下沉施工

4.2.6.1抽除垫木：

为使抽除垫木时在沉井内外能很好地配合，有条不紊地进行，要对垫木分组编号，分组编号次序，按设计拟定的次序标记在内外井壁上。抽除垫木时要统一指挥，按规定的联络信号分组、对称、同步地进行抽除工作，待同一编号的垫木抽完后并进行回填后，再进行下一组垫木的抽除。垫木每抽完一组必须及时回填，回填材料选用粗、中砂。回填高度根据分配在定位的垫木上的重力以及地基承受力确定。

4.2.6.2挖土下沉

本工法沉井部分施工采取排水开挖下沉。施工中，砌筑井点，把地下水降至开挖层以下，排水选用适合本工程地质排水量、吸程、扬程的污水泵，保证施工过程中的水顺利排出，不影响施工。下沉挖土采取小型机械配合人工挖土，对称进行，保证均匀下沉，由小型吊车把挖土取出。开挖顺序为：先框架地梁底，再由中心向四周均衡对称地进行，最后挖刃脚下，以使沉井下沉均匀。挖土过程中，沉井逐渐下沉，当刃脚与井中部土面齐平时，即可在中部先向下挖深约40cm-50cm，并逐渐向四周扩挖，到距刃脚约1m时，开始分层挖除刃脚内侧的土台，使沉井挤土下沉。

4.2.7封底

当沉井下沉到接近设计标高约500mm时，井中取土应特别仔细并放慢速度，借以观测沉井自重下沉情况。当沉井下沉到距离设计标高0.1m时，应停止井内挖土，使其靠自重下沉到设计标高或接近设计标高。正常情况下，经观测在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行土形整理，分层回填土石屑至设计标高，浇筑垫层及基础混凝土。封底过程中，应保持地下水位低于井底面0.5m以下。

4 3关键施工技术

4.3.1测量观测及控制

沉井位置标高控制：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和固定的观测点及水准点与沉降观测点，以控制沉井位置和标高。

沉井外部顶部中心线控制

沉井垂直度控制：在井筒内壁按8等分标出垂直轴线，各吊线锤逐个对准下部标板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线锤离墨线达50mm，或四面标高不一致时，即应纠正。

沉井下沉的控制：在井筒外壁周围弹水平线，每200mm一格，用水准仪来观测沉降。

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），同时每层土不少于一次，接近设计标高时应加强观测，每2H一次，预防超沉。由专人负责并作好下沉施工记录，发现有倾斜、位移和扭转，应及时通知值班队长，指挥操作人员随沉随纠正，使偏差控制在允许范围以内。

4.3.2取土下沉顺序控制

沉井下沉的取土顺序应为：先框架地梁，再由中心向四周均衡对称地进行，最后挖刃脚下，以使沉井下沉均匀，稳定。

4.3.3粉喷桩的开挖

沉井下沉接近设计工程时，由于有粉喷桩的作用，下沉速度是非常缓慢的，此时是沉井下沉的关键时刻，切不可急于求成。有些施工单位为使沉井迅速沉到设计高程，采取猛凿狠凿粉喷桩，甚至用机械将整棵桩拽出。这样就失去了粉喷桩控制沉井均匀下沉的作用，甚至引起沉井过沉和倾斜。应根据沉降观测记录，均匀地一点一点地取桩，按照这样的方法施工，沉井刃脚高差可控制在5cm以内。

五、主要机具设备

六、常遇问题及处理