沉井下沉施工工艺探讨

陈闽?1， 王学海?2
（1.杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部， 浙江杭州 310000； 2.中国市政工程华北设计研究院，天津 300074）

　　 摘　要：结合杭州市七格污水处理厂排江工程中的沉井下沉施工，详细介绍了排水下沉法与不排水下沉法适时转换的施工方法，并阐述了对下沉过程的控制措施、采用的设备及施工中出现涌砂的处理方法。
　　关键词：沉井下沉；施工工艺；排水下沉法；不排水下沉法
　　中图分类号：X505
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2002)07-0086-02

　　沉井施工法是修筑地下工程和深埋基础工程所采用的重要施工方法之一。沉井组成一般包括井筒、刃脚、隔墙、梁、底板等，其平面形状一般为圆形、矩形、椭圆形、菱形或其他不规则形状。沉井下沉的深度根据工程需要确定，一般为7～20m左右。在施工场地地下水位较高、涌水量较大或有地下承压水、流砂、软土等地质条件时，采用沉井施工是最为适宜的。杭州市七格污水处理厂排江工程高位井下沉施工即采用此法。?

1 工程概况 ?

　　杭州市七格污水处理厂设计处理能力为30×10⁴m³/d，其新建高位井是处理出水排放前的自流压力井，沉井平面呈方形，内壁平面尺寸为10m×10m、刃脚底标高为-16.5m、 沉井顶面标高为+6.50m、沉井总高度为23m。沉井井壁厚度：刃脚部分为0.65m，上部分别为1.15、0.90、0.65m。?
　　沉井施工场地位于钱塘江北岸，属钱塘江冲积平原地貌，现高位井位置距钱塘江堤约100m，最高地下水位为4.64m。沉井施工土层土质：表层为素填土(0～1.20m)，主要成分为灰黄色砂质粉土夹粘质粉土；1层为砂质粉土(1.20～14.50m)，局部夹有淤泥质粉粘土，振动易析水，属中等压缩性土层；2层为粉细砂夹砂质粉土(14.50～23.50m)，下部约19.0～23.50m处夹有淤泥质粉质粘土，属中等压缩性土层。?

2 施工工艺选择 ?

　　在有地下水的情况下，沉井下沉施工有两种方法，即排水下沉和不排水下沉，通过对沉井施工图纸、地质资料的分析，初步拟定下沉方案：沉井采用四次制作、两次下沉的施工方法，下沉采用排水与不排水下沉相结合。?
　　第一节：标高为-16.5m～-9.5m，制作高度为7m；第二节：标高-9.5m～-4.5m，制作高度为5m；第三节：标高为-4.5～1.0 m，制作高度为5.5m；第四节：标高1.0m～+7.0m，制作高度为6m。?
　　沉井第一节、第二节制作完成后，进行第一次下沉，第三节、第四节制作完成后，再进行第二次下沉。?
　　采用轻型水利机械进行下沉施工，具体采用：3台潜水泥浆泵作为出泥设备，扬程为300kPa，出水量为100m3/h；2台离心泵作为进水设备，扬程为150kPa，供水量为80m3/h；2台高压清水泵作为冲泥设备，水压为0.75MPa；4只金属结构水枪，直径为18mm；2台人字扒杆作为起重设备；高压铁皮管和塑料管为进、出水管道。?

3 施工过程的控制

　　沉井下沉过程的控制主要包括三个方面：①刃脚高差控制；②下沉速度控制；③平面位移控制。其中平面位移控制是通过刃脚高差控制和下沉速度控制来实现的。?
3.1 刃脚高差控制 ?
　　排水下沉时，由于不带水作业，故刃脚高差锅底的形成和移动都比较直观，根据高差的大小可以有效地改变锅底的大小、深浅和平面位置，以此来达到对刃脚高差的控制。而现场采用的这种轻型不排水出泥方法，由于完全是在水下作业，所以必须通过不断地用水尺测量泥面高程来掌握锅底的大小、深浅和平面位置。并且要高度重视出泥泥浆浓度，若泥浆太清则需及时下放泥浆泵的高度，使其充分与泥面接触。具体施工过程见表1。

表1 施工过程记录 日 期(2001年) 时 间 平移下沉总量(mm) 最大刃脚高差(mm) 备 注 4月10日 11：00 184 87 沉井开始第一次下沉 4月11日 2：00 2 692 333 第一次下沉刃脚高差 达到最大值 4月11日 18：30 5 825 3 第一次下沉刃脚高差达到最小 值 4月12日 15：20 10 201 328 改为不排水下沉 4月16日 7：00 11 213 44 第一次下沉结束 5月22日 16：00 11 284 72 第二次下沉开始 5月25日 17：30 15 568 453 开始不排水下沉 5月27日 19：30 16 214 461 第二次下沉刃脚高差 最大值 6月4日 14：50 18 116 304 第二次下沉纠偏 6月15日 16：00 22 434 14 沉井下沉结束

3?2 沉井下沉速度控制 ?
　　沉井下沉速度控制也是一个重要方面，一般来讲对沉井下沉速度没有严格的限制，需根据施工经验和沉井下沉的具体情况而定，本工程施工中主要按以下原则进行：
　　① 在沉井刃脚高差不大时(在水平间距的0.5%以内)，沉井的下沉速度越快越好；
　　② 沉井下沉速度均匀为宜；
　　③ 沉井在粉砂土等易引起涌砂的土层中下沉时，应加快下沉速度。
　　对沉井下沉的速度控制见表2。

表2 沉井下沉速度控制 序号 下沉时间 下沉量(mm) 最大刃脚高差(mm) 平均下沉高度(mm/h) 备 注 1 52 h 20 min 10 017 333 191 排水下沉 2 87 h 40min 1012 328 12 不排水下沉 3 73 h30min 4284 453 58 排水下沉 4 478 h30min 6866 461 14 不排水下沉

3.3 沉井平面位移控制 ?
　　对沉井平面位移的控制主要是通过控制沉井刃脚高差来实现，如果沉井刃脚高差不大，则沉井平面位移较易得到控制，它们之间的关系并无定量计算，但有一些联系：?
　　① 沉井哪个角下沉得快(即刃脚较低)，则沉井就会向哪个方向移位；
　　② 沉井刃脚高差大时，沉井位移量大；
　　③ 沉井始终在同一个方向的刃脚高差下下沉时，沉井位移量较大。

4 沉井终沉结果

　　 本次下沉总计用时为692h，由于下沉过程中严格按照施工方案操作，取得了较好的效果(见表3)。

表3 沉井终沉测量结果 终沉测量项目 实测数据(mm) 国家规范要求(mm) 刃脚平均高程与设计高程 +15 ±100 刃脚最大高差 14 ±174(刃脚水平距离的1%) 平面位移(四角最大位移量) 105 ±230 (下沉量的1%)?

5 几点经验 ?

　　① 下沉中使用轻型水利机械。这种机械的配置主要是潜水泥浆泵、离心水泵和水枪、浮筒，施工工艺简单、成熟，既适用于排水下沉，经适当调整后亦可适用于不排水下沉，而且施工成本较低。?
　　② 排水下沉和不排水下沉应适时转换。由于排水下沉的速度快，不排水下沉速度慢(排水下沉的速度是不排水下沉的8倍)，所以在下沉过程中，应尽量增加排水下沉量、减少不排水下沉量以降低成本。?
　　③ 涌砂控制。由于本次沉井深度达23m，且主要位于粉砂层中，所以沉井下移过程中涌砂控制的好坏直接关系到沉井下沉的质量。沉井下沉过程中两次排水下沉改为不排水下沉均是由于涌砂造成沉井偏差过大且难于控制造成的，两次涌砂分别造成333mm和453mm刃脚高差，通过及时向井内加水而较好地控制了涌砂和沉井速度。

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　　电　　话：(0571)85302217?
　　收稿日期：2002-03-18