海边特殊地质条件下沉井施工技术总结

1、概述

厦门市本岛排污截流工程一标位于厦门市岛内旅游区，主要包括牛头山、厦金码头、公务码头、第一码头、曾厝垵5个工点，主要工程师通过在排污箱涵排海口设置钢筋混凝土截流井及泵站，将污水截流后压入污水处理厂处理，满足水质指标要求后排放。其中第一码头、公务码头、厦金码头工点均靠近海边，施工受涨落潮影响。原设计采用桩孔桩+高压旋喷桩形成组合支护体系，然后开挖后采用常规工艺浇筑截流井混凝土。中标后经我部现场考察现场，各工点地下管线错综复杂，地上人流、车辆密集。经现场调查及地下管线探挖，多个工点有煤气主管道及高压电缆经过，如按照设计图纸采用周围打设钻孔灌注桩+高压旋喷桩形成止水帷幕施工，一则没有足够的施工空间，且施工速度比较慢；二则施工安全无法保证，且对于一个旅游城市钻孔桩施工泥浆外流污染是不允许的，通过方案比选，最后确定采用沉井方案。结合施工环境和施工结果看，采用沉井方案比同样的工程采用组合桩基施工开挖方案工期提前了20天，达到了预期的目标。现对沉井施工技术总结。

2、工法特点及工艺原理

根据提供的“工程地质勘察报告”显示，场地内岩土层自上而下依次分别为：杂填土（Ｑ4ml）、砂质土（Ｑ4ml）、强风化花岗岩（）、中风化花岗岩（）；据工程地质剖面图1-1′及剖面图2-2′显示，沉井穿过第一层杂填土层，第二层砂层，第三层强风化花岗岩，刃脚基础持力层处于第三层上。根据地质资料及现场实际情况，本方案采用长臂勾机抓土下沉，下沉时采用长臂勾机取土，抓土从中央开始向两侧进行，井底中央形成锅底后，其高度比刃脚低1～1.5m时，沉井因刃脚承载力的下降而下沉，并将刃脚下的土挤向中央锅底。取土时派一专人在岸上指挥，必要时人工下井配合，使沉井继续下沉。等沉井下沉到第二层砂层时，为减小开挖砂层时沉井外侧砂层随水流进入沉井内，造成外侧地面塌陷，采用沉井注水平衡下沉的方法。平均综合下沉速度控制在0.3～0.5m/d。待沉至设计标高后，进行地基处理，水下封底混凝土施工。

截流井井壁采用C40混凝土。根据要求先在原地面向下开挖到0.5~1米之后施工沉井，沉井分节制作分节下沉。第一节预制完成后开始下沉，下沉至现有管涵顶标高后，预制截流井第二节，待第二节强度达到70%以上可拆除模板。模板拆除完毕后开始切割拆破除截流井范围内现有污水箱涵涵。破除完成后再落潮期截流围堰、导流。

3、施工工艺流程及操作要点

3.1、施工准备工作

沉井施工前的准备工作，除去常规的场地平整；修建临时设施；除保证水、电等供应外，着重作好下述工作：

3.1.1、地质勘察

施工前对现场进行地质核查，如发现与详细地质报告有不符之处，需报与设计及监理工程师处理，以确定施工方案。

3.1.2、布设测量控制网

事先要设置测量控制网和水准基点，用于定位放线、沉井制作和下沉的依据。

3.2、沉井制作

3.2.1沉井的施工程序

平整场地→测量放线→开挖基坑→铺混凝土垫层或垫木→砌刃脚砖座→沉井浇筑→挖土→沉井第一节下沉至原状管涵顶面0.5~1m左右→第二节沉井预制并缓慢下沉→破除原状管涵并围堰、导流→沉井下沉至设计标高封底→浇筑底板混凝土→施工内隔墙、顶板及管线等辅助设施（如下图）。

1、沉井在基坑内预制完成2、第一节沉井下沉至原状管涵顶0.5~1.0m

3、沉井下沉至排污箱涵顶面 4、破除原箱涵、下沉到位、基底处理、封底

3.3.2、刃脚支设

先在刃脚处铺设砂垫层，并浇筑混凝土垫层（混凝土垫层不宜过厚，一般控制在5-10cm为宜），用水准仪找平，高差宜不超过10mm，放样沉井四个交点。

3.3.、钢筋工程

3.3.1、钢筋：应有出厂合格证、按规定作力学性能复试。当加工过程中发生脆断等特殊情况，还需作化学成分检验。钢筋应无老锈及油污。

3.3.2、成型钢筋：必须符合配料单的规格、尺寸、形状、数量，并应有加工出厂合格证。

3.3.3、铁丝：可采用20～22号铁丝（火烧丝）或镀锌铁丝（铅丝）。铁丝切断长度要满足使用要求。

3.3.4、垫块：用水泥砂浆制成，50mm见方，厚度同保护层，破块内预埋20～22号火烧丝。或用塑料卡、拉筋、支撑筋。

3.3.5、主要机具：钢筋钩子、撬棍、扳子、绑扎架、钢丝刷子、手推车、粉笔、尺子等。

3.3.6、钢筋的品种和质量必须符合设计要求和有关标准的规定。钢筋的表面必须清洁。带有颗粒状或片状老锈，经除锈后仍留有麻点的钢筋，严禁按原规格使用。钢筋表面应保持清洁。

3.3.7、钢筋规格、形状、尺寸、数量、锚固长度、接头位置，必须符合设计要求和施工规范的规定。

3.3.8、钢筋对焊接头的机械性能结果，必须符合钢筋焊接及验收的专门规定。

3.3.9、在钢筋配料加工时要注意，端头有对焊接头时，要避开搭接范围，防止绑扎接头内混入对焊接头。

3.4、模板工程

立模前，应认真挑选，质量较差的模板应及早剔除。模板应修缮平整，打磨干净，并涂刷脱模剂。

3.4.1、刃脚宜采用砖模施工；标准阶段尽量采用整块竹胶板，施工前必须经过计算配模。

3.4.2、模板要保证刚度；模板必须支撑牢固，支撑应有足够的刚度；

3.4.3、采用表面平整的竹胶板；

3.4.4、预埋件和预留洞的固定情况；

3.4.5、模板拼缝要严密，如有缝隙，应用油毡条、塑料条、纤维板或刮腻子堵严，防止漏浆。

3.5、混凝土工程

3.5.1、混凝土的浇筑要到按操作规程、方案和技术交底规定的要求，砼采用连续浇筑。

3.5.2、在下层混凝土初凝前将上层混凝土浇筑完毕。

3.5.3、浇筑混凝土时为防止混凝土分层离析，混凝土由料斗、泵管内卸出时，砼的倾落高度不得超过2m，超过2m高时采用串筒或斜槽下落，混凝土浇筑时不得直接冲击模板及预埋件等。

3.5.4、浇筑混凝土时设专人看模，经常观察模板、支架、钢筋、预埋件和预留孔洞的情况，当发生变形移位时立即停止浇筑，并在已浇筑的混凝土凝结前修整完好。

3.6、沉井垫架模板、孔洞的处理

3.6.1、模板拆除

沉井应待混凝土达到规定强度强度后，拆除模板，注意刃脚处的砖胎模要凿除干净，以免留有粗糙面影响沉井平衡下沉。

3.6.2、井壁孔洞处理

沉井壁上留有的进水口、管道等连接的孔洞，为避免沉井下沉时地下水和泥土涌入，也为避免沉井各处重量不均，使重心偏移，易造成沉井下沉时倾斜，所以在下沉前必须进行处理。对较大孔洞，在沉井制作时在洞口预埋钢框、螺栓，用钢板、方木封闭，中填与空洞混凝土重量相等的砂石或铁块配重。对进水窗则采取一次做好，内侧用钢板封闭。沉井封底后拆除封闭钢板、挡木等。

3.7、沉井下沉施工方法

沉井下沉前应满足一下施工条件：检验井壁砼强度，按同条件养护之砼试块强度等级值为准，刃脚部分达砼强度100％，井壁砼强度达70％以上。对原来的定位桩，高程点进行复查，并在四面井壁上部做出与控制桩对应点的标志，以检验沉井的位移。

3.7.1、挖土方法

挖土采用长臂挖机挖土辅以人工协助，挖土应分层、均匀、对称地进行，使沉井能均匀竖直下沉。下沉系数较大时，先挖中间部分，沿沉井刃脚周围保留土堤，使沉井挤土下沉；下沉系数较小时，先根据情况分别采用泥浆润滑套、空气幕或其他减阻措施，使沉井连续下沉，避免长时间停歇。井孔中间宜保留适当高度的土体，不得将中间部分开挖过深。

沉井下沉过程中，如井壁外侧土体发生塌陷，应及时采取回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、塌陷对周围环境的影响。

沉井下沉过程中，每8h至少测量2次。当下沉速度较快时，应加强观测，如发现偏斜、位移时，应及时纠正。

从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.6m，沿刃脚周围保留0.5m土堤，然后再沿沉井壁，每2m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削5cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。如下沉很少或不下沉，可再从中间向下挖0.4m，并继续向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。

3.7.2、井内土方运出方法

下沉时采用长臂勾机取土，抓土从中央开始向两侧进行将土卸入自卸汽车运至弃土处。沉井内土方吊运出井时，对于井下操作工人必须有安全措施，防止吊斗及土石落下伤人。

3.8、测量控制

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（图5-1），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，当线坠离墨线达50mm，或四面标高不一致时，即应纠正。沉井下沉的控制，系在井筒壁周围弹水平线，或在井外壁上两侧用白铅油画出标尺，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（沉降值）的观测，每班至少测量两次（于班中及每次下沉后检查一次），接近设计标高时应加强观测，每2h一次，预防超沉。由专人负责并做好记录，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。

图5-1沉井下沉测量控制方法

1-沉井；2-中心线控制点；3-沉井中心线；4-钢标板；5-铁件；

6-线坠；7-下沉控制点；8-沉降观测点；9-壁外下沉标尺

3.9．沉井封底

当沉井下沉到距设计标高0.1m时，应停止井内挖土，使其靠自重下沉至设计或接近设计标高，按要求进行地基处理，处理完成后进行井底封底

3.9.1井底封底

本工程为水下封底，由于本工程收潮汐影响，需选择一天中最高潮位即将要退潮时灌注水下混凝土，保证混凝土上部水压密实 ，避免在涨潮时灌注混凝土（底部水压过大，砼不宜密实）。

沉井水下封底采用于灌注桩类似的水下施工工艺，根据施工经验，导管底部混凝土扩散面为6m左右，所以本工程只需将导管只有截流井中心位置，并预留20~30cm高度，浇筑混凝土即可。

混凝土灌注过程中要连续作业，施工人员需不间断的测量混凝土面高度以及混凝土的扩散范围，以便调整导管方位，保证混凝土表面均匀不渗水。

4、质量控制

4.1、做好地质勘察及资料整理工作，摸清沉井工程范围内的地质、水文情况，尤其是透水砂层的分布范围。认真编制好施工方案和通过不同土层的技术措施及纠偏措施。组织好设计和施工技术交底，确保沉井的顺利下沉。

4.2、严格执行专检、自检、互检、工序交接、混凝土施工挂牌,质量评定制度,分部分项优良率要求达到95％以上。

4.3、认真做好钢筋、水泥、砂子、石子等原料检验。严格检查配合比。搞好计量、混凝土试块专人制作和管理。

4.4、沉井下沉施工前,应做好对邻近建构筑物安全使用的保护措施,并根据地质资料和建构筑物安全使用要求采取必要的地基加固。

4.5、搞好测量控制检查，及时分析纠正下沉过程中出现的倾斜偏位，保证沉井位置正确。

5、安全措施

5.1、施工人员进入现场必须戴安全帽。

5.2、开挖前应先放出开挖线并及时与有关部门联系确认开挖管线下是否有管道、电缆等不安全因素，并应及时采取措施（如挖探沟）确定其位置，保证安全的情况下方可进行开挖，挖土中机械应有专人盯控，如若采取措施不当导致其管道、电缆破损的应及时上报。

5.3、在基坑工程等开挖施工中，当现场不宜进行放坡开挖，或可能对邻近建(构)筑物、地下管线、路基产生危害时，应对基坑(槽)、管沟进行支护后再开挖。

5.4、基坑开挖完毕应及时做好安全防护，基坑边缘应及时做好围挡，悬挂安全指示牌、指示旗帜，夜间应在围挡上悬挂安全指示灯，确保人员、车辆安全。

5.5、坑土方施工中应对支护结构、周围环境进行观察和监测，如出现异常情况应及时处理，待恢复正常后方可继续施工。

5.6、基坑土方工程验收必须确保支护结构安全和周围环境安全为前提。

5.7、基坑四周应设置一定的防护措施、悬挂一定的安全标语，确保其他的进出车辆安全。

6、结论

6.1、施工中施工无泥浆外流，基本无噪音影响，周边环境无影响，安全文明施工收到业主表扬。

7.2、施工速度快，项目同样工程类型的二标采用支护开挖施工，工期提前了20天。

6.3、施工安全可靠，施工过程中对周边建筑及车辆行人无影响。

总之，本工程采用沉井结构保证了施工安全和工程进度，获得了良好的经济效益，沉井在特殊地段及地质条件下它的优越性无可替代。