沉井施工过程中的常见问题及处理办法.doc

沉井施工过程中的常见问题及处理办法
摘 要：沉井在施工过程中，经常会遇到难沉、突沉、沉偏、抗浮等问题，给施工带来一定的困难。在实际生产中，解决难沉的办法有增加沉井自重、采用泥浆润滑套或空气幕减小沉井外壁的摩阻力。解决突沉问题的办法有增大刃脚阻力、设横梁支撑等。解决沉偏问题的办法有在高处集中挖土，或在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲送土层，沿沉井高的一侧井壁外面破坏土层结构，降低该侧被动土压力，再用井内偏挖土法纠偏；或井壁外侧挖土，以减小摩擦力。有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重或水平拉力的方法来纠正。解决抗浮问题时，如验算抗浮安全系数不够时，可采取加厚井壁或增加混凝土底板厚度措施；还可以采用在封底混凝土下部设置反滤层（粗砂或碎石），并在底板上设有与反滤层相通的抽水孔或集水井。
关键词：沉井；难沉；突沉；沉偏；抗浮；挖土；侧摩阻力
Common problem and handle means in the open caisson building process/Bi kewen(Changchun Institute of Technology Changhcun,130021,China)
Abstract:The open caisson is living in the building process ,constantly be able to encountering hard lowers 、deep to dash forward 、partial to lower 、combats to float and so on the problem ,bring the specified hardship to the building .It is living in the actual manufacture ,resolving the hard deep means possess the increase open caisson to self-respect 、adopting mud to lubricate suit either the air screen decreases outside the open caisson breastwork obstruction scrapping .The means to resolve to dash forward to lower the problem possess the blade broadeing foot obstruction 、In case the crossbeam support awaits .The partial problem means resolving to lower possess altitude being living lumping to excavate earth ,either the high side of the open caisson being living is increase the weight of the matter either employs the high pressure to fire water and dashes to send the earth stratum .Tall along the open caisson side wall of an oil well wrecks the composition on earth stratum out ,cut down the passive earth load force of that side ,again in the way of excavates with prejudice inner place the well indigenous method is corrected an error

. Either earth is excavate in the wall of an oil well outside ,in order to decrease friction .When possessing the term ,still may be living the ministry on open caisson peak pluss the bias severely either level pulling power means the rectification .Resolve to combat when floating the problem .In case the checking computations are when to combat to float the fail-safe system insufficient .May take intensifies the wall of an oil well either adds the beton base plank thickness step .Still may adopt in the back cover beton lower part to put up counter filters the stratum （Wide grit either broken stone ）.Moreover be living that the base possess against counter that the filtering stratum communicates with each other on the plank to pump water well or to catchment the well.
Keywords:open caisson;hard lower;abruptly lower;lower with prejudice;stand up to come-up;excavate soil;side friction
沉井是筒状的结构物，它是以井内挖土依靠自身重量克服井壁摩擦阻力后下沉至设计标高，然后通过混凝土封底而形成的地下深基础。
沉井的优点是埋置深度可以很大、 整体性强、稳定性好，能够承受较大的垂直荷载和水平荷载；沉井既是基础，又是施工中挡土及挡水的围堰结构物，施工工艺也不复杂，且占地面积较小，与大开挖相比土方量较少，能节省投资。但是沉井的缺点是施工工期较长；对细砂及粉砂类地层因井内抽水开挖，井内易发生涌砂现象，并造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到大孤石、树干或井底岩层倾角过大时，都会给施工带来一定的困难。
1 难沉问题
沉井下沉困难，主要是由于沉井自身重量克服不了井壁摩擦阻力，或刃脚下遇到大的障碍物所致。遇到难沉时，应根据具体情况采取适当的措施，一般依靠增加沉井自重和减小井壁摩阻力两个方面来解决，以提高下沉系数k。
1.1 增加沉井自重
可提前浇注上一节沉井来增加沉井自重，或在沉井顶上压重物（如钢轨、铁块或沙袋等）迫使沉井下沉。对于不排水下沉的沉井，可以抽出井内的水已增加沉井下沉系

数k，但要保证井底不产生流沙为前提。
1.2 减小沉井外壁的摩阻力
可以将沉井设计成阶梯形、 鈡形，或在施工中尽量使外壁光滑。亦可在井壁内埋设高压射水管组，利用高压水流软化井壁附近的土，且水流沿井壁上升而润滑井壁。若刃脚下土层阻力过大造成难沉，则可通过挖出刃脚下的土；如遇大块石等障碍物，必要时可以用小型爆破消除。若井内水位过高，可由潜水员进行水下清理障碍物。
近年来，对于下沉较难的沉井，为了减少井壁摩阻力常采用泥浆润滑套或空气幕下沉沉井的方法。
泥浆润滑套法是在沉井下沉过程中，将配置好的触变泥浆通过井壁内、外的压浆管注入沉井井壁与土层的环状间隙内，形成泥浆润滑套，减小井壁摩阻力，同时泥浆在土壁上形成泥皮又进一步加固了土壁。
采用空气幕法下沉沉井，是通过预埋在井壁四周的送气管压入高压气体，然后高压气流自分布在井壁各层中的喷气孔喷出，且沿井壁外围上升，形成一空气幕，而使井壁周围土松动或液化，降低井壁与地基土之间的摩阻力，促使沉井顺利下沉。空气幕法沉井的优点在于下沉量容易控制；尤其当沉井发生偏斜或有偏斜趋势时，可以通过井壁不同部位的气龛喷射空气，对沉井的偏斜进行调整与控制；空气幕法可以水下施工，不受水深限制，其井壁摩阻力较泥浆套法容易恢复，即不喷射气体时，沉井就可以以正常阻力下沉。空气幕法适用在粉土、粘性土及细砂土地层施工。
2 突沉问题
在软弱地层中，施工沉井的下沉系数k大于1.25时，常发生突然下沉现象。突沉的主要原因是井壁侧摩阻力较小，或当刃脚下土被挖除时，沉井支撑削弱，且突沉容易产生较大的倾斜或超沉。因此，必须采取措施以阻滞沉井的下沉速度。
2.1 设计成倒锥形沉井外壁，根据地层条件确定外壁斜率，计算下沉系数k时，要考虑井壁的正面阻力。
2.2 井壁顶部设钢筋混凝土悬挑梁或钢翼架进行阻沉，以确保沉井不超过设计标高。
2.3 沉井刃脚处设横梁（底梁），当沉井下沉过快时，该梁支撑在基坑底土体上，设置底梁时，应考虑沉井的对称、除土方便和确保施工人员的安全等因素。

2.4 沉井顶部预埋螺栓，与临时性钢梁连接，此方法适用于小段面沉井，如边长6～7m以内的矩形沉井。
2.5 增加刃脚的正面阻力，加大刃脚踏面宽度或分等级设置刃脚斜面。
此外，对于排水下沉的沉井，可以采用井内注水或在刃脚下垫片石等做法，来控制沉井的下沉速度。
3 沉偏问题
沉井下沉过程中经常发生偏斜。偏斜的客观原因有刃脚下的土层不均匀、地层倾斜、地下水的流向影响等。主管因素是施工质量不符合要求，如刃脚歪头、不圆，井壁尺寸误差大及中心线不垂直，井内挖土不均匀，发生过突沉，井底涌砂冒泥或壁后塌陷严重，套井的导向不好等。因此，在沉井下沉过程中应加强测量工作，以便及时发现和纠正偏斜。纠斜的常用方法有：
3.1 当沉井入土较浅，纠正倾斜时，可在沉井高的一侧集中挖土，以减少刃脚下的正面阻力；在低的一侧回填砂石，增加在沉井低的一侧的阻力，使偏差在下沉过程中逐步纠正。
纠正位移时，可有意使沉井向偏位方向倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至沉井底面中轴线的位置相重合或接近时，再将倾斜纠正，使沉井的倾斜和移位都在允许范围以内。
3.2 当沉井入土深度较大，仅用上法纠偏有困难时，可在沉井高的一侧加重物或用高压射水冲送土层，沿沉井高的一侧井壁外面破坏土层结构，降低该侧被动土压力，再用井内偏挖土法纠偏；或井壁外侧挖土，以减小摩擦力。有条件时，还可以在沉井顶部加偏压重或水平拉力的方法来纠正。
3.3 在下沉过多的一边停止挖土，以钢缆向下沉少的一边扳拉进行扶正。
3.4 在刃脚遇到障碍物时，必须予以清除后再下沉。
3.5 杜绝降水迫沉，不发生突沉，防止井底涌砂冒泥。
3.6 对于采用套井施工的矿山沉井，应使向导装置可靠。
4 抗浮问题
沉井封底后，整个沉井受到被排除的地下水向上浮力作用，应按各个时期可能出现的最高地下水位验算沉井的抗浮稳定，一般有两种算法：

4.1 沉井外未回填土，不计抗浮的井壁与侧面土反摩阻力的作用，按下式验算：

式中 kf —— 沉井抗浮安全系数，沉井结构及其所影响范围内的建筑物安全等级为二、三级时kf= 1.05，一级时kf= 1.10；
G —— 沉井及封底的重量，使用阶段应计算沉井内及其上面最小的荷载，kN；
B —— 地下水对沉井的浮力，kN。
4.2 沉井外已回填土，考虑井壁与侧面土反摩擦阻力（T）的作用，按下式验算：

沉井设计与施工中，如验算抗浮安全系数不够时，可采取加厚井壁或增加混凝土底板厚度措施；还可以采用在封底混凝土下部设置反滤层（粗砂或碎石），并在底板上设有与反滤层相通的抽水孔或集水井。沉井使用中，可随时抽出底板下面的地下水，使其不能产生对沉井底板的顶力，以达到减少浮力的作用。这种在沉井底板设置反滤层与集水井的结构对于干封底的沉井是很适用的。因为干封底的混凝土在未达到设计强度之前，不能承受过大的地下水压力。
5 为防止在沉井施工中出现以上问题，采用沉井时应符合下列规定：
（1）、开挖困难的淤泥、流沙地基，周围有重要建筑物或其他原因的限制，不允许按一定边坡开挖的土基或松软、破碎岩石地基，以及因桩数较多，不能合理布置的地基，可以采用沉井进行地基处理。
（2）、应编制沉井施工措施设计。
（3）、制作沉井的地表应平整，设有良好的排水系统，并保持地下水位低于基坑底面不应小于0.5m。
（4）、采用承垫木方法制作沉井，应根据沉井的重力、地基土的承载力等因素，分析计算砂垫层的厚度、承垫木的数量、尺寸等。
（5）、在较好的均质土层上制作沉井，可采用无承垫木方法，铺垫适当厚度的素混凝土或砂垫层。
（6）、沉井分节制作时，每节高度应合理，应保证沉井的稳定性和顺利下沉。
（7）、制作混凝土沉井应符合下列要求：
①、浇筑应均匀对称，沉井外壁应平滑。

②、刃脚模板应在混凝土达到设计强度的70%后，方可拆除。
③、分节制作时，应在第一节混凝土达到设计强度70%后，再浇筑其上一节混凝土。
（8）、下沉时，第一节沉井混凝土应达到设计强度，其余各节应达到设计强度的70%。
有抗渗要求的沉井，下沉前，对封底、底板与井壁接缝处应凿毛处理，井壁上的穿墙孔洞及对穿螺栓等应进行防渗处理。
（9）、抽承垫木应分组、依次、对称、同步进行，每抽出一组即用砂填实。定位承垫木应最后同时抽出。抽出过程中应注意监测，如发现倾斜应及时纠正。
（10）、挖土下沉应符合下列要求：
①、挖土应分层、均匀、对称进行，每层挖深不宜大于0.5m；分格沉井的井格间土面高差也不宜大于0.5m。
②、沉井四周不得堆放弃土和建筑材料，避免偏压。
③、排水挖土时，应降低地下水位至开挖面0.5m以下；不排水挖土时，应控制沉井内外水位差，防止翻沙，并备有向井内补水的设备。
④、沉井下沉至距设计高程2m左右时，应放缓下沉速率，防止超沉。
⑤、下沉时，应加强观测。如发现倾斜、位移，应及时纠正。
（11）、对必须用爆破方法开挖的沉井，应按控制爆破的有关规范进行。
（12）、并列群井施工，宜采用同时下沉的方法。如条件限制，可分组、间隔、对称、均衡下沉。
（13）、沉井下沉至设计高程，待井体稳定后封底。
（14）、干封底应符合下列要求：
①、基底应清除浮泥、排干积水，再浇筑封底混凝土。
②、多格沉井应分格对称浇筑。
③、在封底和底板混凝土未达到设计强度时，应控制地下水位。
（15）、采用导管法进行水下混凝土封底时，应符合下列要求：
①、井底基面、周边接缝及止水等应进行清理。
②、管底离基面0.1m为宜，连续浇筑。
③、应按混凝土能相互覆盖的原则确定导管的数量和间距。
④、混凝土达到设计强度后，才能从井内抽水。

（16）、无底沉井内的填料应按设计要求分层密实。
（17）、群井间的连接和接缝处理，应在各个沉井全部封底或回填之后进行。
6 安全保证措施：
为了更好的进行沉井施工，应该做到：
（1）施工前做好安全交底。
（2）起重设备要进行试吊。
（3）沉井周围回填土要划分施工道路和一般道路并用标志划出施工道路，施工道路要进行加固。
（4）井上平台要有栏杆，“老虎口”要设安全措施。
（5）井上平台要放置救生圈等设备。
（6）电线、电箱要高出井内水位一定的距离，不能受潮和淹水。
参考文献
[1] 《工程地质手册》编委会 ，工程地质手册，中国建筑工业出版社，2007
[2] 凌志平 主编 ，基础工程， 人民交通出版社，1997年
[3] 华祥征 主编 ，基础工程设计与施工，吉林大学出版社，1996年

（注：专业文档是经验性极强的领域，无法思考和涵盖全面，素材和资料部分来自网络，供参考。可复制、编制，期待你的好评与关注）