某沉井施工失敗的原因總結(jié)

唐培連，錢 鋒，陳 周

（中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

某沉井施工失敗的原因總結(jié)

唐培連，錢 鋒，陳 周

（中國石油天然氣管道工程有限公司，河北廊坊 065000）

某矩形沉井在施工過程中出現(xiàn)傾斜、涌土等不良現(xiàn)象，最終該沉井以失敗告終。失敗的原因是多方面的，設(shè)計、施工都存在不妥之處。文章從工程概況、施工中出現(xiàn)的問題以及處理措施等對該沉井失敗的過程進行了介紹，并總結(jié)了經(jīng)驗。

矩形沉井；軟土地基；沉井偏斜；施工

1 工程概況

某沉井平面為矩形結(jié)構(gòu) （見圖1），南北方向長22m，東西方向?qū)?m，井深18.5m，壁厚為1m，中間采用四道橫梁支撐。由于主體工程的需要，在沉井施工前，沿南側(cè)井壁外側(cè)向南側(cè)打了4 m長深層攪拌樁進行地基處理。

該沉井施工所經(jīng)過的地層為：地面以下5.4 m為淤泥質(zhì)黏土，其余為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土 （見表1）。

從表1中所列指標可以看出，該沉井所處的地層具有明顯軟土特征：含水量大于35%，且天然含水量高于液限，孔隙比大于1，液性指數(shù)大于1，飽和，承載力較低。

2 施工中出現(xiàn)的問題

該沉井采用三次澆注三次下沉來完成施工。第一次澆注9 m，下沉6.2 m；第二次澆注4.5 m，總下沉量為11 m；第三次澆注5 m，下沉到位。在第三次下沉過程中沉井結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題且不可修復，工程最終失敗?，F(xiàn)總結(jié)一下沉井施工中出現(xiàn)的問題：

表1 地層物理力學性質(zhì)指標

（1）偏斜。整個下沉過程中，南北兩側(cè)一直存在大的高差，最大時偏差超過1 m。南側(cè)高，北側(cè)低。雖然通過不均勻取土、南側(cè)加配重、北側(cè)加帽檐等措施，但效果并不理想 （見表2、圖2）。

糾偏采用的主要方法是不平衡開挖。該工程中此法不但沒有顯著效果，而且由于過分采用不平衡開挖，導致在第二次下沉過程中井內(nèi)南北兩側(cè)的土面高差達到6m。這在沉井施工中是不多見的，也是很危險的。不平衡開挖之所以失效，有兩方面原因：南側(cè)井壁刃腳落在了深層攪拌樁上，樁體強度高，且不易破除；軟土與井壁間的摩擦力小，擾動后刃腳下土的承載力很低。因此北側(cè)總是下沉得快，最后不得不在豎井北側(cè)套井與井壁間隙內(nèi)填充碎石，并在給南側(cè)井壁增加配重后才把偏差調(diào)整至28cm。

（2）涌土。沉井下部所處地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，具有強觸變性，施工中采用挖機配合吊斗作業(yè)出土。挖機在井內(nèi)作業(yè)時，對地基土造成了擾動，使地基承載力迅速降低，四周土體從豎井中間隆起。

（3）刃腳處地基承載力偏低。整個沉井范圍內(nèi)的土在施工過程中一直處于反復擾動中，承載力低，很可能導致沉井下沉到設(shè)計標高時剎不住車，難以封底。

表2 沉井各階段下沉中高差統(tǒng)計

3 處理措施

針對上述施工中的問題，決定優(yōu)先進行抗隆起處理，然后再進行豎井下沉及糾偏施工。首先用高壓旋噴樁土體改良工藝對豎井周圍及內(nèi)部土體進行加固。具體如下：

（1）井外樁位布置。豎井外設(shè)置兩排高壓旋噴樁作為支護樁，樁徑600 mm，樁間距400 mm，樁深度控制在－5.2～－21.1m，即成樁范圍在刃腳現(xiàn)狀高程以上5m至刃腳設(shè)計高程以下8m。其中，在豎井東西兩側(cè)的北半部分攪拌樁斜向下打，偏斜角度5°，使刃腳以下的土體得到改良，以方便對沉井的糾偏。

（2）井內(nèi)樁位布置。將樁打入第⑥層砂質(zhì)粉土層，支護樁深入刃腳設(shè)計高程下8 m。根據(jù)抗隆起及復合地基的抗剪強度計算，共需施打高壓旋噴樁的有效面積為79.2m2。井內(nèi)外樁位布置如圖3所示。

然而在地基處理完成后的繼續(xù)取土施工過程中，沉井井壁突然斷裂，導致工程失敗。

4 經(jīng)驗總結(jié)

（1）工序。由于主體工程的需要，施工單位在沉井施工前沿南側(cè)井壁外側(cè)做了深層攪拌樁，且加固效果很好，形成了一根根的樁體。在沉井沉到攪拌樁位置時，刃腳落在了攪拌樁上，直接導致了很大的偏斜量。盡管采用各種辦法來糾偏，但效果一直不理想。所以，當主體工程需要進行地基處理加固時，一定要在沉井施工結(jié)束后再進行。

（2）工法。施工前應根據(jù)設(shè)計文件充分了解土層的特性。本次施工采用挖機加吊斗取土的辦法施工，對土體擾動過大，最終導致了大面積的涌土。在這種軟土地基上建井，一定要對地質(zhì)條件有充分的認識。當沉井較深時，可以根據(jù)下沉系數(shù)和下沉穩(wěn)定系數(shù)的計算結(jié)果，采取開始排水施工，到達一定高程后就不排水的施工方法，來降低施工風險。

（3）應急預案。在這種軟土地區(qū)建井，當施工中可能出現(xiàn)或出現(xiàn)異常情況時，可先改為不排水下沉再慢慢處理存在的問題是一個比較穩(wěn)妥的方法。不排水法施工時有如下優(yōu)點：可通過調(diào)節(jié)淹水深度使沉井重力控制在15～25 kN/m3，平衡了井外水頭，不至于發(fā)生涌砂等不良現(xiàn)象，增加了刃腳下地基土的承載力。因此在不排水的情況下，即使在軟土地區(qū)施工，涌土、突沉等問題都是可控的。

[1]段良策.沉井設(shè)計與施工［M］.上海：同濟大學出版社，2006.

[2]葛春輝.鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計施工手冊［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2004.

[3]程文襄，康谷貽，顏德亙.混凝土結(jié)構(gòu)原理［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2002.

[4]湯偉，葛春輝.沉井設(shè)計若干問題討論——沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程介紹［J］.特種結(jié)構(gòu)，2003，20（4）：17-18.

[5]CECS137-2002，給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程［S］.

Reason Summary on Failed Construction of Rectangle Caisson

TANG Bei-lian（China Petroleum Pipeline Engineering Company， Ltd.,Langfang 065000,China）,QIAN Feng，CHEN Zhou

During the construction of one rectangle caisson,the caisson was inclining with soil gushing,at last the construction failed.The reasons causing the failure were various in design and construction,which were analyzed and summarized,including the engineering outline,construction problems and treatment measures.

rectangle caisson;soft soil foundation;caisson tilting;construction

TE4

B

1001－2206（2011）06－0045－02

唐培連 （1980-），男，山東濰坊人，工程師，2008年畢業(yè)于北京交通大學，碩士學位，主要從事管道穿跨越工程的設(shè)計工作。

2010-11-02