淺談特殊地質(zhì)條件沉井下沉施工方法

李剛

摘要：沉井廣泛應(yīng)用于泵房、大型深基礎(chǔ)工程，沉井下沉施工是整個(gè)沉井施工過程中的難點(diǎn)重點(diǎn)，科學(xué)合理的施工方案是保證沉井下沉施工安全和質(zhì)量的重要前提。本文以廣西中石化北海LNG取水口海水泵房工程為研究對象，該項(xiàng)目通過合理的策劃布署，施工過程中動(dòng)態(tài)控制，根據(jù)施工過程中出現(xiàn)的一些問題采取了有效果的處理措施，順利完成了下沉施工。

關(guān)鍵詞：沉井 下沉 排水 不排水

一、工程概況

廣西液化天然氣（LNG）取水口工程位于廣西液化天然氣（LNG）接收站場地東北靠海側(cè)，包含取水泵房和進(jìn)水管兩部分；取水泵房為沉井結(jié)構(gòu)，沉井平面尺寸為45.2×37.4m（長×寬），主要包括前池、濾網(wǎng)間及泵房三段，三段整體現(xiàn)澆成一箱涵結(jié)構(gòu)，沉井刃腳底標(biāo)高為-9.20m，面板頂標(biāo)高+8.50m，總高度為17.7m，由頂板、底板、邊墻及中間隔墻、墩柱、刃腳等組成。施工圖中的±0.00m相當(dāng)于當(dāng)?shù)乩碚撟畹统泵?8.50m。

二、施工地形地質(zhì)條件

沉井區(qū)已經(jīng)過吹填形成陸域，陸域高程約為8.2m，臨海向已建護(hù)岸，并用水泥塊護(hù)坡。

沉井下沉開始擬定于2013年12月1日，查2013年潮汐表《鐵山港（石頭埠）》：海水高潮位在3.84～5.32m范圍、低潮位在3.22～2.32m范圍。

廣西液化天然氣（LNG）項(xiàng)目工碼頭及陸域形成工程《巖土工程勘察報(bào)告（施工圖設(shè)計(jì)階段）》地質(zhì)剖面圖見下圖示。

沉井下沉穿過土層主要有：即7.2m厚的吹填中粗砂層、7.0m厚的粉質(zhì)粘土層和0.5m厚原狀粉細(xì)砂及中粗砂層，其土工指標(biāo)見下表：

三、施工方法

3.1施工平面布置

在進(jìn)水口兩側(cè)距沉井外壁12m外，各用砂袋壘墻修建容量有600m3 的沉淀池，并用砂袋修建排水通道至護(hù)岸外。 在護(hù)岸外水域設(shè)取水點(diǎn)，布置潛水泵或離心泵抽海水至沉井內(nèi)補(bǔ)水。

沉井下沉施工平面布置圖見下圖示：

3.2下沉施工方法

沉井下沉依次穿過穿過三類主要土層，即7.2m厚的吹填中粗砂層、7.0m厚的粉質(zhì)粘土層和0.5m厚原狀粉細(xì)砂及中粗砂層，工程主要難點(diǎn)是各層厚度不均，粉質(zhì)粘土層堅(jiān)硬挖，底部原狀粉細(xì)砂層及中粗砂層透水性較強(qiáng)。最后本工程根據(jù)各土層特點(diǎn)采取了三種不同的挖取砂土方法完成了施工。

3.2.1吹填中粗砂層

采用不排水下沉，用抽砂泵將回填砂抽出井外。不排水除土下沉主要采用潛水抽砂泵施工，依據(jù)沉井平面尺寸、分格情況及抽砂泵性能，沉井不排水下沉配置9套抽砂泵，平面位置見圖3-1，抽砂泵取土范圍見圖3-2。

將沉井底部的56個(gè)格倉，劃分為兩個(gè)工作區(qū)域，即內(nèi)部的30個(gè)格倉為1#工作區(qū)、周邊的26個(gè)格倉為2#工作區(qū)。除土?xí)r遵循：先1#區(qū)后2#區(qū)，每個(gè)工作區(qū)按“定位準(zhǔn)確、先中后邊、對稱取土、深度適當(dāng)”原則進(jìn)行； 施工時(shí)先沖挖四角的土堤，再?zèng)_挖四周的土堤，使沉井逐步下沉，各孔（格）之間的沖挖，在沉井偏斜不大時(shí)，應(yīng)力爭同時(shí)沖挖。如偏斜較大時(shí)，則井孔之間的沖挖速度，應(yīng)根據(jù)偏斜情況進(jìn)行調(diào)整，保證沉井平穩(wěn)下沉。

3.2.2粘土層

該粘土層比較堅(jiān)硬，采用用水力沖切機(jī)，絞切機(jī)不排水施工除土效果不佳，最終采用井外設(shè)置旋噴樁止水帷及鋼板板支護(hù)，井內(nèi)小挖機(jī)挖土干施工的方案完成了該段施工。

在沉井周邊4.8m處實(shí)施注漿帷幕止水措施，止水帷深度不固定，貫穿粉細(xì)砂夾層，上下各進(jìn)入粘土層1m。

鋼板樁支護(hù)的重點(diǎn)是阻斷粘土層以上回填砂。鋼板樁布置在距離沉井外邊1.5m，自8.2m標(biāo)高地面往下打，鋼板樁長12m。

沉井排干水后，用小型挖機(jī)按50～80cm厚分層，采用逐層開挖，沉井內(nèi)取土采用1臺50t履帶吊機(jī)+抓斗（斗容0.8m3）和2臺5512型塔吊+吊斗（斗容1.0m3）進(jìn)行。

3.2.1底部粉細(xì)砂和中粗砂層

該項(xiàng)土層范圍為-8.7m～-9.2m，總深度0.5m，處于沉井終沉階段。此時(shí)沉井中間穿過粘土層，且中部開挖已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，但四周尚有1-2m未開挖完。此時(shí)井內(nèi)外水壓差很大，為防止流砂、突沉等情況發(fā)生，采用不排水施工。施工時(shí)先將井內(nèi)注滿水，然后采用長臂液壓旋挖機(jī)沿井內(nèi)四周內(nèi)分層開挖下沉，每層按30cm控制。沉井沉至距設(shè)計(jì)標(biāo)高10cm時(shí)停止開挖，讓其緩慢自沉，觀察幾天后狀態(tài)穩(wěn)定，即實(shí)施封底施工。

四、總結(jié)

廣西液化天然氣（LNG）取水口海水泵房沉井下沉施工地質(zhì)特殊，按上述方案施工取得了良好的效果，安全、進(jìn)度、質(zhì)量均得到保障，為后續(xù)施工打下了良好的基礎(chǔ)。本下沉方案可供同類型沉井預(yù)制施工參考。

參考文獻(xiàn)：段良策， 殷奇. 沉井設(shè)計(jì)與施工. 上海： 同濟(jì)大學(xué)出版社， 2006.5.