淺談水利工程沉井施工過程中的質(zhì)量控制

許志猛 唐加慶 闞 俊

(昆山市水利建筑安裝工程有限公司，江蘇 昆山 215300)

1 工程概況及地質(zhì)情況

木沉港泵閘及水立交工程二標工程為婁江水立交樞紐項目，位于蘇州市工業(yè)園區(qū)蘇虹路附近，水立交采用2根D3200鋼頂管過婁江，總長504m，頂管兩端分別設(shè)始發(fā)井和接收井，沉井為鋼筋混凝土矩形結(jié)構(gòu)。工作井平面尺寸15m×17.2m(長×寬，余同)，接收井平面尺寸11m×17.2m，工作井高度19m，接收井高度18m，外壁為直線，內(nèi)壁為臺階形-6.5m收臺減薄，上部壁厚1.3m，下部壁厚1.5m，-8.8～-12m標高為頂管預(yù)留洞口。

沉井位置地平標高為+2.70m，從現(xiàn)有地面至標高+1.25m處為填土，+1.25～-4.65m為灰黃色粉質(zhì)黏土，-4.65～-7.65m為灰色砂質(zhì)粉土，-7.15～-15.65m為灰色粉細砂，-15.65m至工作井刃角底持力層為灰色粉質(zhì)黏土。

根據(jù)場地地層條件和區(qū)域水文地質(zhì)資料，主要地下水類型為淺部土層中的潛水、中上部④-1與④-2夾層中的微承壓水和深部⑦層中的承壓水。

2 沉井制作

沉井持力層為⑤層灰色粉質(zhì)黏土，但需穿越④-1、④-2層微承壓水層。在采取三軸攪拌樁圍封措施(三軸攪拌樁圍封的滲透系數(shù)不大于1×10-5cm/s)后，沉井采用排水下沉法施工，干封底。嚴格控制圍封內(nèi)部微承壓水水頭低于井底基坑0.5m，直至頂管施工結(jié)束，在三軸圍封外布置8口φ300降水井適當(dāng)降低⑦層土層承壓水水頭，保證⑦層土層承壓水水頭低于-10.00m，密切監(jiān)測井底土層情況，以免井底發(fā)生管涌、涌土等滲透破壞。

沉井井壁、隔墻分三次澆筑，一次下沉，起沉標高為0.00m，刃角支設(shè)采用MU10磚胎模，刃角下設(shè)15cm混凝土墊層和厚度1.20m砂墊層，下沉?xí)r第一節(jié)應(yīng)達到設(shè)計強度，其余節(jié)段達到設(shè)計強度75%后進行；鋼筋接頭優(yōu)先采用焊接，沉井澆筑過程中注意預(yù)留相關(guān)預(yù)埋件和插筋，不得遺漏，下沉前井壁預(yù)留頂管洞口采用磚砌體封堵，槽鋼加固，待頂管施工完畢后，鑿除對應(yīng)的沉井壁孔洞封堵，保持過水?dāng)嗝婀饣?/p>

3 沉井下沉施工質(zhì)量控制

沉井下沉采用排水下沉法，采用小挖機挖土和吊機吊土的方法將出土運至井外臨時堆土區(qū)堆放。下沉采用三次澆筑、一次下沉法，下沉前必須保證沉井第一節(jié)井壁混凝土強度達到設(shè)計強度的100%；第二節(jié)、第三節(jié)混凝土強度達到設(shè)計強度的75%，并且沉井四角的測點已建立，完成首次測量后開始沉井下沉施工。

首先，用小型破碎機鑿除刃腳混凝土墊層和刃角磚胎模，然后用50t汽車吊將6臺0.3m3的小挖機吊入井內(nèi)，開始挖土作業(yè)。沉井挖土應(yīng)考慮到均勻?qū)ΨQ出土，注意出土?xí)r保證沉井中間稍低于四周，沉井四個角的挖土高差控制在50cm以內(nèi)，防止由于某處集中挖土導(dǎo)致沉井突沉，進而造成沉井傾斜。

保證沉井下沉過程中穩(wěn)定的前提，是確保刃腳下土體不發(fā)生整體滑動破壞，砂墊層必須分層振搗密實，使沉井下沉過程中井壁四周摩阻力相近，在沉井出土過程中，6臺小挖機分層同時開挖，測量員要每間隔2h觀測1次，保證沉井能均勻下沉，發(fā)現(xiàn)傾斜一定及時糾偏。

為確保沉井安全下沉就位，下沉施工必須保證24小時不間斷進行，中途不停頓。當(dāng)刃腳距離設(shè)計標高在2.00m時，暫停出土1天，技術(shù)部每間隔0.5h測量1次沉井的四角高程，累計8h后，沉井四角高程測量的數(shù)據(jù)累計差值不大于10mm，即可說明沉井具備封底條件，可繼續(xù)開始下沉。此時應(yīng)放緩沉井下沉速度，控制挖土速度，測量員加強觀測，控制高差在20cm以內(nèi)。當(dāng)沉井下沉接近設(shè)計標高時，提前做好止沉措施，在刃腳兩側(cè)挖出設(shè)計高程的凹槽，在里面墊方木，防止突沉。

4 沉井施工常見技術(shù)問題處理

沉井糾偏是最為常見的技術(shù)處理問題。沉井的偏差主要是傾斜和位移。導(dǎo)致偏差的原因很多，如砂墊層沒有分層均勻振搗、刃腳下混凝土墊層厚度不均勻，以及灌注混凝土?xí)r下料不對稱等導(dǎo)致沉井下沉前就出現(xiàn)了傾斜；沉井下沉出土?xí)r，由于挖機挖土不均勻，中部掏空過多，從而導(dǎo)致沉井產(chǎn)生突沉；沉井四周棄土堆放過高、荷載不對稱造成偏壓等使沉井產(chǎn)生傾斜。沉井的位移主要與井四周荷載不均勻及沉井傾斜有關(guān)。當(dāng)沉井傾斜需要糾偏時，糾偏過程中控制不當(dāng)就會使沉井產(chǎn)生位移。

施工過程中要貫徹“預(yù)防為主，糾偏為輔”的原則，各崗位人員要在思想上高度重視，嚴格按操作規(guī)程和施工規(guī)范施工。沉井下沉，并非書面上所說的均勻下沉，而是在搖擺中下沉的，我們要做的就是加強觀測，根據(jù)測量資料隨時糾偏，將偏差控制在最小范圍之內(nèi)，做到基本均勻下沉。

沉井剛開始下沉?xí)r，沉井位于地面以上，重心較高。且井壁四周無約束，下沉?xí)r必須特別注意，挖土?xí)r，指揮人員要指揮挖機對稱挖土。沉井下沉至設(shè)計標高以上約2m時，要放緩?fù)谕了俾?，調(diào)平沉井，防止挖土不均勻?qū)е鲁辆怀?，進而導(dǎo)致沉井產(chǎn)生較大的偏斜。根據(jù)以往施工經(jīng)驗，沉井只要在初期控制好姿態(tài)，即8m內(nèi)不產(chǎn)生較大的偏斜，隨著入土深度的增加，重心降低，后期下沉一般不易產(chǎn)生較大傾斜。

5 變形監(jiān)測

根據(jù)監(jiān)測方案在沉井圍封及周邊建筑物布置多個周邊環(huán)境沉降觀測點，觀測點依據(jù)現(xiàn)場施工進度依次布設(shè)。

5.1 周邊環(huán)境變形監(jiān)測成果分析

根據(jù)周邊環(huán)境變形情況，繪制地表剖面豎向位移累計變化量時間曲線(見圖1)。由圖1可見，沉井下沉期間地表剖面豎向位移持續(xù)增大，監(jiān)測點累計變形達到-20mm；隨著沉井下沉結(jié)束并且封底完成，剖面點監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定回升。在整個監(jiān)測過程中，監(jiān)測點累計變化量均小于報警值。

圖1 地表剖面豎向位移累計變化量時間曲線

5.2 地下水位監(jiān)測成果分析

根據(jù)施工進展情況，繪制地下水位累計變化量時間曲線(見圖2)。由圖2可見，在整個監(jiān)測過程中，基坑降水對坑外水位下降有直接影響。監(jiān)測過程中地下水位累計變化量大于監(jiān)測報警值，但是未對周邊環(huán)境造成明顯的危害。

圖2 地下水位累計變化量時間曲線

6 結(jié) 語

做好沉井制作和下沉過程中的質(zhì)量控制，是沉井工程施工的關(guān)鍵。目前，沉井施工在水利工程中運用較多，只有在施工過程中不斷總結(jié)經(jīng)驗，才能將這項工藝更普遍地運用于實際工程中，發(fā)揮沉井施工的獨特優(yōu)勢。