芮清勛 上海鐵路局阜陽(yáng)樞紐工程指揮部

1 工程概況

青阜線位于安徽省境內(nèi)北部地區(qū)，東起淮北市青龍山，西至阜陽(yáng)市，線路橫跨安徽西北平原，沿線道口較多，為改善當(dāng)?shù)厝罕姵鲂泻丸F路運(yùn)輸安全的需要，將既有平交道口改為下穿立交橋。立交橋的排水系統(tǒng)的核心工程是泵井。青阜線擴(kuò)能改造一期工程小立交有21處，其中，17處設(shè)有泵井。泵井結(jié)構(gòu)主要尺寸：泵井內(nèi)徑5 m，外徑5.4 m；井壁厚上端0.4 m，下端 0.5 m；井深 9.58 m，底板厚0.45 m，刃腳高1.2 m。泵井施工一般采用沉井法施工。沉井施工方法有人工筑島預(yù)制下沉法、土島預(yù)制下沉法、陸上制作浮式沉井法。根據(jù)沿線的地質(zhì)地貌青阜線泵井施工采用的是土島預(yù)制下沉法。

2 土島預(yù)制下沉法

2.1 特點(diǎn)

施工的工序可分為沉井制作、沉井下沉、沉井接高、沉井封底四大工序，施工簡(jiǎn)單，質(zhì)量便于控制。施工中采用原地預(yù)制，井內(nèi)開(kāi)挖，不超挖；井內(nèi)地下水采用內(nèi)排水，無(wú)需井點(diǎn)降水；對(duì)周?chē)逃型寥?，臨近建筑物、構(gòu)筑物影響較小。

2.2 適用范圍

由于采用井內(nèi)開(kāi)挖和井內(nèi)排水施工方法，在施工過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生土方坍塌，水淹等安全隱患。它適用于房建工程的深基礎(chǔ)、地下室、設(shè)備深基礎(chǔ)等施工，在給排水工程施工中也經(jīng)常用到。

2.3 工藝原理

沉井是鋼筋混凝土制成的井筒構(gòu)筑物，井壁下沉?xí)r的土壓力和水壓力隨深度的增加而增大，因此沉井下設(shè)刃腳以利于下沉和封底，刃腳收階成井壁。沉井施工時(shí)先制作后下沉，沉井借自身的自重，克服井壁與土層之間的摩阻力不斷下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，井內(nèi)余土由設(shè)于井旁的提升設(shè)備運(yùn)出，地下水隨沉井的不斷下沉由設(shè)于井內(nèi)的潛水泵抽出，最后沉井封底。

2.4 工藝要求

2.4.1 施工前的準(zhǔn)備

沉井施工前，應(yīng)根據(jù)沉井入土地層及基底持力層或巖面地質(zhì)資料，制訂下沉方案。

2.4.2 沉井施工程序

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→開(kāi)挖基坑→砌筑磚基座→沉井制作→沉井下沉→底板混凝土澆筑→封底。

3 沉井制作

3.1 制作順序

場(chǎng)地整平→放線→挖土2.5~3 m深→夯實(shí)基底→抄平放線→鋪砂墊層→挖刃腳土模砌磚座→綁扎鋼筋→支刃腳、井身模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護(hù)、拆模。

3.2 基坑開(kāi)挖及場(chǎng)地排水

基坑開(kāi)挖深度為2.5~3 m，基坑每邊比沉井寬2 m，四周挖排水溝、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5 m，放坡為1:1.5~2，挖土采用1臺(tái)反鏟挖土機(jī)進(jìn)行，配合人工修坡及平整坑底，挖出的土運(yùn)到棄土場(chǎng)地堆放?；由献匀坏孛孢M(jìn)行使之有定向排水坡度的工作面，并開(kāi)挖排水溝、集水井，以防地面水、雨水流入坑內(nèi)，減小井內(nèi)土壤的含水量。

3.3 地基處理

沉井制作時(shí)一般先挖土2.5~3 m深以減少下沉工程量，沉井制作前先對(duì)下挖土坑進(jìn)行處理，以防地基不均勻下沉引起井身裂縫。處理方法采用砂、砂礫、碎石墊層。

3.4 刃腳支設(shè)

沉井制作下部刃腳的支設(shè)采用磚墊座。磚墊座砌筑為保證刃腳踏面的寬度和刃腳斜面的推力作用而做成寬高比為1：2臺(tái)階，磚座砌筑完畢后內(nèi)壁用1：3水泥砂漿抹平。磚座頂部支出刃腳100 mm以供支模作為平臺(tái)。

4 井壁制作

4.1 制作方式

沉井制作基坑比沉井寬2~3 m，四周設(shè)排水溝、集水井，使地下水位降至比基坑低約0.5 m。由于沉井通常較深，一般采用分節(jié)制作，高度控制在3 m左右。

4.2 模板支設(shè)

沉井模板采用鋼定型?；蚰径ㄐ湍＝M裝而成，每節(jié)模板的長(zhǎng)度視井的總長(zhǎng)而定成。采用木模時(shí)，外?？炕炷烈粋?cè)刨光，涂脫模劑兩度，沿模板長(zhǎng)度方向間隔1 m設(shè)一道肋模。模板支設(shè)時(shí)先支井內(nèi)模，一次支到比施工縫高約100 mm處，豎縫處用方木支撐在內(nèi)部腳手架上，外模亦一次支到施工縫略高100 mm處，豎縫亦用方木或腳手管桿與外腳手架緊固。模板支設(shè)時(shí)內(nèi)設(shè)鋼筋撐子以保證井壁的厚度，設(shè)鋼筋對(duì)拉片以使外模穩(wěn)固，模板支設(shè)過(guò)程中應(yīng)進(jìn)行垂直度、平整度校正。

4.3 鋼筋綁扎

沉井鋼筋可用吊車(chē)垂直吊裝就位，綁扎順序?yàn)椋合葍?nèi)后外，先由下至上。豎筋可一次綁好，水平筋分段綁扎，與前一節(jié)井壁連接處伸出的插筋采用焊接連接，接頭錯(cuò)開(kāi)1/4，以保證鋼筋位置和保護(hù)層正確。鋼筋用掛線法控制垂直度，用水平儀控制水平度，用木恰卡尺控制間距，用水泥砂漿墊塊控制保護(hù)層厚度。

4.4 混凝土澆筑

混凝土澆筑采用沿沉井周?chē)钤O(shè)腳手架平臺(tái)，用手推車(chē)運(yùn)送混凝土至澆筑口均勻澆筑。

4.5 混凝土澆筑時(shí)注意的事項(xiàng)

（1）應(yīng)將沉井分為若干段同時(shí)對(duì)稱(chēng)的澆筑，每層厚度300 mm，以避免造成地基不均勻下沉或傾斜；

（2）混凝土應(yīng)一次連續(xù)澆筑，第一節(jié)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后方可澆筑下一節(jié)；

（3）為使井壁達(dá)到抗?jié)B要求，上下水平的接縫應(yīng)凸形水平縫，水平縫處應(yīng)沖洗鑿毛處理后，再繼續(xù)下一節(jié)澆筑，并在下一節(jié)澆筑前先澆一層水泥砂漿。

5 沉井下沉

在刃腳處砼達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，上部砼達(dá)到75%后，開(kāi)始沉井下沉挖土，井內(nèi)土方采用人工開(kāi)挖，每次取土深度為30~40 cm，自井的中部向四邊對(duì)稱(chēng)取土，以保證沉井在下沉過(guò)程中，不出現(xiàn)傾斜。自井中取出的土方應(yīng)堆放在離井3 m以外，避免因外部土的壓力增大，使井發(fā)生傾斜，一輪下沉到位再進(jìn)行下輪開(kāi)挖下沉，在離設(shè)計(jì)深度20 cm左右應(yīng)停止取土觀察兩天，如靠沉井自重下沉不到位，再用人工慢慢取土，使沉井到達(dá)設(shè)計(jì)深度。

沉井下沉過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題：

（1）沉井下沉應(yīng)連續(xù)下沉，盡量減少中途停頓時(shí)間，在下沉過(guò)程中應(yīng)掌握土層情況，做好記錄，并根據(jù)下沉快慢分析判斷土層摩擦力與沉井重量關(guān)系。

（2）沉井下沉初期，應(yīng)隨時(shí)調(diào)整傾斜和位移。同時(shí)根據(jù)土質(zhì)、沉井大小和入土深度等，控制井孔內(nèi)除土深度和井孔間的土面高差。

（3）在不穩(wěn)定的土層或砂土中下沉?xí)r，應(yīng)保持井內(nèi)外水位一定的高差，必要時(shí)可向井內(nèi)補(bǔ)水。

（4）沉井施工時(shí)和下沉的過(guò)程中要密切注意附近線路、貫通線電桿以及立交箱身和擋墻的變化，如發(fā)生變化立即停止施工，待處理后再繼續(xù)進(jìn)行，確保安全。

（5）沉井發(fā)生位移和傾斜的原因一般有：取土不均勻、刃腳下土層軟硬不均、刃腳被障礙物擱住、井內(nèi)大量翻砂和外側(cè)土壓力不平衡等，當(dāng)沉井發(fā)生位移和傾斜時(shí)應(yīng)綜合分析解決，糾正傾斜應(yīng)適當(dāng)，防止沉井向另側(cè)傾斜。

6 沉井接高

（1）沉井接高前應(yīng)先調(diào)平。接高時(shí)，井頂露出水面不應(yīng)小于1.5 m，井頂露出地面不應(yīng)小于0.5 m。接高上節(jié)沉井模板時(shí)，支撐不得直接支撐在地面上，并應(yīng)考慮沉井因接高加重下沉?xí)r，模板支撐不致接觸地面；

（2）應(yīng)防止沉井在接高加重時(shí)突然下沉或傾斜，接高時(shí)應(yīng)均勻加重；

（3）接高后的各節(jié)沉井中軸線應(yīng)為一直線。

7 沉井封底

當(dāng)沉井下沉至距設(shè)計(jì)標(biāo)高0.1 m時(shí)，即停止井內(nèi)抽水，使沉井依靠自重下沉至設(shè)計(jì)或接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，再經(jīng)過(guò)2~3 d下沉穩(wěn)定，或經(jīng)觀測(cè)在8 h內(nèi)累計(jì)下沉量不大于10 mm時(shí)，即可進(jìn)行封底。

7.1 封底方法

采用內(nèi)排水封底（干封底），將新老混凝土接觸面沖刷干凈或打毛，對(duì)井底進(jìn)行修整使成鍋底形，由刃腳向井中心呈放射形挖排水溝，再在排水溝上填以卵石作成濾水暗溝，根據(jù)沉井內(nèi)徑的大小和涌水量設(shè)置多個(gè)或一個(gè)集水坑。在集水坑內(nèi)設(shè)置一個(gè)抽水濾鼓（濾鼓頂面比底板頂面低約200 mm），將潛水泵置于濾鼓內(nèi)排水以便鋪一層150~500 mm厚碎石層，碎石層上澆一層厚約100 mm的混凝土墊層，待墊層達(dá)到50%強(qiáng)度后即可進(jìn)行鋼筋綁扎和混凝土澆筑，混凝土澆筑時(shí)由四周向中間推進(jìn)。待混凝土達(dá)到70%強(qiáng)度后，對(duì)集水坑逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)封堵。

7.2 集水坑封堵方法

將集水井中水抽干后潛水泵停止抽水，迅速倒入干硬性的混凝土進(jìn)行封堵并搗實(shí)，然后上法蘭盤(pán)用螺栓擰緊(兩法蘭盤(pán)對(duì)接面涂防水油膏)，法蘭盤(pán)上部再澆筑混凝土與底板頂面平齊。

8 監(jiān)控與觀測(cè)

分別在地面和沉井上設(shè)正交的四個(gè)觀測(cè)控制點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)沉井偏斜時(shí)，即進(jìn)行糾正。

8.1 觀測(cè)方法

觀測(cè)方法見(jiàn)表1。

表1 觀測(cè)方法

8.2 質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

（1）長(zhǎng)、寬：±0.5%，且≯±12 cm；

（2）對(duì)角線：±1%；

（3）井壁厚：鋼砼 ±1.5 cm；

（4）最大傾斜度：≯沉井高度的1/50；

（5）平面扭角允許偏差：1°。

8.3 安全監(jiān)控的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）在沉井中起吊土方時(shí)，起重中嚴(yán)禁超載，卷?yè)P(yáng)機(jī)操作人員無(wú)法直接觀察起重物，要給井下掛鉤人員配口哨一只，用哨聲傳信息。

（2）在沉井下沉?xí)r，沉井外的一切設(shè)備都要拆離井體1 m外，防止沉井下沉?xí)r侵入界限使平臺(tái)倒塌和壓壞。在井內(nèi)壁處掛三至四根繩索為安全救護(hù)繩。在井內(nèi)施工必須戴安全帽。在起重和放料斗時(shí)起重鉤下方不能站人。開(kāi)挖沉井刃腳，出土要對(duì)稱(chēng)，使井體平穩(wěn)下降。施工人員身體不要貼在井體上，在刃腳施工時(shí)不能站在刃腳下施工。刃腳被卡住時(shí)用撬桿去撬動(dòng)，嚴(yán)禁用手伸入刃腳搬移石塊。

（3）沉井下降時(shí)遇大量流砂應(yīng)進(jìn)行處理后再施工。偶見(jiàn)流砂和嚴(yán)重涌水，危及人身安全時(shí)抓住井內(nèi)壁繩索自救和呼喚急救。

（4）潛水泵應(yīng)上掛繩索，對(duì)潛水泵移位時(shí)拖動(dòng)繩索移位，嚴(yán)禁拉電纜移動(dòng)潛水泵，以防電纜破裂漏電。

（5）沉井口要有防護(hù)，防止他人誤落井內(nèi)引起安全事故。

8.4 質(zhì)量監(jiān)控的關(guān)鍵點(diǎn)

（1）沉井中如預(yù)留孔洞，為防止下沉?xí)r泥土和地下水大量涌入井內(nèi)，影響施工操作，或因每邊重量不等重心偏移，使沉井產(chǎn)生傾斜，在下沉前應(yīng)進(jìn)行填塞封閉處理，使之下沉均勻。

（2）沉井下沉被擱置或懸掛，下沉很慢或不下沉?xí)r，可采取繼續(xù)澆筑砼增加重量，或在井頂加載，或挖除刃腳下的土，或在井外壁裝射水管沖刷井周?chē)?，減少摩阻力等措施。

（3）沉井下沉如速度過(guò)快，可采用木垛在定位墊架處給以支撐，并重新調(diào)整挖土，在刃腳下挖土或部分挖土，或在沉井外壁間填粗糙材料。

（4）沉井下沉最易發(fā)生傾斜或位移，沉井下沉過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)位置、垂度和標(biāo)高的觀測(cè)，每天至少觀測(cè)兩次，并做好記錄和分析，發(fā)現(xiàn)傾斜或位移應(yīng)及時(shí)糾正。當(dāng)沉井垂直度出現(xiàn)歪斜超過(guò)允許限度，可采取在刃腳高的一側(cè)加強(qiáng)取土，低的一側(cè)少取土或不取土，待正位后再均勻取土，或在刃腳較低的一側(cè)適當(dāng)填砂、石塊等，延緩下沉速度，或在井外深挖傾斜反面的土，回填到傾斜一面，增加傾斜面摩阻力等措施。

9 體會(huì)

泵井施工關(guān)鍵在于勤觀察、勤記錄，發(fā)現(xiàn)沉井位移或傾斜時(shí)要立即處置。