張靖

摘要：沉井施工法和明開(kāi)挖施工法都是基礎(chǔ)施工中采用的主要施工方法，要根據(jù)不同的地理環(huán)境和實(shí)際情況來(lái)選擇施工方法，本文對(duì)沉井施工法和明開(kāi)挖施工法的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了闡述分析研究。

關(guān)鍵詞：沉井施工 明開(kāi)挖施工 泵站 方法 優(yōu)點(diǎn) 研究

1 概述

在深基礎(chǔ)施工中常用的一種施工方法就是沉井施工法，該方法不僅具有施工簡(jiǎn)單、速度快、安全可靠的特點(diǎn)，還具有對(duì)周?chē)ㄖ镉绊懶?、占地面積小、挖土量少等優(yōu)點(diǎn)，比基坑圍護(hù)施工、基坑放坡大開(kāi)挖施工等方法更具優(yōu)勢(shì)。在水構(gòu)筑物、排水泵房、各類(lèi)隧道（管道）的盾構(gòu)或頂管工作井等施工中比較常見(jiàn)這種方法，先在地面上做出一個(gè)井狀結(jié)構(gòu)，然后在井內(nèi)不斷挖土，使井體不斷的下沉，直到達(dá)到預(yù)定設(shè)高之后，再進(jìn)行封底工作，構(gòu)筑井內(nèi)底板、梁、樓板、內(nèi)隔墻、頂板等構(gòu)件，最終形成一個(gè)地下建筑物或者建筑物基礎(chǔ)。

沉井埋深較大，整體性好，穩(wěn)定性好，可以承受較大的垂直和水平荷載。不僅如此，沉井施工法的工藝非常簡(jiǎn)單，相關(guān)技術(shù)也安全可靠，并且對(duì)設(shè)備的要求不高，可以有效的避免過(guò)大沉降，能夠被廣泛的應(yīng)用在深基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)中。但沉井基礎(chǔ)施工工期較長(zhǎng)，在井內(nèi)抽水時(shí)粉砂、細(xì)砂類(lèi)土容易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜，同時(shí)如果沉井下沉過(guò)程中遇到障礙物或者井底巖層表面傾斜過(guò)大，會(huì)加大施工的難度。

明開(kāi)挖施工，不僅在爆破時(shí)需要使用各類(lèi)鑿巖、鉆孔機(jī)械鉆孔，采用該方法還需要使用挖掘機(jī)械、鏟運(yùn)機(jī)械、有軌運(yùn)輸機(jī)械、無(wú)軌運(yùn)輸機(jī)械等。由于每個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)的條件都是不同的，應(yīng)該根據(jù)不同的施工條件選擇合適的配合方式，進(jìn)行挖、裝、運(yùn)、卸等各項(xiàng)作業(yè)。同時(shí)在選擇施工機(jī)械和施工方法時(shí)也需要考慮許多客觀因素，比如工程規(guī)模、施工條件等。在特定條件下，可采用水力開(kāi)挖的方法開(kāi)挖土方；也有采用爆破開(kāi)挖的方法，即用拋擲爆破或揚(yáng)棄爆破技術(shù)，不僅將土石破碎，并全部或部分地將其拋棄到設(shè)計(jì)邊界以外。

2 某污水泵站沉井施工技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

某污水處理廠的一個(gè)加壓污水泵站。假設(shè)經(jīng)多方案比較優(yōu)化，泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為沉井結(jié)構(gòu)，沉井結(jié)構(gòu)尺寸為28.6m×23m，下沉深度為16.1m。沉井施工方案為：沉井根據(jù)設(shè)計(jì)井壁形式，采取分2次制作、1次下沉，施工順序?yàn)椋和诨印佋O(shè)砂墊層，安裝墊架——制作底節(jié)、第二節(jié)沉井、隔墻——拆除墊架、模板、挖土下沉到設(shè)計(jì)深度——沉井封底、澆筑鋼筋砼底板——制作第三節(jié)沉井。

分析過(guò)往經(jīng)驗(yàn)得出沉井高度超過(guò)12m，澆筑困難，下沉易引起傾斜，本沉井高達(dá)16.1m，容易出現(xiàn)上述問(wèn)題，宜采取分節(jié)制作。沉井下沉系數(shù)計(jì)算如下：K=Q/L（H-2.5）f其中：Q代表井壁自重；L代表井壁外周長(zhǎng)；H代表井壁高度；f代表土壤的摩擦系數(shù)；K代表沉井下沉系數(shù)。第一次下沉系數(shù)：K=（539+346.42+151.8+26.38+89.7+40.5）×24/100.4×（16.1-6-2.5）×25=1.5>1.15本沉井根據(jù)沉井井壁設(shè)計(jì)分節(jié)，采取分三節(jié)制作，高度分別為7.1m，5.5m，3.5m，澆筑程序是第一、二節(jié)沉井砼和底梁、隔墻砼澆好后，待其達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，即進(jìn)行下沉12.1m然后進(jìn)行封底、澆注設(shè)備平臺(tái)、澆筑第三層沉井砼。

為了減少下沉深度，最大限度的降低施工作業(yè)面，施工時(shí)最好在基坑中開(kāi)挖沉井。開(kāi)挖深度為6m，由于很多客觀因素的要求，基坑需比沉井寬2m，并且要求地下水位比基坑底面低0.5m，通過(guò)在四周挖排水溝，集水井可以實(shí)現(xiàn)上述要求，施工時(shí)采用的設(shè)備是1臺(tái)小松220-31.0m3反鏟挖掘機(jī)。對(duì)于挖出的土方考慮到人工修坡和平整坑底的要求，需把其運(yùn)至棄土場(chǎng)堆放。

沉井抗浮計(jì)算也是一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果井壁及封底砼重量與井壁與土的摩擦力之和小于地下水對(duì)沉井的浮力時(shí)，需要采取必要措施進(jìn)行抗浮，然而參考相關(guān)資料中對(duì)地下水的描述，穩(wěn)定水位是55-56m，但是沉井底高是58m，可以發(fā)現(xiàn)地下水對(duì)沉井的浮力是很小的。所以，在地下水浮力的作用下沉井是能夠保持穩(wěn)定的。

但是，沉井存在一個(gè)下沉糾偏問(wèn)題，如果在沉井下沉過(guò)程中出現(xiàn)異常情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)并采取有效措施糾正。沉井的主要優(yōu)點(diǎn)是：整體性好，穩(wěn)定性強(qiáng)，可以承受較大的垂直和水平荷載；工藝簡(jiǎn)單，技術(shù)可靠，對(duì)設(shè)備要求不高，簡(jiǎn)化了施工；沉井施工時(shí)對(duì)鄰近建筑物影響較小。缺點(diǎn)為：施工期較長(zhǎng)；施工技術(shù)要求高；施工中易發(fā)生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等。

此外，靠近河溪的地方還容易出現(xiàn)管涌，由于管涌出現(xiàn)，大量排水，造成塔吊傾斜，無(wú)法使用，在最后幾天，沉井出土采用汽車(chē)吊，增加了很大的額外的費(fèi)用。沉井過(guò)程對(duì)周邊道路、建筑物的影響管涌的出現(xiàn)對(duì)周邊環(huán)境影響很大，距離沉井10m的硬化小路下沉近1m，附近20m內(nèi)，地面均有不同程度的下沉。但只要施工場(chǎng)地附近沒(méi)有建筑物，不會(huì)造成更大的影響。

3 某污水泵站明開(kāi)挖施工技術(shù)及其優(yōu)缺點(diǎn)

為了保證正常的工程施工及工程進(jìn)度，施工現(xiàn)場(chǎng)必須采用有效的降排水措施。由于基坑大部分位于原衙邊涌河道內(nèi)，該處地下水豐富，根據(jù)本工程的水文地質(zhì)條件、巖土地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，決定采取水明排的方式進(jìn)行降排水。

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，在坑底周邊灌注樁邊沿基坑縱向設(shè)置明溝及集水坑。應(yīng)該保證挖土工作面一直高于集水坑間的明溝底0.5m，排水溝的坡底排水坡率為0.2%～0.5%，集水坑底低于挖土工作面1m，水流入集水坑后用污水泵抽到坑頂?shù)呐潘鳒希皶r(shí)引走。在基坑拋石擠淤基坑穩(wěn)定并達(dá)到一定的荷載之后，用灰砂磚砌筑集水坑，并在集水坑底鋪設(shè)天然級(jí)配砂石200mm作為濾水層，用BW-200水泵從集水坑里抽水，降低地下水位確保了基坑不浸水及底板的順利施工。

各項(xiàng)準(zhǔn)備工作都已做好，才可以進(jìn)行土方開(kāi)挖，在這個(gè)過(guò)程中需嚴(yán)格按照“先撐后挖、分層開(kāi)挖、嚴(yán)禁超挖”的原則。

①在開(kāi)挖前對(duì)基坑周邊的建（構(gòu)）筑物、各類(lèi)管線等進(jìn)行詳細(xì)的勘察，對(duì)需移除或保護(hù)的建（構(gòu)）筑物先行妥善處理，同時(shí)在開(kāi)挖時(shí)加大測(cè)量監(jiān)控的力度，進(jìn)行位移及沉降的觀測(cè)，及時(shí)反映周邊建（構(gòu)）筑物的動(dòng)態(tài)變化情況。endprint

②基坑豎向分層開(kāi)挖，泵站基坑部分分三大層，第一層開(kāi)挖深度到標(biāo)高±0.000m，第二層開(kāi)挖深度至標(biāo)高-3.300m，第三層開(kāi)挖至基坑底，開(kāi)挖時(shí)須分段開(kāi)挖，分段換填。

③土方開(kāi)挖作業(yè)時(shí)，基坑周邊灌注樁、中間的支撐樁及基礎(chǔ)樁周邊的土方預(yù)留0.5m保護(hù)層，由人工削坡，確保支撐樁與基礎(chǔ)樁不被破壞，確保支撐體系的穩(wěn)固。

④每層土方橫向開(kāi)挖均遵循先挖基坑中間部分后挖兩側(cè)的原則，最后挖掘兩側(cè)排樁的被動(dòng)土壓區(qū)，用來(lái)保證灌注樁前和樁背土壓力變化平穩(wěn)。

在基坑開(kāi)挖及基坑施工過(guò)程中，必須嚴(yán)格遵守動(dòng)態(tài)信息化施工原則，同時(shí)為了保證施工安全和施工質(zhì)量，應(yīng)對(duì)基坑開(kāi)挖全過(guò)程和支護(hù)結(jié)構(gòu)完成過(guò)程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)頻率為：支護(hù)結(jié)構(gòu)施工中1次/天，主體結(jié)構(gòu)施工1次/周。

除此之外，明挖法施工具有以下優(yōu)點(diǎn)：①土建造價(jià)相對(duì)較低、施工快捷；②適合多種不同的地質(zhì)條件，可以有效的減少線路的埋深；③施工工藝簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、施工安全、工期短、施工質(zhì)量易保證；④防水方法簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠。明挖法的缺點(diǎn)：①施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境和交通影響大。②引起大量拆遷。③工程綜合造價(jià)較深埋條件下礦山法高。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，沉井施工法和明開(kāi)挖施工法都是基礎(chǔ)施工中采用的主要施工方法。根據(jù)地理情況和適用條件，選擇合理的施工方法。比如：如果上部荷載較大，但是表層地基土的容許承載力不高，擴(kuò)大基礎(chǔ)開(kāi)挖工作量大，以及支撐困難，然而在一定深度下有好的持力層，在這種情況下，最好采用沉井基礎(chǔ)的施工方法，此時(shí)采用該方法在經(jīng)濟(jì)上最為合理；在有的特殊地質(zhì)環(huán)境下，采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰制作施工起來(lái)很有難度，那么這時(shí)選擇沉井是比較適用的施工方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄒紹明.動(dòng)態(tài)式量測(cè)記錄儀在淹水沉井施工中的應(yīng)用[J].建井技術(shù)，2009（02）.

[2]張雪梅，劉靜秋.沉井的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)[A]，全國(guó)給水排水技術(shù)信息網(wǎng)2009年年會(huì)論文集[C]，2009年.

[3]徐四法.上海大宏建設(shè)工程有限公司.沉井施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和技術(shù)探討[N].建筑時(shí)報(bào)，2009年.

[4]王天運(yùn)，李鳳霞，申祖武，等.復(fù)合支護(hù)結(jié)構(gòu)在深基坑邊坡加固中的應(yīng)用[J].建筑技術(shù)，2005.

[5]白昌海，何佛生.水泥粉噴樁加固軟土地基的施工工藝與質(zhì)量控制[J].中南公路工程，2004（04）.

[6]宋楠.橋梁深基坑施工技術(shù)探討[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2010（34）.endprint