沉井与沉箱工程施工与监理要点

摘要随着我国经济建设的迅猛发展，各个城市的大型和超高层建筑大量涌现。其基础也越来越深，基坑工程呈现出场地狭窄、工程距离近、越来越深、规模和尺寸大等特点。基坑支护工程虽属临时性工程，但其技术复杂性，有的却远甚于永久性的基础结构或上部结构，稍有不慎不仅将危及基坑本身安全，还会殃及临近的构筑物和各种地下设施，造成巨大损失。而且基坑开挖的区域是将来地下结构施工的区域，因此基坑支护工程是保障基础顺利施工的关键。必须保证基坑支护工程的质量，才能给地下结构和上部结构的施工创造一个良好的条件，进而保障整幢建筑物的工程质量。从施工监理角度出发，对基坑工程中的沉井与沉箱在施工工艺过程中质量进行分析、并提出解决方法、注意事项和施工中的常见问题。

关键词沉井（箱）施工工艺质量控制监理

1沉井与沉箱的施工工艺过程

1.1沉井施工的基本程序

沉井施工的工作内容包括沉井制作和沉井下沉两个主要部分。根据不同的情况和条件，可采用分节制作一次下沉；也可以一次制作一次下沉；可制作与下沉交替进行。

沉井的施工程序可根据沉井的形状、平面尺寸、下沉深度、工程地质和水文地质情况、环境条件、设计要求、施工设备及施工单位的经验和习惯而定。一般情况下单个沉井的施工程序分为：下沉前的准备工作、沉井下沉、接长井壁、沉井封底四个阶段。

（1）下沉前的准备工作

沉井下沉前，先整平场地、沉井定位，然后开挖基坑(一般说开挖基坑可减少沉井下沉深度，比较经济)，搭施工平台，当需要降低地下水位时，尚需按降水深度打设井点。为了避免在制作沉井时产生过大的沉降和不均匀沉降可在基坑中铺设一定厚度(不小于0.5m)的砂垫层，并在其上铺设垫木或混凝土垫层，而后制作第一节沉井。

（2）沉井下沉

当沉井混凝土达到一定强度后(按设计要求)，方可开始抽拆垫木，挖土下沉。如采用水力机械挖土下沉时，尚需安装水力机械设备和有关管道，以解决下沉挖除土方的水力运输条件。

（3）接长井壁

当第一节沉井下沉到预计的深度后(一般下沉到露出地面0.5～1.0m左右)，即可停止挖土下沉．在沉井刃脚下的承载力和下沉部分外周可以考虑利用的摩擦力，经过分析验算或经采取措施后，可以平衡接长沉井井壁后所增加的荷载，而后即进行井壁接长工作。

（4）沉井封底

当沉井下沉到设计标高(包括抛高)后，即停止挖土，准备封底工作。在井底的土体能保持稳定，且环境保护符合要求时，可采用干封底，因为干封底成本低、工期快，且能保证质量。在需要采用不排水下沉的条件下，则采用水下混凝土封底法。为了确保底板混凝土的质量，在底板上要预留集水滤井，集水井的构造和布置应事先研究确定，当封底钢筋混凝土未达到设计强度之前，要从集水井不间断地抽水，以释放沉井底板以下的水压。待底板达到设计强度后，再将集水井封掉。

1.2沉井下沉施工法

根据不同情况，可采用排水下沉、不排水下沉或中心岛式下沉等施工法。

（1）排水下沉

当沉井所穿过的土层较为稳定，不会因排水而产生流砂，且不会发生井底土体大量隆起失稳，或井底土体不会被下面的承压水顶破时，可采用排水挖土下沉施工法－当沉井周围的地面沉降和土体位移影响到沉井周围建筑物时，则要考虑采取必要的稳定沉井周围土体的特殊措施，采用排水下沉的出土方式，可根据水源、土的特性和排泥浆条件分别选用水力机械出土(图1.2—1)或抓斗出土(图

1.2—2)。

图1.2—1 用水力机械化方法下沉沉井图1.2—2 用排水抓斗方法下沉沉井

（2）不排水下沉

当沉井穿过的地层不稳定，地下水涌水量大，会发生流砂现象，下沉到一定深度时会发生井底土体隆起失稳或井底土体被承压水顶破，则要考虑采用不排水下沉。当沉井位于建筑群中施工时，为了较好地稳定沉井周围的土体，也需采用不排水下沉施工法。下沉时，井内水位维持在可使井底土体保持稳定的高度。井内出土方式，则按出土条件及周围环境选用水下抓斗挖土或水力机械出土，为了使超深沉井顺利通过复杂的地层 (图1.2—3)，在刃脚斜面上装置水枪，井壁外侧采用触变泥浆护壁。实践证明，这种新工艺能使超深沉井顺利下沉，并能达到保护周围环境的目的。

图1.2—3 用钻吸方法下沉图1.2—4 中心岛时下沉沉井

（3）中心岛式下沉

为进一步减少施工引起的地表沉降对周围建筑物和环境的影响问题，国内外创造了一种全新的沉井施工工艺中心岛式下沉法。它的特点是：井壁较薄，沉井壁的内外两侧处在泥浆护壁槽中，挖槽吸泥机沿井壁内侧一面挖槽，一面向槽内补浆，沉井随挖槽加深而随之下沉，见图1.2—4。槽中泥浆维持在适当的高度，以保证槽壁土体稳定，并使沉井刃脚徐徐地挤土下沉。沉井达到终沉标高后，把井壁外侧的泥浆置换固化，刃脚斜面附近的地基要适当加固，以承受沉井的荷载。

沉井达到稳定要求后，再开挖井内土层，浇筑内部结构，。这种沉井施工新工艺，可使地表仅产生微量沉降和位移。

2沉井施工的质量监理

2.1过程质量控制

2.1.1沉井

1）制作

ⅰ）沉井制作应在场地和中轴线验收以后进行。

ⅱ）监理员注意检查沉井接高的各节竖向中心线是否与前一节的中心线重合或平行，如不重合或平行，要求施工单位及时纠正。沉井外壁应平滑，如用砖砌筑，应要求施工人员在外壁表面抹一层水泥砂浆。

ⅲ）为保证沉井的稳定性并使其能顺利下沉，监理人员应控制沉井分节制作的高度。如施工单位采用分节制作一次下沉的方法时，制作总高度不宜超过沉井短边或直径的长度，亦不应超过12米；总高度超过时，必须要求施工单位有可靠的计算和采取确保稳定的措施。

ⅳ）在沉井的第一节混凝土达到设计强度的70％后，方能允许施工单位浇筑沉井上一节混凝土。

ⅴ）要求施工人员对称、均匀地浇筑混凝土。

ⅵ）沉井有抗渗要求时，在抽承垫木之前，要求施工人员对封底及底板接缝部位凿毛处理。且对井体上的各类穿墙管件及固定模板的对穿螺栓等，施工单位都应采取抗渗措施。

2）浮运（适用于装有临时防水底板的沉井）

ⅰ）浮运前，要求施工方必须对沉井的浮运、就位和落床时的稳定性进行计算，监理人员要进行核算。并保证在混凝土达到设计规定的强度后方能下(入)水。

ⅱ）要求施工方在浮运沉井所经水域探明有无水下障碍(礁石、沉船等)，水深是否足够，在上述得到证实以后，还应根据具体情况考虑水流速度的影响，在确保安全的条件下方可允许施工单位浮运。

ⅲ）沉井浮运前，监理人员应与航运、气象和水文等部门联系，考虑是否批准施工单位提交的浮运和沉放时间。沉放时，为避免船只和排筏等冲撞，应要求施工方在沉放地点的上游和周围设立明显标志或用驳船及其他漂浮设备防护，并应组织船只值班。

ⅳ）在沉放前监理人员应核实沉放处的水下基床是否能满足承载和稳定要求。当基床坡度大于3％时，应要求施工方预先整平，其范围应较沉井外壁尺寸放宽2米。

3）下沉

ⅰ）审查沉井工程施工组织设计时，应将分阶段下沉系数的计算，作为确定下沉施工方法和采取技术措施的依据。

ⅱ）抽出承垫木，应在井壁混凝土达到设计强度以后，分区、依次、对称、同步地进行。每次抽去垫木后，要求施工人员在刃脚下立即用砂或砾砂填实。定位支点处的垫木，应最后同时抽出。

ⅲ）挖土下沉时，施工人员应分层、均匀、对称地进行，使其能均匀竖直下沉，不得有过大的倾斜。一般情况，不允许从刃脚踏面下挖土。如沉井的下沉系数较大时，允许施工人员先挖锅底中间部分，沿沉井刃脚周围保留土堤，使沉井挤土下沉；如沉井的下沉系数较小时，要求施工单位采取其他措施，使沉井不断下沉，中间不应有较长时间的停歇，亦不得将锅底开挖过深。

4）封底

ⅰ）沉井下沉至设计标高，应进行沉降观测，通过沉降观测记录发现沉井在8小时内下沉量不大于10毫米时，方可允许施工单位组织封底。

ⅱ）干封底时，监理员应监督施工人员按规定进行操作：

ⅲ）采用导管法进行水下混凝土封底，监理员应监督施工人员按照规定进行操作：

ⅳ）监理员对配制水下封底用的混凝土须严格把关。

2.1.2沉箱

1）气闸、升降筒、贮气罐等承压设备应在监理人员按有关规定检验合格后，方可使用。

2）严禁施工人员在升降筒和气闸上支撑沉箱上部箱壁的模板和支撑系统。

3）沉放到水下基床的沉箱，监理员应校核中心线，其平面位置和压载经核算符合要求后，才能允许施工人员排出作业室内的水。

4）沉箱施工过程中，施工单位应有备用电源，压缩空气站应有不少于工作台数1／3的备用空气压缩机，其供气量不应小于使用中最大一台的供气量。

5）沉箱开始下沉至填筑作业室完毕，要求施工单位用两根或两根以上输气管不断地向沉箱作业室供给压缩空气，供气管路应装有逆止阀，以保证安全和正常施工。

6）沉箱下沉时，施工人员应在作业室内设置枕木垛或采取其他安全措施。在下沉过程中，作业室内土面距顶板的高度不得小于1.8米。