复杂环境条件下沉井施工措施

【摘 要】随着经济的发展进步,城市化进程也随之逐渐加快,同时也就要求开展更多的施工工程.在工程施工中,地下结构工程通常采用沉井施工的方法,例如,风井系统工程、市政工程、工业补给水系统工程等.但在进行沉井施工时,还要充分考虑地质地理环境等复杂条件.文章则试分析包括软土地基等几种复杂环境条件下的沉井施工以及具体措施.

【关 键 词】复杂环境；沉井施工；下沉；措施

沉井作为用于地下工程构造物修筑手段,其一般应用于复杂的环境条件下.首先需要在施工地点范围内或其它地坑内部打造井身,其材料应为钢筋混凝土；若是其强度已经达到规范标准,可以在井内进行挖土并运出,为克服沉井下沉过程中遇到的阻力和摩擦,沉井筒身可借助一定的技术手段或是依靠自身的重力作用实施下沉作业,在达到设计标高后进行封底.此外,沉井施工时可能会遇到许多复杂的地质地理条件或是施工环境以及特殊的水文气象条件等等,因此,设计一个合理的沉井施工方案是保证工程质量以及工程效益的必要条件.

一、沉井概念及相关常识

(一)沉井的种类

通常情况下,沉井有两种分类方法：

1.横截面的形状

以横截面的形状为分类标准可以将沉井分为圆形沉井以及矩形沉井.

2.竖向剖面的形状

若是按照竖向剖面的形状进行分类则可以分为以下几种类型：

（1）沉井的阶梯型

沉井下沉的深度越大,沉井侧壁上的土以及水施加的压力就越来越大,该类型沉井会由于深度的扩大而逐渐形成变截面.若是土的密度较大时,可以通过外侧阶梯的设置来减少来自沉井侧壁的摩擦阻力,从而方便沉井下沉.一般情况下,沉井刃脚处一班为1-2米的阶梯高度.此外,单阶梯以及多阶梯是阶梯型沉井的两个类别.

（2）沉井的柱形

该类型的沉井,其特点在于,上、下井壁的厚度相等.主要应用于深度浅的沉井构造工程.

(二)沉井的结构

沉井的内部结构相对不是很复杂,其主要包括：井壁、底梁、刃脚、顶盖等.其中,刃脚一般就是指呈刀刃状的井壁的最末端,它可以使沉井下沉时所受到的摩擦阻力减小.而底梁则设置于沉井底部,在施工条件的限制下可以取代隔墙,方便框架的构造,其作用就在于能够使得沉井的整体强度和刚度提高.此外,作为地下建筑物,当已经修筑完成满足内部使用功能要求的沉井结构后,还需在沉井顶部修筑顶盖,完成沉井的整体施工.

(三)沉井的作业步骤

在沉井施工作业中,其主要施工工序包括：沉井作业前的准备事项、施工地基的处理、沉井下沉以及沉井的封底和封底等等.

二、沉井施工的相关措施

在城市建设的过程中,沉井施工中的开挖项目相对比较复杂,在施工过程中经常会遇到各种各样的问题,如何采取措施避免这些困难是施工中首要考虑的前提,影响着工程施工的顺利与否.

在沉井施工的过程中,经常会遇到很多有关地质、水文等自然条件以及外界因素的影响,例如,在下沉过程中经常会出现下沉速度过慢或过快现象,有时也会出现下沉停止或是下沉途中遭遇流砂等等.出现这些问题的原因在于：

1、刃脚触到软土层,土的承载力不大,或是沉井下沉过程中受到的摩擦力不大以及K值大小不符合施工规范要求等等都是引起沉井下沉速度加快的原因所在.

2、在沉井施工过程中如果下沉停止或是速度变慢,其主要原因就是：沉井下沉过程中受到的摩擦阻力大,沉井自身的重力不足,刃脚在下沉中遭遇障碍物,难以继续下沉以及不合规范地进行挖土作业等.

3、在沉井下沉中,我们还经常会遇到流砂现象,导致这种问题出现的原因是：井内与井外的水位不一致,过多的流砂或土进入井内等等.

经过问题与原因的综合分析,同时还有沉井施工的实践,我们可以采取的措施以及处理办法包括以下几点：

（1）由于沉井下沉过快的主要原因在于井壁所受到的摩擦阻力过小,因此可以采取能够加大摩擦阻力的措施,例如：添加一些粗糙的材料在外壁和土体之间,或是将挖土重新调整,将木垛支撑在定位垫架的地方,刃脚的下方尽量不挖土或是只进行一部分的挖土施工.此外,进行沉井施工设计时,可以在条件支持的情况下,对井深的高度适当缩减,从而使得井深的自身重力得以减轻.同时利用不排水法下沉也可以使得浮力加大.

（2）沉井下沉速度过慢或是下沉作业停止,由于其原因是因为沉井下沉过程中承受的摩擦阻力太大或是存在障碍物.可以采取的解决办法有：

首先,将沉井的自身重力提高,或是选择均匀配重实施沉井下沉.

其次,可以采用排水下沉取代原来的不排水下沉的方法,可以有效地使浮力减小.

再次,将沉井外壁周围的土体冲刷干净,可以使摩擦阻力减小,其效果明显体现在砂性土的处理上.

最后,在下沉过程中可能遭遇障碍物,需预先对障碍物进行人工排除的方法,若是排除难度较大,在采取不排水下沉的情况下,可以采取爆破方法等.若是在排水下沉的情况下,首先应人工将障碍物清除,一旦遇到了体积较大的障碍物或是其他地下暗道等,可以利用松动爆破方法或是加入风动工具等方法将障碍物取出.采用爆破方法时,炮空与刃脚的距离需大于500毫米,其爆破方向应平行于刃脚的斜面,爆破所需药量也不可以多于200克,同时还要加设钢板来进行防护工作.

（3）如何才能有效地预防流砂呢?一般情况下,需选择排水下沉的措施,水头适合维持在150cm～`200cm,同时快速穿过流砂层,刃脚也需迅速插入土层中；挖土作业时,尽量不在刃脚下施工,以此来避免井内流入大量的砂土,此外,沉井的中间部位进行挖土施工时尽量不要呈现“锅底形”；井内井外都可以设置井点,当实行不排水下沉时,一定要确保井外的水位低于井内的水位,才可以有效避免流砂进入井内.

（4）进行沉井群施工准备工作时,应优化设计方案,合理安排施工进度,只有这样才能使得工程质量获取保障,才能进行安全施工并如期完工,有效地控制成本投入；同时,在施工现场对环境进行仔细地设点勘查,方便于详细掌握沉井下沉环境并及时制定相应的应急措施.

（5）地下水是影响沉井施工的重要因素之一,因此,在施工时,采取积极有效的手段是必要的.

三、总结：

在工程的施工过程中经常会遇到各种各样的问题,尤其是在复杂环境条件下的沉井施工就更加应具体问题具体分析,做好施工的质量控制是工程顺利完成的首要条件.因此,遇到问题时,在明了并分析原因的情况下,要以施工现场的实际情况为依托,积极采取有效的解决办法对问题加以处理.此外,进行沉井施工前,应对施工环境加强了解,提前制定预防措施,发现问题及时处理,只有这样才能获取最好的施工质量.