張守光

摘 要：該文以市政工程中水力排土沉井下沉為研究對象，論文首先探討了水力排土沉井的施工流程和施工方案，進而結合具體案例對其應用流程進行詳細的研究分析，最后基于筆者的工作經(jīng)驗，提出了幾點注意事項，相信對從事相關工作的同行能有所裨益。

關鍵詞：水力排土 沉井 施工 方案

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0043-02

隨著水利、市政、交通等基礎設施的發(fā)展，各類沉井基礎運用越來越多，其中水力排土沉井是最常被采用的一種施工技術。大量實踐證明該技術具有占地面積小、土方開挖量小、對周圍環(huán)境影響少等優(yōu)點，在合適的工況下是一種良好的基礎處理方法，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。

我國幅員遼闊，全國各地地質(zhì)差異較明顯。我國沿海地區(qū)由于地理位置原因，地下土層中通常都包含大量的淤泥、淤泥質(zhì)土以及軟黏土等。這些土層中含水量較大，土質(zhì)孔隙較大，土層透水性較差，可塑性強，強度差，這就造成在沿海地區(qū)進行建筑施工時需要進行大量的沉井施工。土層較軟地區(qū)想要完成沉井施工是可行的，但是在施工進行時有可能會出現(xiàn)下沉速度過慢、下沉速度過快等問題。如何正確、合理地使用水力沖吸泥排土沉井施工工藝是當前需要重視的一個關鍵問題。

1 水力沖吸泥排土沉井施工工藝概述

1.1 施工流程

沉井施工時，會有兩次制作施工期，一次整體下沉期。通常進行沉井施工的工序為：（1）挖基坑。（2）鋪設墊砂層。（3）安裝墊架。（4）制作底節(jié)。（5）第二節(jié)沉井以及隔墻施工。（6）拆除墊架與模板。（7）修建泥漿沉淀池。（8）高壓水泵沖吸泥漿排水下沉。（9）高壓水槍沖吸泥漿不排水下沉。（10）沉井封底、鋼筋砼底板澆筑。（11）第三節(jié)沉井梁板制作。（12）上部泵房結構。具體為圖1。

1.2 沉井下沉方案選擇

沉井下沉通常有兩種方案可供選擇，（1）沉井排水下沉；（2）沉井不排水下沉。排水下沉方案多用于自身滲水量較小、構成穩(wěn)定的黏土層中，當該地區(qū)是砂礫層時，雖然滲水量較大，但是若排水條件較好，依然可以采用排水下沉方案。而不排水下沉方案多用于滲水較嚴重的流砂土層以及滲水量大的砂礫層中，當該地區(qū)地理位置限制，不能有效的完成排水時，同樣可以使用沉井不排水下沉法。

1.3 施工工藝特點

（1）此種施工方式在任何土層條件下都能有效使用，且在排水沉井中應用水力沖吸法能高質(zhì)量地完成區(qū)域內(nèi)的出土，兼具效率與效果。（2）在工藝進行過程中需要使用的主要機械設備主要有高壓水槍以及水力吸泥機（泥漿泵亦可），用到的施工設備種類較少，且由于這些施工設備的自身特點，較少發(fā)生問題，并且發(fā)生問題后也能迅速修復，對于提升施工效率有積極作用。（3）利用水力完成對土層的沖刷可以在不同地質(zhì)條件中使用，粘性土、砂質(zhì)硬土層、砂質(zhì)軟土層等均可，并且使用水力完成排土可以有效控制沉井的下沉的位置，從而保證沉井的有序、合理下沉，最終保證整體工程的施工質(zhì)量。（4）利用水力排土沉井能省去租用大型起重設施、挖掘設施的成本，能減少施工成本，從而提升施工單位的利潤。

1.4 工藝適用范圍

（1）土層上部荷載大而承載不足，而想要實現(xiàn)基礎的擴建開挖需要耗費大量的工時，且沒有合適的支撐措施，但土層下一定位置有較好的土層能將較好地承受基礎荷載時。（2）巖層表面較為平坦，覆蓋層較淺，不利于擴大基礎施工圍堰時。（3）當在軟土層施工，水源、電源資源獲取困難，設置泥漿沉淀池較困難時。軟土層包括淤泥、淤泥質(zhì)粘土、黏土、粉質(zhì)粘土、粉砂、細砂等等。

1.5 施工工藝原理

水力沖吸排土沉井下沉工藝，簡而言之就是利用高壓水力（即出水水壓≥1.2 MPa）完成對土層的破壞，并將土層中泥土與水充分混合形成水泥混合物，而后使用水力吸泥機（或者泥漿泵）將水泥混合物抽出排放至泥漿沉淀池，然后將沉淀池中的水資源重復用于高壓水槍的水源，持續(xù)性的進行土層破壞工作。當土層沉降至一定的程度時，由于沉井自身重力的影響會產(chǎn)生下沉，從而達成工程施工目的。

2 水力沖吸泥排土沉井施工工藝的具體應用

以某地污水處理廠粗格柵沉井工程為例。該污水處理廠沉井內(nèi)徑為25 m×18 m，下沉深度為8.03 m，結構整體高度為 15.5 m。

2.1 沉井下沉

（1）由于使用水力沖吸泥排土沉井施工工藝，所以需要用到泥漿沉淀池，正式開始施工之前需要修建泥漿沉淀池。根據(jù)此工程的具體需求進行了泥漿沉淀池的修建，設計泥漿沉淀池總體積為1200 m3。在開始施工后施工區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的泥漿將會通過管道運送至改沉淀池內(nèi)，然后將泥漿沉淀至池底，上層的水將會繼續(xù)用于工程的施工，施工完成后將會把池底的泥漿運輸至專門的建筑垃圾堆放區(qū)域。（2）由于使用水力吸附泥排土沉井施工工藝，所以需要準備大量的抽水設施，需要用到的包括高壓水泵、低壓水泵、調(diào)節(jié)水箱、泥漿泵（水力吸泥機）、水槍和各種導水、導泥漿管道，和高壓水槍操作平臺等。將水力吸附泥排土沉井工藝中需要用到的各種設施進行連接后需要展開測試，測試其是否能正常工作、連接是否牢固等，防止正式施工過程中出現(xiàn)問題，水力吸泥機與高壓水槍需要進行壓力測試，需要注意的是在進行測試時應用的水壓應當為工作正常水壓的1.5倍，防止使用過程中發(fā)生意外。（3）需要注意的是在沉井開始下沉的過程中應當將外井壁修建的環(huán)形梯踏步拆除，施工人員在進入井內(nèi)后可以設置簡易梯，在井外可以使用扶梯行走。（4）在沉井開始下沉之前應當首先在沉井四周設置扶梯以及平臺，同時還要在沉井上進行照明設置的布置，在沉井周圍還要進行高點的標記用于控制沉井的下降情況。在沉井施工區(qū)域內(nèi)標記坐標水準點，在具體操作過程中以各項標記為基準開展工作。（5）若土層過于粗糙，沉井的下降不能如期進行，可以在土層與沉井之間涂抹較光滑的物質(zhì)，例如瀝青等減小沉井與土層之間的摩擦力，順利完成沉井的下降。（6）在進行基坑拆除相關工作時需要注意將內(nèi)井中的降水設施拆除，同時沉井外側的基坑一定要用回填土填實，防止由于此空洞影響周圍建筑的安全，或者造成道路下陷。（7）在進行砂墊層的拆除時需要使用跳槽法來完成對其底部枕木的抽取，并且還要完成井內(nèi)清潔工作，工作進行的重點住主要是體積較大的建筑垃圾，防止其在排水過程中造成管道的阻塞。endprint

2.2 沉井下降初級階段

沉井下降的初級階段指的是沉井下降的深度為0～4 m范圍內(nèi)時。在沉井下降的初級階段通常使用的下沉方式為排水下沉法。在施工進行時需要使用四根高壓水槍。四根水槍在沉井井格中沖刷，形成一個直徑為2～2.5 m的集泥坑，將坑的深度保持在0.5 m左右，然后使用水槍在井格中沖出漏斗狀的泥坑，使泥水混合物被送入集泥坑中，然后通過泥漿泵或者水力吸泥機被送入之前修建完成的泥漿沉淀池中。當這項工作不斷進行時，集泥坑的面積將會不斷增加，最后集泥坑的位置將會達到沉井的刃腳處，此時沉井就會開始下沉。通常在沉井下沉之初可能會有一定的傾斜，但是需要注意傾斜的情況不能太嚴重，否則之后無法對其進行修正將會影響工程的整體質(zhì)量。

2.3 沉井不排水下沉階段

在沉井經(jīng)歷過下降的初級階段后肯定會越來越接近該地地下水位位置，所以應當首先對該地地下水位進行一定的調(diào)查，然后計算出此地地下水位的標高。當沉井下沉達到該位置時，停止進行沉井的排水下沉，使用水力吸泥法不排水下沉方案，讓潛水人員沉入水底，然后使用2臺流量為 155 m3/h的離心泵（其具體性如表1所示）。向沉井內(nèi)注水，保證沉井內(nèi)水位保持在1 m，使沉井內(nèi)的壓力大于沉井外，避免在沉井下降時由于內(nèi)部壓力較小，外部泥漿混合物大量涌入造成沉井結構破壞。在施工過程中需要注意，應當遵循“由中間到兩邊，分層有序破土；由高處到低處，防止沉井偏移”的原則，在沉井的刃腳外側應當保留約1 m的土堤，讓沉井在下沉過程中能做到擠土下沉，避免產(chǎn)生下沉速度過快的情況。但是若沉井下降速度過慢或者沉井在下降過程中產(chǎn)生了位置的偏移時可以適當將刃腳一側的泥土沖刷掉一部分，需要注意的是，沉井刃腳外部腳踏面的泥土不允許沖刷。在進行注水時需要注意注水的速度應當與排水速度相一致，注水量包括高壓水槍中流出的水量以及水力沖泥機中流出的水量，排出的水量則為水力吸泥機的排水量。

當沉井未發(fā)生大幅度傾斜現(xiàn)象時，沉井井格內(nèi)的高度差不應當大于1 m，只有這樣才能讓沉井在下降過程中保持穩(wěn)定，防止其出現(xiàn)大幅度的傾斜現(xiàn)象。沉井井格中間的鉆底不應當過淺或者過深，1～2 m是其正常范圍。過淺不利于順利完成沉井的下降，過深則不能對沉井的下降情況、包括沉井的下降深度與沉井的傾斜度等進行高效的控制。泥漿泵在使用過程中不能直接丟在集泥坑底部，因為集泥坑底部不僅有泥水混合物，同時可能存在石塊等物體，若將其直接放置于底部，極有可能造成其阻塞，正確的方式是使用繩索將其懸吊在集泥坑上方，同時還要在進行過程中利用高壓水槍沖刷集泥坑中的泥土，防止泥土在集泥坑中大量堆積，造成阻塞。在沉井即將達到預定位置，通常是在沉井距預定位置還有0.5～0.7 m時，需要減小沉井下降的速度，防止由于沉降速度過快引起的沉井下降偏離預定位置較多。

在沉井下降至指定位置后應當周期性的對其進行位置的觀測，通常需要在每 4～6 h完成一次沉降數(shù)據(jù)的收集，合格的指標為24 h內(nèi)沉降的高度不得超過0.01 m。潛水技術人員還需要潛入水底將沉井與涂層交接處的雜物清理掉，保證兩者嚴密結合。想要對沉井的下降情況進行觀測，可以在沉井外側進行深度的標記，描出縱橫十字控制樁、水準基點等關鍵線條，同時在沉井四面設置水平點，還要進行沉降標尺的設置，以便在沉降過程中直觀地對沉井形態(tài)進行觀察。想要檢測沉井的下降姿態(tài)是否正確，可以在沉井內(nèi)構建一個觀測體系（具體沉降點的埋設做法見圖2），使用垂球等輔助工具，同時還可以利用經(jīng)緯儀進行檢測。當發(fā)現(xiàn)垂球的形態(tài)發(fā)生了大幅度改變（偏離預定位置超過5 cm）時或者沉井四面標高情況不一致時，需要馬上進行沉井姿態(tài)的調(diào)整。通常需要將沉井姿態(tài)的偏差控制在0.25 m之內(nèi)，一旦超出就需要組織施工人員馬上進行糾正。

3 施工過程中的注意事項

3.1 施工安全問題

（1）在應用水力沖吸泥排土沉井施工工藝時需要嚴格遵循國家施工方面的法律法規(guī)，例如《安全生產(chǎn)法》、《建筑施工安全檢查標準》以及施工單位自行制定的相關安全條例等，最大限度地避免安全事故的發(fā)生。（2）施工前應當對施工圖紙、施工現(xiàn)場進行詳細的檢查，了解施工中需要應用的各種機械設備、需要施工人員以及專業(yè)技術人員數(shù)量等信息，然后組織技術人員與施工人員進行技術交底、安全交底，強調(diào)施工過程中需要注意的安全問題。（3）施工人員必須具有相關施工常識，專業(yè)技術人員需要做到持證上崗，任何人員在進入施工現(xiàn)場后必須佩戴安全帽。（4）在開工之前對施工中將會用到的各種材料進行檢查、驗收，驗收的范圍包括各種機械設備、用電設施以及各種需要用到的設備。檢查的內(nèi)容包括能夠正常使用，是否存在安全隱患、連接是否正確等。對于檢查出現(xiàn)問題的設備與材料馬上予以更換，更換的材料同樣需要進行檢查。在進行施工電力的設置時，需要遵循《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》的相關要求進行。

3.2 施工環(huán)保問題

（1）施工過程中每一項都要遵守相關國家環(huán)保條例，遵守當?shù)匾?guī)章制度，堅持可持續(xù)發(fā)展政策。（2）在進行施工之前需要在施工現(xiàn)場設置2.5 m以上的封閉式圍墻，圍墻需要進行一定的裝飾，盡量減小其與周圍環(huán)境的不協(xié)調(diào)感。場地出入口位置應當依照施工具體需求進行設置，需要注意的是樣式美觀且應當設置成密閉型。（3）施工現(xiàn)場各類施工材料的對方應當符合相關規(guī)范，同時做到美觀、方便。（4）盡量避免施工噪音的產(chǎn)生，在施工現(xiàn)場內(nèi)汽車等不得鳴笛，不得頻繁使用高音喇叭等設施廣播消息。（5）運輸車輛的裝填應當規(guī)范，不能裝載太多物料，防止在運輸過程中產(chǎn)生外泄，污染外部環(huán)境。天氣不好時為防止造成對附近街道的污染，應當在出口處設置沖洗設備與沖洗人員，清洗車胎以及車身，盡量減小影響。

4 結語

綜上所述，沉井施工由于工藝自身的要求所以一般由施工工序復雜、施工面較小、施工進度控制困難、安全問題較嚴重以及其施工過程具有不可逆性等特點，對于施工隊伍的整體合作能力要求較高，且由于其各施工流程之間存在較強的次序性，工序之間相互影響的能力較強，所以在進行施工時需要對每一步的規(guī)范性都有所要求。想要高質(zhì)量地完成沉井工程的施工需要在施工前進行大量的準備、組織工作，提升沉井施工技術的規(guī)范性對于提升工程的整體質(zhì)量能起到十分明顯的促進作用。

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