【摘要】：给排水泵站工程施工中，沉井施工工艺最为普遍，而两个相邻沉井合建也时有案例，如何进行相邻沉井同步下沉施工，提高项目效益，本文通过往年经历的项目，利用实例总结了相邻沉井同步下沉施工技术。
关键词：同步下沉;土体扰动;下沉计算;排水法下沉;水力冲土;纠偏
1、案例概况
以参建的某项目雨污水合建泵站为例，原地面高程3.8m，雨水泵站下部结构沉井内净平面尺寸为19.2×25.5m，外壁厚0.75m，占地面积559m2，刃脚埋设深度-6.8m,起沉标高2.18m。雨水泵站进水格栅井与污水泵站连体设计，污水沉井内净结构尺寸11.7×10.0m，外壁厚0.5m，深度10.50m，刃脚深度-5.70m，起沉标高1.40m。
工程地质条件：地质土自上而下为第①1层填土（原地面～3.18m）、第②1层粉质粘土(3.18m～2.28m)、第②3层砂质粉土(2.28～1.18)、第④淤泥质粘土(-2.52～刃脚以下)。
雨、污水沉井相距8.25m，相距很近，如沉井单独下沉周围的土体的扰动影响另一沉井；沉井刃脚停留层为淤泥质粘土层，承载力很低（根据设计地质资料约为6T）。
2、总体下沉方案选择
方案一：先制作雨水泵房，下沉雨水泵房，待雨水泵房下沉至稳定后，接着制作污水泵房，下沉污水泵房并下沉至设计标高。方案二：雨水泵房和污水泵房同时制作，下沉时，雨水沉井先下沉4m后，与污水沉井同步下沉。
方案优缺点比较：
方案一相对方案二下沉主泵房时受到的影响较小，可减少模板用量，减少一定的费用，但下沉到位后扰动的土体对污水沉井的制作及下沉都有影响，很容易造成污水沉井下沉时发生偏移，且工期难以确保。
方案二较方案一可以明显缩短工期，并能避免由于一沉井下沉时土体的扰动对另一沉井的影响，缺点为增加模板及人工用量，下沉时要有很好的现场组织、协调施工的能力。
综合考虑两方案的有缺点，拟采用方案二，两个沉井同步下沉，此时土的扰动基本影响可以避免（见下图）。
.png)
3、下沉计算
雨水沉井下沉前框架制作高度为11.40m总重为2625T,污水沉井下沉前框架制作高度为10.20m,总重为678T，整个下沉过程中采用排水法下沉，利用轻型井点加深井来降低地下水位。
下沉系数：
下沉阶段时支撑反力为刃脚的反力，因为采用排水法下沉，所以浮力为0，根据地质资料算得雨水沉井得下沉系数为1.32，污水沉井为1.17,均大于1所以在下沉阶段能顺利下沉。
终沉阶段支撑反力为底梁加刃脚反力，计算雨污水沉井K值分别为0.98 、0.92均小于1，理论上能稳定，所以我们在施工中拟采用阻沉措施。
沉井封底后达到强度时拆除井点后抗浮力计算，沉井总量G+摩阻力T>浮力B，所以不会因为拆除井点（沉井内部结构未做时）而产生沉井浮托。
4、沉井下沉前的准备工作
下沉前对沉井结构外观检查，检查砼强度，抗渗等级是否达到要求，下沉前沉井结构第一节砼强度应达到设计强度的100%，其上各节达到70%以上后开始下沉，同时要复核计算下沉系数，复核极限承载力及下沉系数，掌握下沉各深度时要注意的问题，通过上述计算，采取一系列措施后，制作四节水力冲土法下沉方案是可取的。
下沉前准备工作：
①、割掉外侧模板对拉螺杆，并用防水砂浆补平。②、仓内材料，杂物清理干净。③、与底板封底面接触处砼凿毛。④、封底干灰土准备到位（三合土）。⑤、底板钢筋制作完成。⑥、准备部分块石、枕木作为阻沉措施。⑦、准备一台160kw发电机作为备用电源。
5、垫层、垫木的拆除
垫层的拆除，沉井第一节砼应达到设计强度的100%，其上各节达70%以上时拆除。抽除的原则：分区、分组、依次、对称、同步地进行。抽除次序：先凿除底梁隔墙下垫层（由内到外对称进行凿除），再分组对称地凿除外墙两短边下的垫层，然后凿除长边下一般垫层。最后同时抽除定位垫木拟采用两台卷扬机抽定位木。
具体顺序见下图：垫层1→垫层2→垫层3→垫层4→垫层5→垫层6→垫层7→垫层8（同时抽除定位枕木）。
.png)
凿除砼垫层时，凿断线与刃脚底边平齐，凿断的板，立即清除，采用连续梁上设置摇头扒杆利用卷杨机和手推车及时运出井外空地堆放，空穴立即用砂回填。定位垫木抽除方法：将垫木底部的砂挖去，利用卷扬机将相对垫木抽出。每抽出一根垫木后，刃脚下立即用砂填实，并在刃脚内外侧填筑成适当高度的小砂堤，并分层夯实使下沉重量传给垫层。抽除时加强观测，注意下沉是否均匀，隔墙、底梁下垫木抽除后，同样用砂回填压实。
6、降水及井壁孔洞处理
本次打6口深井，每口深井深16m，对第④层淤泥质粘土排水。采用回旋钻机钻孔，泥浆固壁，清孔后安装PPR管（滤管外包滤网）管外回填反滤料，深井采用高扬程潜水泵，另配置自动控制系统进行深井排水。并在基坑的周围打设一排轻型井点，打入②3层砂质粉土层对其以上层进行降水。
下沉期井壁孔洞用砖墙砌筑封堵，保护好止水带，防止下沉时受到损坏。
7、下沉方案和挖土方法
采用深井降水排水下沉，沉井采用水力冲土法施工，利用高压水泵，将高压水分别输入高压水枪，把土冲刷成糊状泥浆，然后用吸泥泵将排出井外所指定的场地，水枪自井中央向边缘，水平冲刷扩散，每次冲刷厚度控制在50cm以内，每层土冲刷成锅底状，当沉井下沉至离设计标高1m时，勤测勤纠，观察下沉速度，随时观测是否要采取阻沉措施。如无异状则沉至离设计标高15cm时冲土停止，依靠沉井壳体自重至设计标高。沉井在下沉过程中应加强观察控制其垂直度，起沉时应隔半小时或0.50m左右测一次，并作书面记录，发现现问题及时解决，做到勤测勤纠的原则，安全顺利的把沉井沉至设计标高，本案例雨水沉井出土量为5030m3，污水沉井出土量为850 m3。具体冲刷顺序见图。（区域1→区域2→区域3）
.png)
井内取土的原则是：从中间往周围，尽量使土体成漏斗状，让刃脚周围的土体自然下挤。控制各隔仓内土体高差不大于0.5m。正常情况下，距刃脚50cm范围内严禁取土，除非因沉井刃脚土体问题出现沉井不沉或沉井纠偏的需要。
雨水沉井冲土量比较大，考虑水泵功率，本案例配置4套水力冲土设备施工（每套设备配7.5KW离心泵一台，带两水枪）。泥浆泵（15kw）4台。污水沉井配置一台离心泵2水枪及1台泥浆泵。配备用泵1台。
8、测量控制与观测
施工过程中的主要监测井壁的垂直度及井外土体沉降和位移，井外土体沉降和位移观测采用水准仪、垂直度采用测绳线垂进行，在井外壁两侧用白铅油画出刻度标尺(10cm一道)，用水平尺或水准仪来观测沉降。沉井位置标高的控制，是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。沉井垂直度的控制，是在井筒内按4或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个对准下部标板来控制。冲土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm，或四周标高不一致时，立即纠正。沉井下沉井下沉中对位置、垂直度和标高(沉降值)加强观测，每班至少测量两次(于班中及每次下沉后检查一次)，接近设计标高时应加强观测，每2h一次，预防超沉。由专人负责并做好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时通知值班领导，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。
9、纠偏措施
在下沉过程中，由于沉井北面预制时设计要求带有隔墙，比南面偏重，所以在下沉过程中先冲刷南边，后北边。在下沉冲土过程中，勤测勤纠，纠偏时，采取偏挖，在刃角高的一侧冲刷土体，低一侧保留土体或回填砂石。沉井的倾斜如果与沉井的偏位同时发生，则采取如下方法进行纠偏：先在一侧刃角挖土，促使沉井向该侧倾斜，直至沉井底部中心线接近设计中心线，然后在另一侧刃脚挖去土纠偏。如偏位较大，如此多次反复，直至消除为止。
10、沉井封底
当沉井下沉到距设计标高0.15m时，停止了井内挖土，使其靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经2～3d下沉稳定，经观测在8 h内累计下沉量不大于10mm时，进行沉井封底。
封底采用干封底，当沉井并对砼垫层以下的部位采用干灰土夯填，设置4PVC个集水井，及时将地下水排出井外保持基坑作业面无水，待底板强度达到70％后，进行强行封闭。
封底混凝土由设计强度C15增加至C20，能够早日绑扎底板钢筋及钢砼底板浇捣砼。
封底前将垫层以下土层应平整后摊一层彩条布封闭，以免泥浆对封底混凝土强度的影响。
11、经验心得
11.1下沉中使用轻型水利机械。这种机械的配置主要是潜水泥浆泵、离心水泵和水枪、浮筒，施工工艺简单、成熟，既适用于排水下沉，经适当调整后亦可适用于不排水下沉，而且施工成本较低。
11.2就本案例采用雨、污水沉井同步下沉的施工方法较逐个制作及下沉有效的缩短了工期（两个月），在施工中合理安排好两个沉井下沉的过程，能很好地避免相距很近的沉井在下沉的过程中由于周围土体的扰动而影响另一沉井下沉的问题，即是在动态中求得了平衡。
11.3沉井在下沉的过程中：要注意垫层的破碎拆除、冲土方法，并要做到勤测勤纠。另外在施工中要做到降水要跟上，就工程而言由于深井的降水效果很好，使得第④层淤泥质粘土（刃脚插入层）承载力提高（由原勘察资料6T提高至9T），终沉时未做阻沉措施。
参考文献:
[1]《沉井设计与施工》.同济大学出版社
[2]《建筑施工计算手册》.中国建筑工业出版社
作者简介：叶澍华，男，汉族，安徽黄山人， 1985年12月生，本科， 2011年毕业于河海大学工程管理专业，工程师，项目经理，上海市水利工程集团有限公司。