探究复杂地质条件下沉井下沉施工技术

摘 要：沉井下沉施工技术是沉井施工的一个核心技术，科学的设计是沉井下沉顺利进行的关键，尤其是在一个复杂地质条件下。在沉井下沉过程中，会对周边环境产生许多有害影响，因此，在不同的施工过程中，要有效控制，针对不同的地质条件，采取不同的施工技术。以尽量减少对环境的影响，提高施工效率。

关键词：复杂地质；深井下沉；施工技术

“将各种形状的井筒（沉井）边排土边沉入地下，最后固定在土层中，形成地下建筑物或构筑物的施工技术称为沉井施工技术”。沉井下沉施工技术是沉井施工的一个核心技术，科学的设计是沉井下沉顺利进行的关键，尤其是在一个复杂地质条件下。在沉井下沉过程中，会对周边环境产生许多有害影响，因此，在不同的施工过程中，要有效控制，针对不同的地质条件，采取不同的施工技术，以尽量减少对环境的影响，提高施工效率。

1 沉井下沉对周边环境的影响

因为在施工过程中沉井中心的土壤被挖出，因此沉井下沉时会产生地下水的渗流。而且随着沉井下沉，挖出的土壤越来越多，会形成一个以沉井为中心的大致像锅底状的凹地。在这种情况下，由于地下水的渗透，表面会出现一个地表下陷。这个地表下陷的深度与范围大小，一方面与地下水位高低有关，另一方面还与土层的渗水性强弱有关。在沉井下沉施工过程中，如果采取的方法不当，会对周边地表建筑物造成巨大甚至不可挽回的影响，还会对地下管线造成巨大损害。

2 降低复杂地质条件下沉井下沉对环境影响的施工方法

通过以上分析可以知道，降低沉井下沉过程中对周边环境的影响十分重要，尤其是在面对一个复杂的施工环境。就目前来看，沉井下沉一般有两种方法：一是，带水下沉；二是，不带水下沉。关于开挖土方，方法一般也有两个，水力开挖与机械开挖。为了尽量降低沉井下沉对环境的影响，就要选择科学、适当的下沉方法。一般来看，机械开挖进度快，但成本较高；水力开挖成本相对较低，但有些土质不适合水力开挖，比如粘性较大和砂砾较大的地质。

2.1 打防渗桩

在沉井下沉前或下沉过程中，通过采取打防渗桩的技术可以控制沉井下沉对周边环境的破坏程度，可以尽量避免施工对周边地上建筑物等造成有害影响。具体方法如下：

在沉井施工前，必须对周边环境有详细的摸底考察，根据受保护对象距离沉井的距离和受保护物的重要程度，在沉井的周围打预防土壤渗漏的桩，主要有槽钢桩和钢板桩。通过打桩的方式可以减小周边土体的流失，从而降低对周边易受影响保护对象的影响。

这个桩该如何打，有何标准呢？首先，采取这种方法时，必须严格控制桩底标高及其轴线同沉井之间的直线距离。在一般情况下，“桩底标高要超渗透水层1.5米以下，最好达到刃脚底标高下1.5米为宜。防渗桩轴线与沉井间水平距离不得低于沉井深度的1.5倍，且不得影响沉井下沉施工”。

2.2 对沉井周边的沉陷坑进行及时回填

在沉井下沉过程中，地表会出现一个由浅变深、由近到远的一个沉降，为了防止这种沉降面积继续变大、程度继续变深，就要对这个沉降“坑”进行及时的填土或其他物体，以防止周围土层的继续沉降。对沉井周边的沉陷坑进行及时回填虽不能从根本上解决的地表下沉，但可以控制和减缓下沉的速度与规模，可以尽量减少沉井下沉施工过程中对周边环境的影响。在回填的过程中既要注意速度又要把握效度，要适度、适量。

2.3 注浆法

这一方法主要是在应急过程中使用。如果在沉井下沉施工过程中，遇到的地质条件十分复杂，比如特殊的渗流通道，会出现一定的土壤大面积下陷，这时就要立即停止施工，然后勘察、分析地况，先对地质条件进行彻底的分析后，通过钻孔注浆的方法，向地下塌陷区注入砂浆，防止发生更加严重的土壤塌陷。

2.4 抽取沉井附近积水

积水，是沉井下沉过程中必然要遇到的一个问题，在复杂地质条件下，这一问题尤其显得突出和重要。在沉井下沉过程中，沉井周边会产生一定的积水，当积水增多时会严重威胁工程安全和周边地表物体的安全，严重时甚至会发生地表的塌陷，对人身及财产造成重大威胁。因此，当沉井附近积水达到一定程度，超过警戒线时，必须对积水及时抽取，以防止更大问题的出现，保证工程安全。

3 沉井下沉时土压力研究

在沉井下沉施工过程中，沉井下沉必须面对侧壁摩擦力与刃脚反作用力的问题，要是沉井下沉顺利进行必须克服这两个阻力。在国内，我们在计算这两个力时通常使用的是库仑土压力等经典力学理论，这一经典理论力学概念明确，它的公式比较简单，便于实际操作，故适用范围十分广泛。但是，在实际应用过程中，它的实测值同理论值有着较大的差距。它有着许多问题：在沉井下沉过程是一个运动过程，而经典理论公式是建立在挡土墙与土体相对静止的状况下得到的；经典库仑土压力计算的摩阻力是主动土压力的受力模式，而沉井在一直下沉过程中的摩阻力是顺着沉井壁向上的，因此它们是不一样的。

面对以上理论，我们在面对复杂地质条件下沉井下沉施工过程中必须考虑更多因素，对经典理论进行完善，提高适用性。我们要通过假设，分析他们的受力模式，计算出单一非粘性土壤土层条件下沉井土压力同侧壁的摩阻力，然后进行对比分析。只有这样，我们在施工过程中，才能根据具体的地质、土壤条件推算得出符合具体实际状况的数据，为工程施工提供科学准确的数据支持。尤其是在面对复杂地质条件下，这一问题显得尤为突出和重要。

4 案例分析

文章以一个水泵房沉井下沉施工技术为例。

案例工程简介：该工程位于浙江宁波市的北仑区，区位有其特殊性，它地处杭州湾口外金糖水道的南岸，距海较近，地质条件十分复杂，地下水位较浅，且面临海水倒灌的危险。该水泵房是一个循环水泵房，该水泵房沉井的结构如下，外形尺寸48m×40m，运行层的标准高度为5.5m。该循环水泵房的沉降采用整体沉降方式，一次性沉降到位。采取一次沉降到位工期短，程序相对简单，施工的安全性能也比较好。

选择下沉方案：前面已经提到，目前来说主要有两种比较常用的下沉方案，排水下沉和不排水下沉。根据对周边环境影响的评估，并根据沉井的具体结构，本次下沉采用排水下沉的方式施工。

沉井下沉的施工分析：第一，下沉系数分析；第二，沉井封底稳定分析；第三，下沉阶段嵌套桩基的保护。在这一施工过程中，主要对以上三个关键的数据进行采集与分析，为施工的安全、科学进行提供有力保障。在沉井下沉施工过程中要对沉井周边的土层进行实时监测，防止出现底边塌陷和积水过深状况。

5 结束语

通过上文的论述与分析可以得出，复杂地质条件下沉井的下沉施工技术十分复杂，面临的周边环境也十分复杂，在沉井下沉施工过程中需要考虑众多的因素。为了能使施工安全、顺利的进行，在施工过程中，不仅仅要遵循经典下沉力学的理论，又不能拘泥于经典下沉力学理论，要根据面临的地质土壤条件的实际，综合考虑各种因素，推算得出符合工程实际的具体数据。同时，如果是沉井沉降施工是在城市或者其他周围有居民和建筑物的地区时，我们尤其要注意地表的周围环境，一定要避免对周围建筑物和日常社会生活的影响，同时，还要注意保护自然环境，做到“生态环保施工”。总之，复杂地质条件下沉井下沉施工技术是一项繁琐的技术，它的技术含量高，考虑的因素较多，是一项十分复杂的过程。

参考文献

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