沉井法施工是较古老的施工方法, 但由于这类方法工艺简单, 造价较低, 目前仍在许多工程中被采用。尤其是场地狭小, 机械作业有困难时经常采用。笔者结合在沉井施工中遇到的问题进行探讨。

1 背景资料

某学校雨洪利用工程中设计1座辐射井, 以充分利用浅层地下水, 降低地下水位(学校宿舍楼设置有地下室, 大部分时间受水浸泡, 无法使用), 实现天然降水的有效利用。

1.1 设计资料

(1)辐射井直径2600mm, 井壁厚200mm, 井深15m。

(2)井身为预制混凝土管, 每节1m长, 最底节带底。接缝处水泥砂浆抹带。

(3)土层构成自上而卞依次为：杂填土厚2.3m、砂质粉土2m、细砂2.2m、黏质粉土1.8m、粉质黏土3.7m、砂质粉土2.1m, 以下为细砂。

1.2 施工过程

开工前与各方协商, 辐射井采用预制管厂的定型产品,直径2600mm、井壁厚245mm、每节3.13m长, 井管下沉采用人工挖土沉井方式完成。于2003年7月4日正式开始施工。首先利用挖掘机在辐射井位置开挖2.5m深基坑, 吊放混凝土管。吊放第2根管之前管西侧比东侧高1.7cm, 第2根管就位后, 管子突沉49cm,造成东西高差扩大到8.5cm。决定下沉慢的一侧加快挖土速度, 次日高差扩大到9.1cm, 第3日高差扩大到14cm。调整挖土方法,在下沉快的一侧设置垫木, 并且在此段缩小挖土范围, 不把管底的土都挖除, 下沉慢的一侧扩大挖土范围, 扩挖至管外, 然后用挖掘机加压促沉, 设法让管底移位。结果在一边刃脚下有土时, 不能下沉。两边刃脚下的土都掏空后加压下沉了12cm, 但是高差扩大到14.8cm。第4日高差扩大到15.9cm, 将两管联成一整体, 然后在管底东侧用方木支垫, 在西侧掏土悬空, 上方用挖掘机对管西壁加压, 多次努力后, 纠偏效果仍然不明显。下沉基本停止。第5日对管西侧进行开挖, 将管西侧土方开挖后在西侧管壁上加压, 沉管重新扶正。扶正后沉管继续下沉, 沉管顶面到达地面以下1.3m时不再下沉。吊第3根管时, 由于管底已掏空, 第3节管就位后突沉55cm, 造成新的偏差。第3节管顶面下沉到与地面平时, 南北偏差10cm, 又将管南侧开挖到地面以下6m, 将管扶正。第4节管的下沉比较困难, 在余0.5m时管底开始出现涌土现象, 涌土从0.1m逐渐上升到1.0m。第4节管顶面下沉到与地面平时, 为了加快第4节管下沉, 将第5节管压上(17t), 并且用挖掘机助沉。最终第4节管顶面沉到地面以下1m时, 因为管外周围坍塌严重, 施工影响范围扩大, 造成附近学生宿舍楼散水出现裂缝, 停止下沉。井筒内补水, 浇筑水下混凝土封底。钻孔灌浆加固地基。

1.3 出现的问题

(1)施工时下沉困难。

(2)沉管下沉时易发生倾斜。

(3)在11.5m处提前出现粉细砂, 流沙涌入井内。沉管下沉速度缓慢, 但管外周围坍塌施工影响范围扩大, 造成附近学生宿舍楼散水出现裂缝。

2 采取的应对措施

(1)压重。先后采用0.8m3和1.5m3挖掘机利用抓斗配合压重促使沉井下沉。挖掘机的自重分别为20t、30t。能够作用于管顶的压力分别为11t、17t。

(2)多种纠偏措施。①先在下沉慢的一侧加快挖土速度, 效果不好。②改进开挖技术, 在下沉多的一侧多挖土,在下沉少的一侧压配重, 并用钢丝绳从横向给沉井一个水平拉力, 以纠正沉井倾斜。③局部压重;下沉慢的一侧局部开挖后, 再加压。

(3)井底隆起(流沙影响)停止施工, 井中回灌水, 平衡水压。

(4)混凝土封底, 计划中的干封底不能实现, 改用浇注水下混凝土封底, 底板也从0.3m加厚到0.5m。

(5)灌浆, 防止因地面沉降进一步发展而影