沉井的制作

沉井的制作

1. 制作顺序

场地整平→放线→挖土3~4m深→夯实基底→抄平放线验线→铺砂垫层→垫木或挖刃脚土模→安设刃脚铁件、绑钢筋→支刃脚、井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模→外围围槽灌砂→抽出垫木或拆砖座。

2. 地基处理和筑岛

在松软地基上进行沉井制作，应先对地基进行处理，以防止由于地基不均匀下沉引起井身裂缝。处理方法，一般采用砂、砂砾、碎石、灰土垫层，用打夯机夯实或机械碾压等措施使密实。

如沉井在浅水（水深小于5m ）地段下沉，可填筑人工岛制作沉井，岛面应高出施工期的最高水位0.5m 以上，四周留出护道，其宽度：当有围堰时，不得小于1.5m ；无围堰时，不得小于2.0m ，如图12-140所示。筑岛材料应用低压缩性的中砂、粗砂、砾石，不得用粘性土，细砂、淤泥、泥炭等，也不宜采用大块石、砾石。如水流速度超过表12-88所列数值时，须在边坡用草袋堆筑或用其他方法防护。当水深在1.5m ，流速在0.5m/s以内时，亦可直接用土填筑，而不用设置围堰。

3. 刃脚支设

沉井制作下部刃脚的支设，可视沉井重量、施工荷载和地基承载力等情况，采用垫架法、半垫架法、砖垫座或土底模。较大较重的沉井，在较软弱地基上制作，常采用垫架或半垫架法（图12-141）。垫架的作用是：（1）使地基均匀承受沉井重量，使其在混凝土浇筑过程中不会产生突然下沉，而使刃脚裂缝破坏其结构；（2）保持沉井位置不致倾斜，便于调整；（3）便于支撑和拆除模板。采用支垫架法施工，应计算一次浇筑高度，使其不超过地基地耐力。直径（或边长）在8m 以内的较轻沉井，当土质较好时，可采用砖垫座（图12-142），沿周长分成6~8段，中间留20mm 空隙，以便拆除；砖砌刃脚垫座砌筑应保证刃脚设计要求的刃脚踏面宽度，砖刃脚强度及底面宽度应能抵抗刃脚斜面混凝土的水平推力作用而保持稳定；砖模内壁应用1：3水泥砂浆抹平。重量较轻的小型沉井，土质好时，可采用砂垫层、灰土垫层或在地基中挖槽作成土模（图12-143），其内壁用1：3水泥砂浆抹平。

采用垫架（或半垫架）法，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺承垫木和垫架，垫木常用16cm ×22cm 枕木，垫架数量根据第一节沉井的重量和地基（或砂垫层）的容许承载力计算确定，间距一般为0.5~1.0m。垫架铺设应对称，一般先设8组定位垫架，每组由2~3个垫架组成, 矩形沉井常设4组定位垫架, 其位置在长边两端0.15L （L 为长边边长）, 在其中间支设一般垫架, 垫架应垂直井壁铺设。圆形沉井刃脚圆弧部分对准圆心铺设。在垫木上支设刃脚、井壁模板。铺设垫木应使顶面保持在同一平面上，用水准仪找平，使高差在10mm 以内，并在垫木间用砂填实，垫木中心线应与刃脚中心线重合；垫木埋深为其厚度的一半，在垫架内设排水沟。

当地基承载力较低，经计算垫架需用量较多，铺设过密时，应在垫木下设砂垫层加固，以减少垫架数量，将沉井的重量扩散岛更大面积上，避免制作中发生不均匀沉降，使易于找平，便于铺设垫木和抽除。

4.井壁制作

（1）制作方法

沉井制作方式一般有：

1）在修建构筑物地面上制作。适用于地下水位高和净空允许的情况；

2）人工筑岛制作。适于在浅水中制作；

3）在基坑中制作。适于地下水位低、净空不高的情况，可减少下沉深度、摩阻力及作业面高度。可根据不同的情况选用，使用较多的是在基坑中制作。

采取在基坑中制作，基坑应比沉井宽2~3m ，四周设排水沟、集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m ，挖出之土方在周围筑堤挡水，要求护堤宽不少于2m ，如图12-144。

按施工流程又有：一次制作一次下沉；分节制作，一次下沉；或分次制作，制作与下沉交替进行等方式。后者往返交替，较费工时，可根据不同情况和条件采用。通常如沉井过高，常常不够稳定，下沉时易倾斜，一般高度大于12m 时，宜分节制作；在沉井下沉过程中或在井筒下沉各个阶段间歇时间，继续加高井筒。

（2）模板支设

井壁模板采用钢组合式定型模板或木定型模板组装而成。采用木模时，外模靠混凝土一面刨光，涂脱模剂两度。沉井支模可先支井体内模，一次支到比施工缝略高100mm 处，竖缝处用90mm ×90mm 方木支撑在内部脚手架上，外模亦一次支到施工缝略高100mm 处，竖缝处亦用木方或脚手钢管杆以Ø16mm拉紧螺栓紧固（图12-145），间距600mm ，有防渗要求的，在螺栓中间设止水板。圆形沉井，每隔1.8m 设一道Ø20mm钢丝绳箍紧，同时再设适当斜支撑支顶于基坑壁及外部脚手架上，在外模每隔1.5m 水平方向设一300mm ×600mm 浇筑口，沿高度方向在距刃脚底部1.5m 处亦应设置一道。在上下节水平缝处设企口缝或钢板止水带。模板间缝隙刮腻子，模板与已浇筑混凝土接触处垫50mm 宽泡沫塑料带，防止漏浆。第一节沉井筒壁应按设计尺寸周边加大10~15mm，第二节相应缩小一些，以减少下沉摩阻力。当沉井内有隔墙与井壁同时浇筑时，隔墙比刃脚高，施工时需在隔墙下立排架或用砂堤支设底模（图12-146）。对高度15m 以上的大型沉井，亦可采用滑模方法制作。

（3）钢筋绑扎

沉井钢筋可用吊车垂直吊装就位，用人工绑扎，或在沉井近旁预先绑扎钢筋骨架或网片，用吊车进行大块安装（图12-147）。竖筋可一次绑好，水平筋分段绑扎，与前一节井壁连接处伸出的插筋采用焊接连接方法，接头错开1/4，以保证钢筋位置和保护层正确。内外钢筋之间要加设Ø14mm钢筋铁码，每1.5m 不少于一个。钢筋用挂线法控制垂直度，用水平仪测量并控制水平度，用木卡尺控制间距，用水泥砂浆垫块控制保护层。沉井内隔墙可采取与井壁同时浇筑或在井壁与内隔墙连接部位预留插筋，下沉完后，再施工隔墙。

（4）混凝土浇筑

沉井混凝土浇筑可采取以下几种方式：

1）沿沉井周围搭设脚手平台，用15m 皮带运输机将混凝土送到脚手平台上，用手推车沿沉井通过串桶分布均匀地浇筑；

2）用翻斗汽车运送混凝土，塔式或履带式起重机吊混凝土振动吊斗，通过漏斗、串桶沿井壁作均匀浇筑；

3）在沉井上部搭设脚手平台，用1t 机动翻斗车运送混凝土直接沿井壁均匀浇筑；

4）用混凝土运输搅拌车运送混凝土，混凝土泵车沿沉井周围进行分布均匀地浇筑，每层厚500mm 。

浇筑混凝土应注意以下事项：

1）应将沉井分成若干段同时对称均匀分层浇筑，每层厚30cm ，以避免造成地基不均匀下沉或产生倾斜；

2）混凝土应一次连续浇筑完成，第一节混凝土强度达到70%始可浇筑第二节；

3）井壁有抗渗要求时，上下节井壁的接缝应设置凸形水平缝，接缝处凿毛并冲洗处理后，再继续浇筑下一节，并在浇筑前先浇一层减半石子混凝土；

4）前一节下沉应为后一节混凝土浇筑工作预留0.5~1.0m高度，以便操作；

5）混凝土可采用自然养护。为加快拆模下沉，冬季可在混凝土中掺加抗冻早强剂或用防雨帆布悬挂于模板外侧，使之成密闭气罩，通蒸汽加热养护。

5. 制作质量要求

沉井外壁应平滑，砖石砌筑的沉井外表应抹一层水泥砂浆。制作允许偏差见表12-89。

沉井下沉方法

12-9-5-1下沉准备工作与验算

下沉前应进行结构外观检查；检查混凝土强度、抗渗等级并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数，作为判断每个阶段可否下沉、是否会出现突沉，以及确定下沉方法及采取措施的依据。当沉井高度不大时，应尽量采取一次制作下沉，以简化施工程序，缩短作业时间。当沉井高度和重量都大，重心高，如地基处理不好，操作控制不严，在下沉前很容易产生倾斜，故宜采取分节制作。每节制作高度的确定，应保证地基及其自身稳定好，并有适当重量使其顺利下沉，一般每节高度以7~8m为宜。

沉井下沉应具有一定强度，第一节混凝土或砌体砂浆达到设计强度的100%，其上各节达到70%以后，方可开始下沉。

沉井下沉必须克服井壁与土间的摩擦力和地层刃脚的反力，采取不排水下沉，尚应克服水的浮力。沉井制作在拟定高度后，下沉前，应验算下沉系数，可按下式验算（图12-148）：

Q-B Q-B

K= —— = ————————

T+R πD （H-2.5）f+R

式中 K ——下沉安全系数，一般应大于1.15；

Q ——沉井自重及附加荷重（kN ）；

B ——被井壁排出的水重（kN ），采取排水下沉时，B=0；

T ——沉井与土间的摩擦力（kN ）；

D ——沉井外径（m ）；

H ——沉井下沉高度（m ）；

R ——刃脚反力（kN ），如采取将刃脚底面及斜面的土方挖空，则R=0； f ——井壁与土的摩擦系数（即单位面积的摩擦力的平均值），可从表

12-90查得。当下沉范围内土层由不同土层构成时，其平均摩擦系

数由下式计算；

f 1n 1＋f 2n 2＋…＋f n n n

f ＝———————————

n 1＋n 2＋…＋n n

f 1、f 2…f n ——各层土与井壁的摩擦系数（kN ／m 2）

n 1、n 2…n n ——各层土的厚度（m ）。

沉井采取分节制作荷分节下沉时，其下沉系数亦应分段计算。下沉系数通常用1.15~1.25以上，以保证顺利下沉。当不能满足要求时，可采取在基坑中制作，减少下沉深度，或在井壁顶部堆放钢、铁、砂石等材料增加附加荷重；或在井壁与土壁间注入触变泥浆，以减少下沉的摩擦力等措施。当下沉系数较大，可沿井壁外周回填相应的土方，增大总摩擦力。

12-9-5-2 垫架、排架的拆除

垫架的拆除，对大型沉井混凝土应达到设计强度的100%，小型沉井达到70%始可拆除。抽除刃脚下的垫架（垫木或砖垫座）应分区、分组、依次、对称、同步地进行。抽除次序：圆形沉井为先抽一般承垫架，后拆除定位垫架：矩形沉井先抽内隔墙下垫架，再分组对称地抽除外墙两短边下的垫架，然后抽除长边下一般垫架，最后同时抽除定位垫架。抽除方法是将垫木底部的土挖去，利用绞磨或推土机，拖拉机将相对垫木抽出。每抽出一根垫木后，刃脚下应立即用砂、卵石或砾砂填实，在刃脚内外侧应填筑成适当高度的小土堤，并分层夯实使下沉重量传给垫层（图12-149）。抽除时要加强观测，注意下沉是否均匀，隔墙木排架拆除后的空穴部分用草袋装砂回填（图12-150）。

12-9-5-3 井壁孔洞处理

沉井壁中有时预留有与地下廊道、地沟、管道、进水窗等连接的孔洞，为避免下沉时泥土和地下水大量涌入井内，影响施工操作，另外，较大孔洞，还会造成沉井每边重量不等，影响重心偏移，易使沉井产生倾斜，在下沉前必须进行处理。对较大孔洞，可在制作时在洞口预埋铁框、螺栓，用钢板、方木封闭，中填与空洞混凝土重量相等的砂石或铁块配重（图12-151a 、b ）。对进水窗则采取一次做好，内侧用钢板封闭（图12-151c ）。沉井封底后拆除封闭钢板、挡木等。

2. 井点降水

在沉井外部周围设置轻型井点、喷射井点或深井井点以降低地下水位（图12-135a 、b 、d ），使井内保持挖干土。适于地质条件较差，有流砂发生的情况时使用。

3. 井点与明沟排水相结合的方法

在沉井外部周围设井点截水；部分潜水，在沉井内再辅以挖明沟、集水井设泵排水（图12-153c ）。

不排水下沉方法有：用抓斗在水中取土；用水力冲射器冲刷土；用空气吸泥机吸泥，或水中吸泥机抽吸水中泥土等。

12-9-5-5 下沉挖土方法

1. 排水下沉挖土方法

采用人工或风动工具，或在井内用小型反铲挖土机，在地面用抓斗挖土机分层开挖。挖土必须对称、均匀地进行，刃脚部位采用跳槽破土，使沉井均匀地下沉。挖土方法随土质情况而定。一般方法是：

（1）普通土层

在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.4~0.5m，沿刃脚周围保留0.5~1.5m土堤，然后在沿沉井壁，每2~3m一段向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5~10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉（图12-154），使不产生过大倾斜。本法可有效地提高工作效率。如下沉很少或不下沉，可再从中间向下挖0.4~0.5m，并继续按图12-154向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。当在数个井孔内挖土，为使其下沉均匀，孔格

内挖土高差不得超过1m 。刃脚下部土方应边挖边清理。对小型沉井，有流砂发生情况时，亦可采取先从刃脚挖起（图12-155），每层厚30cm ，下沉后再挖中间部分。

12-9-5-6 下沉注意事项

1. 沉井下沉位置的正确与否，其第一、二节要占70%，开始5m 以内，要特别注意保持平面位置与垂直度的正确，以免继续下沉时不易调整。

2. 为减少下沉的摩阻力和以后的清淤工作，最好在沉井的外壁随下沉随填砂的方法（图12-160），以减轻下沉困难。

3. 挖土应分层进行，防止锅底挖得太深，或刃脚挖土太快以防突沉伤人。再挖土时，刃脚处、隔墙下不准有人操作或穿行，以避免忍脚处切土过快伤人。

4. 在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm 或更薄一些，避免发生倾斜。在离设计标高20cm 左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。

5. 井下操作人员应戴安全帽、穿胶鞋、防水衣裤；应有备用电源；潜水泵应配装触电保安器。

12-9-6 测量控制与观测

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（图12-163），并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm ，或四面标高不一致时，即应纠正。沉井下沉的控制，系在井筒壁周围弹水平线，或在井外壁上两侧用白铅油画出标尺，用水平尺或水准仪来观测沉降。沉井下沉中应加强位置、垂直度和标高（沉降值）的观测，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，应及时通知值班队长，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。

12-9-7 沉井封底

当沉井下沉到距设计标高0.1m 时，应停止井内挖土和抽水，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，或经观测在8h 内累计下沉量不大于10mm 时，即可进行沉井封底。封底方法有以下两种：

1. 排水封底（即干封底）

方法是将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛，对井底进行修整使之成锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以卵石作成滤水暗沟，在中部设2~3个集水井，深1~2m，井间用盲沟相互连通，插入Ø600~800mm四周带孔眼的钢管或混凝土管，或钢筋笼外缠绕12号铁丝，间隙3~5mm，外包二层尼龙窗纱，四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，用潜水电泵排出（图12-164），保持地下水位低于基底面0.5m 以下。

封底一般铺一层150~500mm厚碎石或卵石层，再在其上浇一层厚约0.5~1.5m的混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定。达到50%设计强度后，在垫层上绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑上层底版混凝土。封底混凝土与老混凝土接触面应冲刷干净；浇筑应在整个沉井面积上分层、同时、不间断地进行，由四周向中央推进，每层厚30~50cm，并用振捣器捣实；当井内有隔墙时，应前后左右对称地逐孔浇筑。混凝土采用自然养护，养护期间应继续抽水。待底板混凝土强度达到70%后，对集水井逐个停止抽水，逐个

封堵。封堵方法是将滤水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭，上部用混凝土垫实捣平。