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沉井基础有哪些常见问题？

沉井,井壁,阻力沉井基础有哪些常见问题？

发布时间：2019-02-08加入收藏来源：互联网点击：

沉井基础有哪些常见问题？

回答于 2019-09-11 08:43:50

回答于 2019-09-11 08:43:50

沉井的由于其自身的整体刚度大、稳定性较好，井壁可以起到支护的作用而且施工工艺简单，造价相对低等优势，在城市建筑、市政、港口和水利等深基础或地下结构中发挥着重要的作用，尤其是在顶管工作井、盾构工作井和桥梁基础等地下工程中有着一定的优势和竞争力。

沉井在施工过程中存在的一些常见问题，沉井施工中常见的问题及处理措施如下：

1 、沉井下沉困难


沉井下沉困难本文指的是沉井下沉系数小于1.0，此时说明下沉过程中向下的主动下沉力小于沉井本身的阻力。沉井下沉困难这种情况在施工中还是比较常见的，一般来说在施工中可以采用触变泥浆、空气幕、桩基反压法、压重法等助沉法配合沉井下沉，施工中根据实际情况可选用一种或多种助沉措施。

1）采用触变泥浆助沉时，一般来说要求沉井的井壁预留外台阶，外台阶宽度常为100~200mm。触变泥浆物理力学指标可根据沉井下沉时所通过的不同土层按表1选用。在沉井下沉到设计标高后，可采用水泥浆或水泥砂浆来置换触变泥浆，在沉井使用过程中提供一定的摩阻力，防止沉井后期上浮。

表1 触变泥浆的物理力学性能指标

图2 触变泥浆助沉施工示意图

2）采用空气幕助沉时，在施工前应根据计算确定空压机和储气包的数量，在刃脚外踏面处应设置密封装置，同时设定空气幕压力值。在施工中应严格控制空气幕的助沉时间，一般不宜超过2h。

图3 空气幕助沉施工示意图

3）采用桩基反压法助沉时，可根据实际计算合理布置反压桩，同时保证反压桩的抗拔承载力应满足助沉反压力。一般反压桩可采用钻孔灌注桩，根据具体情况可采用桩侧后注浆或者桩端后注浆提高其抗拔承载力。

4）压重法助沉即是采用堆载重物的方法，在加重时应均匀对称加重。堆载施工时应确保下沉施工的空间及作业人员的安全。

对于采用桩基反压助沉及压重法助沉时，实质上都是在增加沉井下沉的主动力，图4显示的是这两种方法的施工示意图。

图4 桩基反压助沉及压重法助沉施工示意图

2 、沉井突沉

突沉也就是指的沉井在下沉阶段，沉井内不断大量出土，沉井仍旧不下沉，在某一时刻突然又急剧下沉的现象。突沉的时间一般都是极短的，也就几秒钟，沉井有可能下沉数米。

据统计的300多座沉井，约有7%左右的沉井发生过突沉现象，有一个沉井在下沉13m后，在其后的26m下沉过程中发生了9次突沉现象，有的沉井最大突沉量达到5.78m。从这些突沉的数据，不难看出，突沉现象的产生还是很多的，而且会产生巨大的安全隐患，不论是对人还是对周边环境的影响都是巨大的，这就要求施工时要避免突沉现象的产生。

首先要对产生的机理进行研究，从沉井的受力来看，主要是竖向力，主动下沉力如果小于下沉阻力，沉井就不会下沉。根据公式（1）沉井主动下沉力为沉井的自重Gk，阻力主要有浮力Fw，井壁的摩阻力Tf，刃脚踏面的阻力R1，隔墙的阻力R2。在大量出土的过程中，由于沉井没有下沉，水位没有变化，沉井的自重Gk，浮力Fw没有变化，刃脚踏面和隔墙的阻力在土方开挖的过程中在不断的减小，在刃脚踏面和隔墙底部土体掏空时变为0，此时沉井还没有下沉，通过公式可以看出，在下沉系数kst大于1的时候才会下沉，沉井没有下沉说明下沉系数小于1，通过公式可以看出来井壁摩阻力Tf急剧增大。

下沉系数计算公式：

图5 沉井下沉系数计算模示意图


在沉井下沉施工中，由于井体在缓慢下沉中，井壁的摩阻力属于滑动摩擦力，若摩阻力变大，说明此时的摩阻力已经转变为静摩擦力，一般来说静摩擦力都较滑动摩擦力大。

通过分析，我们说清楚了突沉的机理。如何解决这一突沉的现象其实也就非常简单了，也就是需要我们在沉井施工时避免出现静摩擦力或降低摩阻力。在施工时，可以采用触变泥浆套降低井壁的摩阻力，减少施工的停顿时间，避免井壁土体与井壁之间出现静摩擦力，还可以在沉井制作时设置井外壁台阶等等措施。其实了解了原理，我们可以采取多种多样的方式来解决这一措施，比如还可以增加井体的配重、增加锚桩施加反力等等措施。

3 、沉井倾斜

沉井下沉过程中，往往会有井体倾斜的现象出现，一般来说挖土不均匀、刃脚下土体软硬不均、刃脚底部出现局部障碍物、井外堆物或周边荷载不均匀等情况会导致沉井出现倾斜，此时应及时纠偏，调整沉井井壁四周的高差，保证高差在允许范围内，否则会出现难以纠偏情况或者事故的发生。

在下沉过程中，应加强下沉过程中的观测和资料分析，发现倾斜要及时纠正。在井内挖土时，保证均匀对称开挖，避免掏挖刃脚底部的土体。

施工过程中，若沉井发生倾斜，可采取井内偏出土或者井外射水等进行校正，施工示意图如图6所示。

（a）偏出土纠偏 （b）井外射水纠偏

图6 沉井倾斜纠偏施工示意图

4 、沉井出现流砂现象

在粉、细砂层中下沉的沉井经常会出现流砂[5]现象。沉井下沉过程中，井内的锅底开挖深度过大，井底以下土层为砂性且有承压水头，沉井此时又采用的是排水法下沉，此时底部的土体不能抵抗承压水头的压力，就会出现流砂的现象（如图7所示）。流砂现象可能导致沉井出现严重的倾斜，也可能出现严重的坍塌现象，有很大的安全隐患。

图7 流砂产生原理示意图

在施工时，可以通过采用排水法下沉，避免掏空刃脚下土体，防止大量流砂涌入，在锅底中间开挖，也不宜把锅底开挖较深。在穿越砂层时应快速，最好增加荷载，使得沉井刃脚切入土体，还可以通过降低地下水位的方法。采用不排水法下沉时，保持井内的水位高于井外水位，防止流砂的涌入。若条件允许，还可以通过地基处理，改变土体的特性，对粉细砂层进行加固，改变流砂产生的土体特性，从根本上处理这种现象的产生。

5、 沉井接高不稳定

沉井在制作时，由于制作高度及混凝土浇筑质量的影响，一般来说都需要进行接高。接高时，地基承载力不能承受上部荷载时会出现边接高边下沉的情况，此时对于混凝土的浇筑质量影响较大，由于浇筑不均匀还可能会引起沉井的倾斜[6]。

在接高前，可根据接高的高度对此时的地基承载力进行验算，验算时所取的地基承载力按照极限值取，若此时地基极限承载力可以满足接高的要求，认为接高是稳定的，不会给后续的施工带来影响。

6 、超沉

在沉井下沉到设计标高时，沉井的下沉还未完成，一般在观测8h的下沉量小于10mm时可以封底，但是到达设计标高时，观测沉井还在继续下沉，此时沉井就属于超沉了。超沉将会影响沉井的使用功能，不能满足设计要求，需要我们在施工时预防这一现象的产生。

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