CN115748786A - 顶管圆形沉井排水下沉施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，根据沉井直径、基坑尺寸，在沉井基坑外设置双排旋喷止水帷幕桩，隔断沉井外地下水；在沉井刃脚底设置3排旋喷止沉桩，刃脚以上为空桩，防止沉井超沉；在顶管预留洞口设置双排旋喷加固桩，防止预留洞口凿除后坍塌，减少沉井下沉的高度，干作业取土效率高。接高沉井下沉取土可在井内布置小型挖掘机、人工配合作业接高沉井下沉取土可在井内布置小型挖掘机、人工配合作业；沉井刃脚底布置三排旋喷止沉桩，顶管预留洞口布置双排旋喷加固桩，井内泄水孔辅助排水，将沉井止沉、预留管道洞口处理工序前置，施工成本低，沉井下沉精度高，工期短。

Description

顶管圆形沉井排水下沉施工方法

技术领域

本发明涉及市政顶管沉井施工技术领域，尤其是涉及一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法。

背景技术

目前城区市政给排水管道、提水泵站改建管道施工中，管道面临穿越既有建筑物、既有道路、沼泽等不利环境，大多数情况下采用顶管沉井施工方法。

城区沉井工作面有限，环保要求高，不排水下沉泥水污染大，处置困难。排水下沉时，沉井制作质量、下沉工效、下沉精度制约顶管施工。尤其在临河、地下水分布广的区域，单一的集水井排水或井点降水难以起到效果。需要一种顶管沉井排水下沉时排水效果好、施工效率高、成本低、质量可靠的施工方法。

中国专利CN 111335319 A《高压旋喷桩止水帷幕沉井施工方法》，在沉井范围四周及内部布置满堂高压旋喷桩，对地基起到加固、隔水作用，采用倒挂井施工沉井护壁，施工成本高，井内土壤被加固后取土效率低，倒挂沉井施工质量差，只适用于短直径、深度小的沉井施工。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，解决传统高压旋喷桩止水帷幕沉井施工成本高、效率低、沉井下沉质量差、后续预留管道洞口不稳定等技术问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，施工方法包括：

S1、整平压实场地，视情况填筑打桩平台，满足旋喷桩机作业要求；

S2、根据沉井直径、基坑尺寸，在沉井基坑外设置外圈止水帷幕，外圈止水帷幕为双排旋喷止水帷幕桩，隔断沉井外地下水；

在沉井刃脚底设置3-4排刃脚旋喷桩，刃脚旋喷桩以上为空桩，防止沉井超沉；

在顶管预留洞口设置双排旋喷加固桩，防止预留洞口凿除后坍塌；

S3、减少沉井下沉的高度，开挖沉井基坑，进行首节沉井制作；同时，在沉井井筒中心设置1-3水管道，降低井筒内地下水位；

S4、长臂挖机井内取土，首节沉井下次到位，一次进行后续沉井接高、下沉施工；

井内土壤为原状土，干作业取土效率高；

接高沉井下沉取土可在井内布置小型挖掘机、人工配合作业；

S5、沉井刃脚底止沉桩有效防止沉井超沉、倾斜，沉井排水终沉精度高，沉井终沉到位，检查无误进行干封底、沉井底板施工；

S6、顶管预留洞口凿除口，提前设置的洞口双排旋喷加固桩可有效避免洞口坍塌，缩短洞口加固处理时间，快速开展顶管施工。

步骤S1- S2的具体施工方法包括：

A1、钻机就位，钻机主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆，造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直，钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5～1.0m；

孔深达到设计深度后，进行孔内测斜，孔深小于30m时，孔斜率不大于0.5%。钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，孔深大于20m时，进行孔内测斜；

A2、钻孔合格后，进行高压喷射注浆，先利用搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液；

A3、高压喷射注浆法为自下而上连续作业，喷头可分单嘴、双嘴和多嘴；注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，喷射注浆，喷送符合设计要求的浆液，浆液返出孔口正常后，开始提升；浆液流量大于30L/min，旋喷提升速度10～25cm/min；

A4、在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施；

A5、每一孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止，终喷后，做好充填回灌工作，完成后清洗灌浆泵和输浆管路。

步骤S3- S4的具体施工方法包括：

B1、按照设计图纸及控制导线，用全站仪定出沉井的中心位置，然后按沉井平面尺寸定出沉井刃脚位置及开挖范围；

B2、基坑土方首先用挖掘机开挖，接近开挖标高后采用人工开挖，自卸车运土，人工清底、整平，其平面半径尺寸比筒壁外径侧大1 -3m，沉井基坑开挖坡度为1:1.05；

B3、基坑开挖成型后放线测出沉井中心点，以及刃脚的范围，对沉井刃脚基础进行加固处理，沿刃脚轴线四周开挖换填厚的中粗砂垫层，刃脚下布设枕木，在枕木空隙填充砂并夯实后，浇注素混凝土砼垫层；

B4、刃脚模板采用砖模补砌，底模和斜面部分可采用填补砖模，填补砖模；每隔适当距离砌成垂直缝，填补砖模表面可采用水泥砂浆抹面，并应涂一层隔离剂；

B5、在井基础内的垫层之上搭设脚手架，在井内搭设模板，模板内部绑扎钢筋，再对模板内部进行浇筑形成沉井井壁，沉井分为两次制作两次下沉，两次下沉皆采用排水下沉工艺；

B6、沉井井壁砼强度达到设计强度的95%时，拆除刃脚填补砖模及垫木，抽除刃脚填补砖模之前，对填补砖模分组编号，从沉井平面上相互垂直的两条轴线等距离开始，同时分组，依次、对称向轴线方向拆除砖模；

B7、填补砖模拆除后抽枕木：由于沉井质量较大，为防止沉井出现下沉不匀产生倾斜，抽枕木应“对称进行，分组抽出，依次进行”；

首先对枕木进行编号，按沉井轴线定出四个方位点，以方位点为中心和对称的方位点同时抽取枕木；

抽出的枕木及时用砂回填，以防止突沉，抽取时每间隔一个枕木抽出一个，依次进行，直至将枕木完全抽出，及时用砂回填；

B8、使用长臂挖机进行沉井取土作业，取土时先在中间形成锅底，再逐步环形向四周扩散取土，脚部位应保持1-3m以上的土堤，以免引起井外的土塌入井内；

算第一次取土下沉不需要掏空刃脚下土体，在接近标高时，需尽量避免井底形成锅盖，产生不可控突沉；

第一次取土下沉后，需及时对沉井刃脚下土体进行注浆加固，且同时需向井内回填一定高度的土体。

步骤S5的具体施工方法包括：

C1、当沉井下沉至距设计底标高时，观测在8-10天内累计下沉量不大于10-15mm时，可进行沉井封底，沉井封底步骤为：先清基，再封底砼施工；

清基：清基采用射水、吸泥交替进行。清底工作全部采用空气吸泥机吸泥，封底前用大石块将刃脚下垫实；

封底砼施工：封底混凝土浇筑前首先在井底抛填片、块石进行压底，然后再填一层碎石砂垫层，施工时砼浇筑由中间向四周进行，并采用振动器振捣密实；

C2、封底砼有一定强度后，抽干井内的水，清除砼顶面的浮渣，凿除砼面层，直至良好的、符合要求的砼面，凿出的封底砼顶面必须低于底板底标高，清洗干净后，再在其上绑扎钢筋、浇注底板砼

优选方案中，沉井下沉倾斜处理方法包括：纠偏时在倾斜的相反一侧刃脚端向倾斜端偏除土，递减挖土深度逐渐开挖，或者在刃脚处加垫木稳固，调整沉井的水平垂直度；

处理沉井水平位移过大处理方法包括：有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚出中心线与设计中心位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正，在纠偏时应加强观测。

优选方案中，沉井位置扭转的处理方法包括：在两对角偏除土，在另两对角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置。

沉井突沉的处理方法包括：发生突沉，在刃脚斜面回填土进行控制。

本发明提供了一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，通过在沉井基坑外侧布置双排旋喷止水帷幕桩，沉井刃脚底布置三排旋喷止沉桩，顶管预留洞口布置双排旋喷加固桩，井内泄水孔辅助排水，将沉井止沉、预留管道洞口处理工序前置，施工成本低，沉井下沉精度高，工期短。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1是本发明顶管圆形沉井排水下沉旋喷桩平面布置图；

图2是本发明高压旋喷桩施工工艺流程图；

图3是本发明井内制作示意图；

图4是本发明井内降水、首节沉井制作示意图；

图5是本发明刃脚底部填充示意图；

图6是本发明刃脚底部填补砖模结构图；

图7是本发明顶管圆形沉井排水接高下沉示意图；

图8是本发明沉井取土顺序图；

图9是本发明顶管圆形沉井排水下沉终沉示意图；

图10是本发明沉井施工工艺流程图；

图11是本发明沉井第一次下沉流程图；

图12是本发明沉井第二次下沉流程图；

图中：外圈止水帷幕1；刃脚旋喷桩2；旋喷加固桩3；排水管道4；沉井5；长臂挖机6；砼垫层7；中粗砂垫层8；模板9；填补砖模10；枕木11；第一填充层12；第二填充层13；底板14。

具体实施方式

实施例1

如图1~12所示， 一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，施工方法包括：S1、整平压实场地，视情况填筑打桩平台，满足旋喷桩机作业要求；

S2、根据沉井直径、基坑尺寸，在沉井基坑外设置外圈止水帷幕1，外圈止水帷幕1为双排旋喷止水帷幕桩，隔断沉井外地下水；

在沉井刃脚底设置3-4排刃脚旋喷桩2，刃脚旋喷桩2以上为空桩，防止沉井超沉；

在顶管预留洞口设置双排旋喷加固桩3，防止预留洞口凿除后坍塌；

S3、减少沉井下沉的高度，开挖沉井基坑，进行首节沉井制作；同时，在沉井井筒中心设置1-3水管道4，降低井筒内地下水位；

S4、长臂挖机6井内取土，首节沉井5下次到位，一次进行后续沉井接高、下沉施工；

井内土壤为原状土，干作业取土效率高；

接高沉井下沉取土可在井内布置小型挖掘机、人工配合作业；

S5、沉井刃脚底止沉桩有效防止沉井超沉、倾斜，沉井排水终沉精度高，沉井终沉到位，检查无误进行干封底、沉井底板施工；

S6、顶管预留洞口凿除口，提前设置的洞口双排旋喷加固桩可有效避免洞口坍塌，缩短洞口加固处理时间，快速开展顶管施工。

第一步：根据现场情况，整平场地，打桩平台利用红土碎石分层填筑夯实，填筑范围为旋喷桩止水帷幕外扩1.5m，填筑厚度为1m，满足旋喷桩机作业要求。

第二步：沉井旋喷止水帷幕桩设置双排，桩间咬合200mm，从井壁偏差往外1.8m，成桩直径0.5m，旋喷桩底部标高超过沉井刃脚底7m，顶标高与地面标高齐平。沉井刃脚旋喷桩止沉桩设置三排，桩间咬合200mm，成桩直径0.5m，处理范围为沉井刃脚底以下7m。顶管预留洞口旋喷加固桩设置双排，桩间咬合200mm，成桩直径0.5m，加固范围：平面超出管道外0.8m，竖向超出管道外1m。旋喷桩采用单重管法，下喷射管过程中边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，下钻速度约1m/min。下至设计深度，旋转提升喷射水泥浆搅拌，提升速度10～20cm/min，高压压力25～35Mpa，旋转速度20r/min，浆液流量大于30L/min。

第三步：为减少沉井下沉的高度，加快施工进度，在沉井制作前首先将沉井施工基面由地面下降1.2m，基坑边坡底距沉井外壁0.5m，放坡坡度为1：1。基坑土方首先用挖掘机开挖，自卸车运土，然后用人工开挖清底、整平。沉井基坑开挖后，依次进行首节沉井钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇筑施工。

同时，在沉井井筒中心设置1处泄水孔，孔径Φ460mm，全孔下入Φ325mm钢筛管，孔深超过沉井刃脚底2m；钢筛管分节制作、下放，每节高度与沉井分节高度一致，每节沉井下沉前将井筒内部地下水位降至开挖基底以下0.5m，然后拆除该节钢筛管，确保沉井取土干作业。

第四步：小型挖机配合长臂挖机井内取土，挖土施工从沉井中心分层、均匀、对称的开始进行，使沉井能均匀的下沉。每层挖土厚度40～60cm。沿刃脚周围保留50～100cm土体，首节沉井下次到位，依次进行后续沉井接高、下沉施工。

第五步：当刃脚距离设计标高2m时，下沉速度逐渐改慢，挖土层高度差控制在50cm以内，并当沉井接近于刃脚设计标高时，前置施工完毕的沉井刃脚旋喷止沉桩可有效防止沉井超沉或倾斜，同时起到二次止水帷幕作用。

沉井终沉到位，检查无误进行干封底施工，由下而上进行封底施工。首先在井底抛填片块石进行压底，然后再填一层碎石砂垫层，找平压实后浇筑C20混凝土封底垫层。最后绑扎沉井底板钢筋，然后浇筑底板混凝土。

第六步：沉井底板混凝土强度满足设计要求后，凿除顶管预留洞口，前置施工的洞口双排旋喷加固桩可有效避免洞口坍塌，防止井外泥沙涌入井内，快速开展顶管施工，减少工序衔接时间。

实施例2

结合实施例1进一步说明，如图1-12所示结构，钻机就位，钻机主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆，造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直，钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5～1.0m；

孔深达到设计深度后，进行孔内测斜，孔深小于30m时，孔斜率不大于0.5%。钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，孔深大于20m时，进行孔内测斜；

钻孔合格后，进行高压喷射注浆，先利用搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液；

高压喷射注浆法为自下而上连续作业，喷头可分单嘴、双嘴和多嘴；注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，喷射注浆，喷送符合设计要求的浆液，浆液返出孔口正常后，开始提升；浆液流量大于30L/min，旋喷提升速度10～25cm/min；

在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施；

每一孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止，终喷后，做好充填回灌工作，完成后清洗灌浆泵和输浆管路。

按照设计图纸及控制导线，用全站仪定出沉井的中心位置，然后按沉井平面尺寸定出沉井刃脚位置及开挖范围；

基坑土方首先用挖掘机开挖，接近开挖标高后采用人工开挖，自卸车运土，人工清底、整平，其平面半径尺寸比筒壁外径侧大1 -3m，沉井基坑开挖坡度为1:1.05；

基坑开挖成型后放线测出沉井中心点，以及刃脚的范围，对沉井刃脚基础进行加固处理，沿刃脚轴线四周开挖换填厚的中粗砂垫层8，刃脚下布设枕木11，在枕木11空隙填充砂并夯实后，浇注素混凝土砼垫层7；

刃脚模板采用砖模补砌，底模和斜面部分可采用填补砖模10，填补砖模10；每隔适当距离砌成垂直缝，填补砖模10表面可采用水泥砂浆抹面，并应涂一层隔离剂；

在井基础内的垫层之上搭设脚手架，在井内搭设模板，模板内部绑扎钢筋，再对模板内部进行浇筑形成沉井5井壁，沉井分为两次制作两次下沉，两次下沉皆采用排水下沉工艺；

沉井5井壁砼强度达到设计强度的95%时，拆除刃脚填补砖模10及垫木，抽除刃脚填补砖模10之前，对填补砖模10分组编号，从沉井平面上相互垂直的两条轴线等距离开始，同时分组，依次、对称向轴线方向拆除砖模；

填补砖模10拆除后抽枕木：由于沉井质量较大，为防止沉井出现下沉不匀产生倾斜，抽枕木应“对称进行，分组抽出，依次进行”；

首先对枕木11进行编号，按沉井轴线定出四个方位点，以方位点为中心和对称的方位点同时抽取枕木11；

抽出的枕木11及时用砂回填，以防止突沉，抽取时每间隔一个枕木11抽出一个，依次进行，直至将枕木11完全抽出，及时用砂回填；

使用长臂挖机进行沉井取土作业，取土时先在中间形成锅底，再逐步环形向四周扩散取土，脚部位应保持1-3m以上的土堤，以免引起井外的土塌入井内；

算第一次取土下沉不需要掏空刃脚下土体，在接近标高时，需尽量避免井底形成锅盖，产生不可控突沉；

第一次取土下沉后，需及时对沉井刃脚下土体进行注浆加固，且同时需向井内回填一定高度的土体。

当沉井下沉至距设计底标高时，观测在8-10天内累计下沉量不大于10-15mm时，可进行沉井封底，沉井封底步骤为：先清基，再封底砼施工；

清基：清基采用射水、吸泥交替进行。清底工作全部采用空气吸泥机吸泥，封底前用大石块将刃脚下垫实；

封底砼施工：封底混凝土浇筑前首先在井底抛填片、块石进行压底，然后再填一层碎石砂垫层，施工时砼浇筑由中间向四周进行，并采用振动器振捣密实；

封底砼有一定强度后，抽干井内的水，清除砼顶面的浮渣，凿除砼面层，直至良好的、符合要求的砼面，凿出的封底砼顶面必须低于底板底标高，清洗干净后，再在其上绑扎钢筋、浇注底板砼

优选方案中，沉井5下沉倾斜处理方法包括：纠偏时在倾斜的相反一侧刃脚端向倾斜端偏除土，递减挖土深度逐渐开挖，或者在刃脚处加垫木稳固，调整沉井的水平垂直度；

处理沉井水平位移过大处理方法包括：有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚出中心线与设计中心位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正，在纠偏时应加强观测。

优选方案中，沉井位置扭转的处理方法包括：在两对角偏除土，在另两对角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置；

沉井突沉的处理方法包括：发生突沉，在刃脚斜面回填土进行控制。

实施例3

结合实施例1-2进一步说明，如图1-12所示结构，钻机就位，钻机主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻机要垫平稳牢固。钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆。施工场地勘察资料不详时，每间隔20m布置一先导孔，查看终孔时地层变化。造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直。钻进过程中随时注意地层变化，对孔深、塌孔、漏浆等情况，要详细记录。

钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5～1.0m，以满足少量岩粉沉淀和喷嘴前端距离。终孔后将孔内残留岩芯和岩粉捞取置换干净。孔深达到设计深度后，进行孔内测斜，孔深小于30m时，孔斜率不大于0.5%。钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，孔深大于20m时，进行孔内测斜。

钻孔经验收合格后，方可进行高压喷射注浆，下喷射管前检查以下事项：测量喷射管长度，测量喷嘴中心线是否与喷射管方向箭一致，喷射管应标识尺度。将喷头置于高压水泵附近，试压管路应小于20m，试喷调为设计喷射压力。 施工时下喷射管前进行地面浆液试喷，即设计喷射压力＋管路压力。设计喷射压力＋管路压力为施工用的标准喷射压力，更换喷嘴时重新调试。摆喷施工下喷射管前，应进行地面试喷并调准喷射方向和摆动角度。在下喷射管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，可边射水、边插管，水压力一般不超过1MPa，若压力过高，则易将孔壁射塌。

搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液。保证高压喷射注浆连续供浆需量。高压旋喷桩施工有大部分需在冬季施工，要注意高压喷射注浆管路的防寒保暖工作，在浆液使用前，检查输浆管路和压力表，保证浆液顺利通过输浆管路喷入地层。

高压喷射注浆法为自下而上连续作业。喷头可分单嘴、双嘴和多嘴。当注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，即可喷射注浆。开喷送入符合设计要求的浆液，待浆液返出孔口正常后，开始提升。浆液流量大于30L/min，旋喷提升速度10～25cm/min。高压喷射注浆喷射过程中出现压力突降或骤增，必须查明原因，及时处理。喷射过程中拆卸喷射管时，应进行下落搭接复喷，搭接长度不小于0.2m。喷射过程中因故中断后，恢复喷射时，应进行复喷，搭接长度不小于0.5m。喷射中断超过浆液初凝时间，应进行扫孔，恢复喷射时，复喷搭接长度不小于1m。喷射过程中孔内漏浆，停止提升，直至不漏浆为止，继续提升。喷射过程中孔内严重漏浆，停止喷射，提出喷射管，采取堵漏措施。

在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆（内有土粒、水及浆液）量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施。流量不变而压力突然下降时，应检查部位的泄漏情况，必要时拔出注浆管，检查其封密性能。出现不冒浆或断续冒浆时，若系土质松软则视为正常现象，可适当进行复喷；如系附近有空洞、暗道，则应不提升注浆管，继续注浆直至冒浆为止，或拔出注浆管待浆液凝固后，重新注浆直至冒浆为止，必要时采用速凝浆液，便于浆液在注浆管附近凝固。减少冒浆的措施：冒浆量过大的主要原因，一般是有效喷射范围与注浆不相适应，注浆量大大超过旋喷固结所需的浆量所致。

每一孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止。终喷后，充填灌浆是一项非常重要的工作，回灌的好与差将直接影响工程的质量，必须做好充填回灌工作。

每一孔的高压喷射注浆完成后，应及时清洗灌浆泵和输浆管路，防止清洗不及时不彻底导致浆液在输浆管路中沉淀结块，堵塞输浆管路和喷嘴，影响下一孔的施工。

本沉井钢筋混凝土筒壁重量大，因此必须对沉井刃脚基础进行加固处理。加固方法为：制作刃脚前，沿刃脚轴线四周开挖换填2.00m宽、0.8m厚的砂垫层。砂垫层应分层压实，压实系数不小于0.95，采用Mx≥2.70mm中粗砂，用平板振捣器分层浇水、振捣密实，分层厚度为20cm，控制r≥1.56t/m3。刃脚下布设20×20×150cm的承垫木，每块垫木间距40cm布置。在垫木空隙填充砂并夯实后，浇注10cm厚的C20素混凝土垫层。

沉井制作首先需要搭设脚手架，脚手架采用φ48钢管扣件结式结构，外脚手架立杆须座落在井基础内的垫层之上，立杆下端应设置靴脚或铺垫木板，扩大在基础上的受力面积，立杆间距为1m。为确保外脚手架整体稳定，在沿井壁2m左右长度内设置斜撑，脚手架上端用连杆与内脚手架牵牢，间距为2米。

内脚手架搭设时将利用刃脚凸口增设木平台，使内脚手架与地基脱离，防止浇注砼时因沉井沉降而破坏支架，脚手管水平层间距为1.5m，剪刀撑密度为立杆的四分之一，脚手架在转角处必须连接成整体，沉井外脚手与内脚手在最高处也要连接成整体，沉井壁与脚手管之间距离超过60cm以上时要设立安全网。

下沉前准备

当井壁砼强度达到设计强度的95%时，方可拆除刃脚模板及垫木。

抽除刃脚砖模之前，对砖模分组编号，从沉井平面上相互垂直的两条轴线等距离开始，同时分组，依次、对称向轴线方向拆除砖模：拆除须专人统一指挥，各组进行一致，连续作业直至拆除完毕。

砖模拆除后抽枕木。由于沉井质量较大，为防止沉井出现下沉不匀产生倾斜，抽枕木应“对称进行，分组抽出，依次进行”，即首先对枕木进行编号，按沉井轴线定出四个方位点，以方位点为中心和对称的方位点同时抽取枕木。抽出的枕木及时用砂回填，以防止突沉。抽取时每间隔一个枕木抽出一个，依次进行，直至将枕木完全抽出，及时用砂回填。

下沉前，先在井壁上对称弹出4条垂线，并沿四条垂线绘制出水平测量标尺。在垂线的顶端悬挂垂球，并在刃脚处设标盘，以观察沉井下沉时的倾度。

沉井下沉前，应先用砖墙将沉井预留洞口封堵。各节砼强度≥95%方可下沉。

取土顺序

使用长臂挖机进行沉井取土作业，取土时先在中间形成锅底，再逐步环形向四周扩散取土，如图8螺旋线所示。刃脚部位应保持1m以上的土堤，以免引起井外的土塌入井内。特别应注意冲沉时的速度和偏斜。现场所有挖出的土方直接外运，每个沉井配2辆运输车。

第一次下沉取土：经计算第一次取土下沉不需要掏空刃脚下土体，在接近标高时，需尽量避免井底形成锅盖，产生不可控突沉。

第二次下沉取土：根据计算，为避免井壁接高时，沉井下沉，在第一次取土下沉后，需及时对沉井刃脚下土体进行注浆加固，且同时需向井内回填一定高度的土体，土体回填的高度也见表4.5.7-1，沉井内回填土体压实后方可进行井壁接高作业。

当沉井下沉至距设计底标高10cm时，或经观测在8天内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底，本工程沉井封底采用干封底工艺。

清基：清基采用射水、吸泥交替进行。清底工作全部采用空气吸泥机吸泥。封底前用大石块将刃脚下垫实。保证沉井内的地下水位低于基底面0.5m左右。

封底砼施工： 8h累计沉降量不大于10mm时方可进行沉井封底。沉井封底混凝土为C20，厚度1.3m。本工程采用一次封底，在进行封底混凝土浇筑前首先在井底抛填片、块石进行压底，然后再填一层碎石砂垫层。施工时砼浇筑由中间向四周进行，并采用振动器振捣密实。

封底砼有一定强度后，抽干井内的水，清除砼顶面的浮渣，凿除砼面层，直至良好的、符合要求的砼面，凿出的封底砼顶面必须低于底板底标高。清洗干净后，再在其上绑扎钢筋、浇注底板砼。

实施例3

结合实施例1-3进一步说明，如图1-12所示结构，沉井下沉过程特殊情况处理

倾斜处理

沉井下沉要求倾斜在1/100以内，为达到这一目的，沉井下沉过程中加强监测，勤测勤纠。挖土下沉均匀进行，避免倾斜发生，严格控制倾斜度在1/100以内。

纠偏时在倾斜的相反一侧刃脚端向倾斜端偏除土，递减挖土深度逐渐开挖，或者在刃脚处加垫木稳固，调整沉井的水平垂直度。

水平位移过大的处理

沉井下沉完毕，要求水平位移≤100mm，水平位移过大就要纠偏。要注意的是：沉井倾斜调整和位移纠偏，需在沉井终沉标高1.0m之前必须完成。

处理沉井水平位移过大应以预防为主，在下沉时应使沉井均匀下沉，既挖土时分层对称取土严禁在一侧单侧大挖特挖。

如果出现水平位移过大的情况，有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚出中心线与设计中心位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正。在纠偏时应加强观测。

沉井位置扭转的纠正

在两对角偏除土，在另两对角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置。

沉井突沉的处理

沉井应该正常速度下沉，不要过快也不要过慢，突沉产生的原因主要是由以下几点：挖土过快、地质骤变、或下雨井积水过多。发生突沉不仅会使井壁受力不均造成开裂破坏，还可能会造成安全事故。预防措施是：施工当中加强监测土层情况，做到心中有数，其次控制挖土速度，再有准备好备用水泵，及时排除井内积水。一旦发生突沉，在刃脚斜面回填土进行控制。

沉井不沉或超沉的处理

当沉井下沉不顺时要及时了解地质情况，如地质无异常情况可考虑在沉井上压载，也可在沉井外用膨润土冲刷，减少井壁阻力。

当沉井下沉有超过设计标高的趋势时，为防止超沉，须在刃脚下垫块和在刃脚斜面下回填砂砾等措施以制止下沉。

遇障碍物的处理

沉井下沉发现障碍物，应立即停止下沉，根据障碍物的性质、大小、位置等情况决定处理办法。刃脚下如遇较小的孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石，可用风动工具破成小块后取出。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，其特征是：施工方法包括：

S1、整平压实场地，视情况填筑打桩平台，满足旋喷桩机作业要求；

S2、根据沉井直径、基坑尺寸，在沉井基坑外设置外圈止水帷幕（1），外圈止水帷幕（1）为双排旋喷止水帷幕桩，隔断沉井外地下水；

在沉井刃脚底设置3-4排刃脚旋喷桩（2），刃脚旋喷桩（2）以上为空桩，防止沉井超沉；

在顶管预留洞口设置双排旋喷加固桩（3），防止预留洞口凿除后坍塌；

S3、减少沉井下沉的高度，开挖沉井基坑，进行首节沉井制作；同时，在沉井井筒中心设置1-3水管道（4），降低井筒内地下水位；

S4、长臂挖机（6）井内取土，首节沉井（5）下次到位，一次进行后续沉井接高、下沉施工；

井内土壤为原状土，干作业取土效率高；

接高沉井下沉取土可在井内布置小型挖掘机、人工配合作业；

S5、沉井刃脚底止沉桩有效防止沉井超沉、倾斜，沉井排水终沉精度高，沉井终沉到位，检查无误进行干封底、沉井底板施工；

S6、顶管预留洞口凿除口，提前设置的洞口双排旋喷加固桩可有效避免洞口坍塌，缩短洞口加固处理时间，快速开展顶管施工。

2.根据权利要求1所述一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，其特征是：步骤S1- S2的具体施工方法包括：

A1、钻机就位，钻机主钻杆对准孔位，用水平尺测量机体水平、立轴垂直，钻孔口径应大于喷射管外径20～50mm，以保证喷射时正常返浆、冒浆，造孔每钻进5m用水平尺测量机身水平和立轴垂直1次，以保证钻孔垂直，钻孔终孔深度应大于开喷深度0.5～1.0m；

孔深达到设计深度后，进行孔内测斜，孔深小于30m时，孔斜率不大于0.5%；

钻孔终孔时测量钻杆钻具长度，孔深大于20m时，进行孔内测斜；

A2、钻孔合格后，进行高压喷射注浆，先利用搅拌机的转速和拌和能力应分别与所搅拌浆液类型和灌浆泵的排浆量相适应，并应能保证均匀、连续地拌制浆液；

A3、高压喷射注浆法为自下而上连续作业，喷头可分单嘴、双嘴和多嘴；注浆管下至设计深度，喷嘴达到设计标高，喷射注浆，喷送符合设计要求的浆液，浆液返出孔口正常后，开始提升；浆液流量大于30L/min，旋喷提升速度10～25cm/min；

A4、在旋喷过程中，往往有一定数量的土颗粒，随着一部分浆液沿着注浆管管壁冒出地面，通过对冒浆的观察，可以及时了解土层状况，判断旋喷的大致效果和断定参数合理性等，根据经验，冒浆量小于注浆量20%为正常现象，超过20%或完全不冒浆时，应查明原因及时采取相应措施；

A5、每一孔的高压喷射注浆完成后，孔内的水泥浆很快会产生析水沉淀，应及时向孔内充填灌浆，直到饱满，孔口浆面不再下沉为止，终喷后，做好充填回灌工作，完成后清洗灌浆泵和输浆管路。

3.根据权利要求1所述一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，其特征是：步骤S3- S4的具体施工方法包括：

B1、按照设计图纸及控制导线，用全站仪定出沉井的中心位置，然后按沉井平面尺寸定出沉井刃脚位置及开挖范围；

B2、基坑土方首先用挖掘机开挖，接近开挖标高后采用人工开挖，自卸车运土，人工清底、整平，其平面半径尺寸比筒壁外径侧大1 -3m，沉井基坑开挖坡度为1:1.05；

B3、基坑开挖成型后放线测出沉井中心点，以及刃脚的范围，对沉井刃脚基础进行加固处理，沿刃脚轴线四周开挖换填厚的中粗砂垫层（8），刃脚下布设枕木（11），在枕木（11）空隙填充砂并夯实后，浇注素混凝土砼垫层（7）；

B4、刃脚模板采用砖模补砌，底模和斜面部分可采用填补砖模（10），填补砖模（10）；每隔适当距离砌成垂直缝，填补砖模（10）表面可采用水泥砂浆抹面，并应涂一层隔离剂；

B5、在井基础内的垫层之上搭设脚手架，在井内搭设模板，模板内部绑扎钢筋，再对模板内部进行浇筑形成沉井（5）井壁，沉井分为两次制作两次下沉，两次下沉皆采用排水下沉工艺；

B6、沉井（5）井壁砼强度达到设计强度的95%时，拆除刃脚填补砖模（10）及垫木，抽除刃脚填补砖模（10）之前，对填补砖模（10）分组编号，从沉井平面上相互垂直的两条轴线等距离开始，同时分组，依次、对称向轴线方向拆除砖模；

B7、填补砖模（10）拆除后抽枕木：由于沉井质量较大，为防止沉井出现下沉不匀产生倾斜，抽枕木应“对称进行，分组抽出，依次进行”；

首先对枕木（11）进行编号，按沉井轴线定出四个方位点，以方位点为中心和对称的方位点同时抽取枕木（11）；

抽出的枕木（11）及时用砂回填，以防止突沉，抽取时每间隔一个枕木（11）抽出一个，依次进行，直至将枕木（11）完全抽出，及时用砂回填；

B8、使用长臂挖机进行沉井取土作业，取土时先在中间形成锅底，再逐步环形向四周扩散取土，脚部位应保持1-3m以上的土堤，以免引起井外的土塌入井内；

算第一次取土下沉不需要掏空刃脚下土体，在接近标高时，需尽量避免井底形成锅盖，产生不可控突沉；

第一次取土下沉后，需及时对沉井刃脚下土体进行注浆加固，且同时需向井内回填一定高度的土体。

4.根据权利要求1所述一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，其特征是：步骤S5的具体施工方法包括：

C1、当沉井下沉至距设计底标高时，观测在8-10天内累计下沉量不大于10-15mm时，可进行沉井封底，沉井封底步骤为：先清基，再封底砼施工；

清基：清基采用射水、吸泥交替进行；

清底工作全部采用空气吸泥机吸泥，封底前用大石块将刃脚下垫实；

封底砼施工：封底混凝土浇筑前首先在井底抛填片、块石进行压底，然后再填一层碎石砂垫层，施工时砼浇筑由中间向四周进行，并采用振动器振捣密实；

C2、封底砼有一定强度后，抽干井内的水，清除砼顶面的浮渣，凿除砼面层，直至良好的、符合要求的砼面，凿出的封底砼顶面必须低于底板底标高，清洗干净后，再在其上绑扎钢筋、浇注底板砼。

5.根据权利要求1所述一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，其特征是：沉井（5）下沉倾斜处理方法包括：纠偏时在倾斜的相反一侧刃脚端向倾斜端偏除土，递减挖土深度逐渐开挖，或者在刃脚处加垫木稳固，调整沉井的水平垂直度；

处理沉井水平位移过大处理方法包括：有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚出中心线与设计中心位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正，在纠偏时应加强观测。

6.根据权利要求1所述一种顶管圆形沉井排水下沉施工方法，其特征是：沉井位置扭转的处理方法包括：在两对角偏除土，在另两对角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置；

沉井突沉的处理方法包括：发生突沉，在刃脚斜面回填土进行控制。

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