CN116876547A - 砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于沉井下沉技术领域，公开了一种砂‑岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，包括：S1、通过高压旋喷桩对施工范围内的土体进行加固；S2、在加固后的土体上进行浅基坑的施工；S3、在浅基坑内制做沉井，若干节沉井的制做和沉井的下沉交替进行，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井进行下沉。使沉井在不同地层都能够以最适合的方式进行下沉，确保了沉井下沉的速度，避免了大型沉井在使用传统方法下沉时在一些地层下沉速度明显降低的问题，提高了大型沉井的施工效率，确保了大型沉井的顺利施工，取得明显的社会、经济效益。

Description

砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺

技术领域

本发明涉及沉井下沉技术领域，尤其涉及一种砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺。

背景技术

沉井是沉井状的结构物，它是以井内挖土，依靠自身重力克服井壁摩擦阻力后下沉到设计标高，然后经过混凝土封底，使其成为其他结构物地下的基础。伴随我国经济、社会发展，地下空间管网建设达到空前状态，沉井作为工作井，具有工序简单、工期短、造价低、速度快、施工场地小、对环境破坏小的特点。

我国多个地区地层分布自地表以下主要由填土层、粉质黏土、粉砂、圆砾、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩等地层单元构成，地下水赋存于砂、砂砾石、卵砾石地层中。由于基岩埋藏深度较浅，大型沉井往往需要穿越多种地层，甚至遭遇地下承压水，最终嵌入岩层。在沉井尺寸大、下沉高度大、地下水位高、土层渗透系数大、上软下硬的复杂地层条件下，采用传统的下沉方法难以将沉井顺利下沉，严重拖慢施工进度，耗费人力物力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，以解决使用传统下沉方法难以顺利下沉大型沉井，严重拖慢施工进度的技术问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，包括：

S1、通过高压旋喷桩对施工范围内的土体进行加固；

S2、在加固后的土体上进行浅基坑的施工；

S3、在浅基坑内制做沉井，若干节沉井的制做和沉井的下沉交替进行，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井进行下沉。

作为优选地，最底部的沉井为第一节沉井，第一节沉井的底部设置有刃脚，所述S1包括：

S1.1、通过高压旋喷桩对沉井周侧的土体进行加固形成止水帷幕；

S1.2、通过高压旋喷桩对沉井和刃脚在竖直方向的投影位置进行地基加固；

S1.3、通过高压旋喷桩对井内的土体进行满堂加固。

作为优选地，所述S2包括：

S2.1、开挖浅基坑并进行护坡的施工；

S2.2、在浅基坑内进行砂垫层施工；

S2.3、在砂垫层上沿沉井预浇筑位置铺筑素砼垫层。

作为优选地，所述在浅基坑内制做沉井，若干节沉井的制做和沉井的下沉交替进行包括：

浇筑制做第一节沉井，并在刃脚处设置砖胎膜；

在第一节沉井制做完成后，制做第二节沉井，当第二节沉井制做完成后，凿除素砼垫层和砖胎膜，并将碎砖等清运出沉井外，进行第一次下沉；

第一次下沉后，每制做好一节沉井就进行一次沉井下沉，直至第一节沉井达到标高。

作为优选地，所述在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井进行下沉包括：

抽取沉井内的水；

通过镐头机和挖机对沉井底部的岩层进行破除作业；

通过挖机和抓斗对破碎的岩层进行清渣作业，将渣土清除至沉井外；

将井外堆放的渣土转运至弃土场。

作为优选地，所述在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井进行下沉包括：

通过吊车抓头挖掘井底，使井底形成锅底；

沉井通过自重进行下沉。

作为优选地，所述在浅基坑内制做沉井，若干节沉井的制做和沉井的下沉交替进行还包括：

在沉井下沉的同时对沉井进行纠偏。

作为优选地，所述在沉井下沉的同时对沉井进行纠偏包括：

在沉井的井壁上设置四个测量点，测量点能够定时对该位置的下沉量进行测量；

当沉井发生倾斜时，进行倾斜纠偏；

当沉井发生扭转时，进行扭转纠偏。

作为优选地，还包括：

S4、当沉井下沉至封底标高时，对沉井进行封底作业。

作为优选地，所述S4包括：

S4.1、当沉井下沉至封底标高时，潜水员潜入井内进行测量并绘制出土高程图；

S4.2、通过出土高程图对沉井内进行清基；

S4.3、当沉井下沉速度小于预设下沉速度时，进行浇筑封底砼；

S4.5、对封底砼进行水下养护；

S4.6、封底砼达到设计强度后抽水，进行底板作业。

有益效果：本发明提供一种砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，包括：S1、通过高压旋喷桩对施工范围内的土体进行加固；S2、在加固后的土体上进行浅基坑的施工；S3、在浅基坑内制做沉井，若干节沉井的制做和沉井的下沉交替进行，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井进行下沉。通过沉井制做和下沉前进行土体加固，使沉井制做和下沉过程能够顺利进行，并且减少对沉井周围土体和建筑物的影响；通过进行浅基坑的施工使沉井制做的地方能够有足够的强度支撑沉井，避免沉井提前下沉；当沉井进行下沉时，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井进行下沉，使沉井在不同地层都能够以最适合的方式进行下沉，确保了沉井下沉的速度，避免了大型沉井在使用传统方法下沉时在一些地层下沉速度明显降低的问题，提高了大型沉井的施工效率，确保了大型沉井的顺利施工。通过上述砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，可以使深大沉井在复杂多变的地形也可以顺利的进行下沉作业，能够明显提高沉井建造的施工效率，并且沉井姿态控制良好，能够满足设计与规范要求，既有效控制了漏水漏砂等施工风险，还减少了对周边环境和建筑物的负面影响，取得明显的社会、经济效益。

附图说明

图1是本发明实施例提供的沉井的剖视图；

图2是本发明实施例提供的沉井土体加固的示意图；

图3是本发明实施例提供的浅基坑的示意图；

图4是本发明实施例提供的沉井浇筑的示意图；

图5是本发明实施例提供的第一节沉井建造完成的示意图；

图6是本发明实施例提供的第二节沉井建造完成的示意图；

图7是本发明实施例提供的第二节沉井建造完成后进行第一次下沉的示意图；

图8是本发明实施例提供的第三节沉井建造完成的示意图；

图9是本发明实施例提供的第三节沉井建造完成后进行第二次下沉的示意图。

图中：

1、沉井；11、刃脚；

21、止水帷幕；22、地基加固；23、满堂加固；

31、浅基坑；32、砂垫层；33、素砼垫层；34、砖胎膜；

41、内脚手架；42、外脚手架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

我国多个地区地层分布自地表以下主要由填土层、粉质黏土、粉砂、圆砾、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩、微风化泥质粉砂岩等地层单元构成，地下水赋存于砂、砂砾石、卵砾石地层中。由于基岩埋藏深度较浅，大型沉井往往需要穿越多种地层，甚至遭遇地下承压水，最终嵌入岩层。在沉井尺寸大、下沉高度大、地下水位高、土层渗透系数大、上软下硬的复杂地层条件下，采用传统的下沉方法难以将沉井顺利下沉，严重拖慢施工进度，耗费人力物力。

参考图1-图9，本发明提供一种砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，包括：

S1、通过高压旋喷桩对施工范围内的土体进行加固；

S2、在加固后的土体上进行浅基坑31的施工；

S3、在浅基坑31内制做沉井1，若干节沉井1的制做和沉井1的下沉交替进行，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井1进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井1进行下沉。

通过沉井1制做和下沉前进行土体加固，使沉井1制做和下沉过程能够顺利进行，并且减少对沉井1周围土体和建筑物的影响；通过进行浅基坑31的施工使沉井1制做的地方能够有足够的强度支撑沉井1，避免沉井1提前下沉；当沉井1进行下沉时，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井1进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井1进行下沉，使沉井1在不同地层都能够以最适合的方式进行下沉，确保了沉井1下沉的速度，避免了大型沉井1在使用传统方法下沉时在一些地层下沉速度明显降低的问题，提高了大型沉井1的施工效率，确保了大型沉井1的顺利施工。

参考图1-图3，最底部的沉井1为第一节沉井1，第一节沉井1的底部设置有刃脚11，上述S1包括：

S1.1、通过高压旋喷桩对沉井1周侧的土体进行加固形成止水帷幕21；

S1.2、通过高压旋喷桩对沉井1和刃脚11在竖直方向的投影位置进行地基加固22；

S1.3、通过高压旋喷桩对井内的土体进行满堂加固23。

沉井1下沉过程中会对土体进行挤压，被挤压的土体可能会随之挤压沉井1周侧的土体，使得周围土体松动或坍塌，影响周围建筑物的安全，因此，通过高压旋喷桩对沉井1周侧的土体进行加固，避免影响沉井1周侧的土体。

具体地，采用高压旋喷桩对沉井1周侧的土体进行加固时，应当控制好桩底标及其轴线与沉井1间的距离，避免止水帷幕21进入至井壁范围内，影响沉井1的下沉。示例性地，止水帷幕21底标高要超深透水层1.5m以下，最好达到刃脚11底标高6m。

采用高压旋喷桩施工措施,虽可避免或减小周边土体流失,但投入较大,特别在沉井1较深时,投入更大,故其适应性有一定的局限性。另外采用高压旋喷桩,也有一定的阻止地表水平位移的作用。故施工时,应加强质量管理,提高其抗侧压能力。

具体地，为了防止沉井1超沉以及下沉过程中井内土体隆起现象的发生，在刃脚11和沉井1在竖直方向的投影位置进行地基加固22，以避免超沉和井内土体隆起现象的发生。

具体地，承压水是充满两个隔水层之间的含水层中的地下水，它有两种不同的埋藏类型，即埋藏在第一个稳定隔水层之上的潜水和埋藏在上下两个稳定隔水层之间的承压水。承压水可能会导致下沉过程中沉井1内发生突涌，大量泥沙可能会进入沉井1内，为保证施工的安全和顺利进行，需要对沉井1内及时进行降水和清理，严重拖慢施工进度，造成施工安全隐患。因此需要通过高压旋喷桩对进内的土体进行满堂加固23，避免承压水突破土层，对施工造成危害。

参考图4，上述S2包括：

S2.1、开挖浅基坑31并进行护坡的施工；

S2.2、在浅基坑31内进行砂垫层32施工；

S2.3、在砂垫层32上沿沉井1预浇筑位置铺筑素砼垫层33。

在沉井1制做过程中，尤其是第一节沉井1和第二节沉井1，需要保证制做中的沉井1不会发生下沉，因此需要进行浅基坑31的施工，以对施工范围对土体原位进行加固。

具体地，首先进行场地整平，然后对浅基坑31范围内土体进行加固、养护，使地基具有足够的承载力，避免地基被沉井1或施工机械压变形，接着进行首层开挖，使浅基坑31标高达到沉井1底面标高，并进行护坡施工，最后进行砂垫层32施工和素砼垫层33浇筑，进一步提高浅基坑31内地基的承载力，加强承载力，确保沉井1的稳固。

进一步地，在本实施例中，砂垫层32的厚度为1m-2m，沿井壁环向开挖，并进行放坡，坡的垂直高度与坡的水平长度的比值为1:1，能够加强承载力，有利于力的传导，且适宜第一节沉井1刃脚11的浇筑及下沉，避免起始下沉歪斜。在其他实施例中应根据沉井1的尺寸对砂垫层32厚度进行相应的设置。

进一步地，浅基坑31开挖采用机械挖土和人工修整相结合的方式，挖土应严格按照标高控制，开挖接近坑底标高200mm-300mm时，应采用人工修坡、平底，基坑开挖过程中，利用排水沟结合集水坑进行排水，以保证基坑施工需要。

进一步地，基坑开挖结束后，经验收合格，应当及时铺筑砂垫层32，为保证砂垫层32质量，提高承载力，在本实施例中砂垫层32采用粗砂铺筑，按每层30cm分层铺筑，使得砂垫层32能够更紧实，确保砂垫层32的承载力能够达到设计要求。

由于沉井1自重较重，为了进一步提高沉井1预浇筑位置地基的承载力，需要在沉井1预浇筑位置的砂垫层32上铺筑一层素砼垫层33，提高该处地基的承载力和结构强度，避免产生坍塌变形。

进一步地，沉井1制做前应对砂垫层32承载力进行校核，通过如下公式进行校核：

σ＝G/B<[σ]。

其中，σ：砂垫层32实际承载力(kpa)；G：每延长米沉井1自重(N)；B：刃脚11下素砼垫层33宽度(m)；[σ]：砂垫层32允许承载力，在本实施例中取120kPa。

参考图5，上述在浅基坑31内制做沉井1，若干节沉井1的制做和沉井1的下沉交替进行包括：

浇筑制做第一节沉井1，并在刃脚11处设置砖胎膜34；

在第一节沉井1制做完成后，制做第二节沉井1，当第二节沉井1制做完成后，凿除素砼垫层33和砖胎膜34，并将碎砖等清运出沉井1外，进行第一次下沉；

第一次下沉后，每制做好一节沉井1就进行一次沉井1下沉，直至第一节沉井1达到标高。

具体地，在第一节沉井1和第二节沉井1制做时，同时在沉井1的内、外侧搭建内、外脚手架42，内、外脚手架42均搭设于砂垫层32上，为防止脚手架的竖管对砂垫层32造成损坏，因此在竖管与砂垫层32之间放置木板，同样的压力下增大砂垫层32的受力面积，以减小竖管对砂垫层32的压强，避免砂垫层32被损坏。

进一步地，脚手架需与井壁脱离，避免影响沉井1的建造，示例性地，在本实施例中脚手架与井壁间距离30cm。外脚手架42为了确保结构稳定，脚手管之间连接采用专用铸铁扣件，外脚手架42沿沉井1周侧组成整体框架，且与内脚手架41的上端通过连杆牵牢形成整体。

进一步地，外脚手架42设置有斜撑，随着沉井1的制做，内外脚手架42也随之逐层加高，斜撑也需要同步增设。在施工时，外脚手架42外侧用粗眼安全网封闭，内外脚手架42的作业层铺设竹笆，以确保施工工人的施工安全。

在本实施例中，链接脚手管的铸铁扣件的螺丝扭力不小于65kN·m，脚手管为外径48mm、管壁厚3.2mm的钢管；抛撑每间隔4m设置一根；双排脚手架宽度为0.9m，脚手管水平层的间距为1.8m，立杆间距为1.5m，在其他实施例中，应根据制做沉井1的尺寸和实际施工需要对上述参数进行设置。

进一步地，刃脚11处采用砖胎膜34砌筑，以增大刃脚11的受力面积，减小应力集中，进一步使沉井1在制做期间保持稳定。

第一节沉井1制做完成后进行制做第二节沉井1，当第二节沉井1制做完成后需要进行第一次沉井1的下沉，在下沉前则需要先对刃脚11处的素砼垫层33和砖胎膜34进行凿除，使第一节沉井1能够顺利下沉，在凿除素砼垫层33和砖胎膜34时应先内后外对称进行，以确保沉井1垂直下沉，避免出现倾斜。

在第一次下沉后，每制做好一节沉井1就进行一次沉井1下沉，以此类推，直至第一节沉井1达到标高，降低施工难度，同时确保下沉作业的质量。

具体地，上述在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井1进行下沉包括：

通过吊车抓头挖掘井底，使井底形成锅底；

沉井1通过自重进行下沉。

在本实施例中，沉井1初期处于渗水量较大的地层，为避免沉井1内产生管涌，因此采用不排水法进行下沉，为了方便沉井1接高施工及沉井1稳定，需要向沉井1内注水，在本实施例中，沉井1内注水至地下2m。

沉井1下沉主要是通过从沉井1内出土，消除刃脚11下的阻力及井壁摩擦阻力后，依靠沉井1的自重下沉。在本实施例中，在采用不排水下沉时，且下沉系数K在1.05-1.25时，不需要采取助沉措施，沉井1自身的重力即可完成下沉；当下沉系数k不满足规范要求时，则采用依次掏取底梁、刃脚11土、设置空气幕助沉，仍无法下沉可增加配重助沉措施，以确保下沉的顺利进行。

在第一节沉井1下沉时，第一节沉井1的强度应达到100％设计强度方可进行下沉，避免下沉过程中第一节沉井1出现损坏，从而影响后续下沉的进行。拆除刃脚11处的素砼垫层33和砖胎膜34后，在沉井1四周井壁上画出测量标尺，并设立水平指示尺，确保第一节沉井1下沉保持竖直。

当素砼垫层33拆除后，沉井1的重心偏高，且井壁的四周无摩擦力，使得沉井1的下沉系数很大，掏挖刃脚11下的砖土若不均匀，将会使沉井1产生很大的倾斜，所以在沉井1挖土前，沉井1的刃脚11先采用人工全面同时分层掏挖，挖除的土方先集中在中央，让沉井1逐渐下沉，使沉井1刃脚11埋在土层中，降低沉井1重心。由于沉井1在初期下沉过程中，下沉系数较大，故采取挤土下沉。

施工中，在沉井1壁上设置4个观测点，用于连续跟踪测量沉井1下沉的距离，在本实施例中，每1小时至少测量一次。测量结果的整理是以4个点下沉量的平均值作为沉井1每次的下沉量，以下沉量最大的一点为基准与其他各点的下沉量相减作为各点的高差，来指导后续下沉施工的纠偏作业。

下沉初期采用吊车抓斗挖掘井底的土，使之形成锅底下沉，在挤土下沉的过程中，锅底能够为挤出的土体腾出空间，在本实施例中，施工机械主要选用50t履带吊抓土下沉，配1.2m3容积抓斗。

吊车抓斗取土，应对称进行，使其均匀下沉，仓内土面高差不宜超过50cm。吊车抓土时，锅底深度不得深于1.0m。沉井1锅底应均匀出土，下沉过程中应根据测量资料进行纠偏，当沉井1偏移达到允许偏差值1/4时必须纠偏。对于较简单的纠偏可在沉井1顶部周围预埋若干根钢筋挂钩，当抓斗落至井底后，将抓斗张口用的钢丝绳挂在钢筋钩上，并将抓斗提起后突然松下，抓斗即偏向井壁落下，再收紧闭口用的钢丝绳，即可达到偏抓的目的，以进行快速纠偏。

进入透水性高的地层例如粉砂层、圆砾层时，沉井1外侧搭设挖机操作平台，采用长臂挖机或伸缩臂挖机带水挖除圆砾层并掏除刃脚11下圆砾，下沉直至穿越圆砾层等大渗水量的地层。

上述在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井1进行下沉包括：

抽取沉井1内的水；

通过镐头机和挖机对沉井1底部的岩层进行破除作业；

通过挖机和抓斗对破碎的岩层进行清渣作业，将渣土清除至沉井1外；

将井外堆放的渣土转运至弃土场。

具体地，在本实施例中，第一节沉井1穿越圆砾层等渗水量较大的地层后进入岩石层时，利用伸缩臂挖机和洗泥法等已经难以切割破坏土体，同时由于岩石层上方存在较厚的淤泥质粉质粘土，透水性较小，且沉井1外周侧设置有止水帷幕21，因此可采用排水法进行沉井1的下沉。

利用抽水机将沉井1内的水抽干后，通过吊机将小型搞投机和小型挖机掉防止沉井1底部，对称分层地实施岩石层破除作业，确保沉井1的稳定下沉，小型挖机配合抓斗将沉井1内的渣土运出沉井1外，并及时将渣土转运至指定弃土场。

在此对分层实施岩石破除作业的深度不做限制，在本实施例中每层深度为0.5m，在其他实施例中应结合沉井1尺寸和工程要求进行具体设置。

当沉井1在中风化岩层地基承载力满足止沉条件且沉井1到达标高时，停止开挖并观察测量8小时，若沉井1下沉累计不大于1cm，则对沉井1直接进行混凝土的封底。

上述在浅基坑31内制做沉井1，若干节沉井1的制做和沉井1的下沉交替进行还包括：

在沉井1下沉的同时对沉井1进行纠偏。

在本实施例中，无论是排水下沉法还是不排水下沉法，在沉井1下沉的过程中都有可能因为地质或施工失误等原因造成倾斜或扭转，如不及时进行纠偏，沉井1会在下沉过程中越来越偏离轴线，最终导致工程的失败，因此在沉井1下沉的过程中及时进行纠偏是沉井1下沉中的重要一环。

上述在沉井1下沉的同时对沉井1进行纠偏包括：

在沉井1的井壁上设置四个测量点，测量点能够定时对该位置的下沉量进行测量；

当沉井1发生倾斜时，进行倾斜纠偏；

当沉井1发生扭转时，进行扭转纠偏。

具体地，当沉井1下沉过程中因局部超挖过深、局部翻砂或遇到软硬不均的地层，容易使得沉井1的轴线朝某一个方向倾斜，从而造成沉井1倾斜，在沉井1下沉出现倾斜时，应立即中止下沉，并分析查明原因。

沉井1入土较浅时由于井壁没有太多约束力，容易产生倾斜，也比较容易纠正，可以采用偏出土纠偏法。纠正倾斜时，一般可在刃脚11位置较高的一侧抓土，必要时可由人工配合在刃脚11下出土，减少沉井1在该侧刃脚11下正面阻力，在沉井1较低的一侧增加刃脚11下的正面阻力，使沉井1倾斜而产生的两对侧的高度偏差在下沉过程中逐渐被纠正，方法简单，效果较好。在本实施例中，通过水利机械对刃脚11下的土层进行喷射，完成偏出土的倾斜纠偏。水枪连接进水管，再将水枪伸入井内，对准需要偏出土的刃脚11处，通过射出高压水流将土体冲散来完成偏出土纠偏。

当沉井1入土的深度逐渐增大，沉井1四周土层对井壁的约束力也相应增加，单单通过偏出土法难以对沉井1的倾斜进行纠偏，这样给沉井1纠偏工作带来很大的困难。因此，当沉井1下沉深度较大时，破坏土层对沉井1井壁的土压力是纠偏的关键，一般采用偏出土法配合破坏单向摩阻法进行纠偏。破坏单向摩阻法为通过高压水管对沉井1外侧相应位置喷射泥浆，使沉井1井壁与土体之间润滑减阻，破坏井壁与土体之间的摩擦阻力，使土层的被动土压力大大降低，此时再通过水枪对沉井1内部进行偏出土，使得沉井1较高的一侧能够加快下沉速度，使沉井1的倾斜逐步得到纠正。

若通过上述两种方法仍难以将沉井1纠偏，则可以继续使用压重纠偏法。压重纠偏法为在沉井1较高的一侧施加重物，以加强下沉的方法。在本实施例中，采用钢锭放置在沉井1较高的一侧，使沉井1这一侧刃脚11下土体所受的应力大于较低一侧刃脚11下土体所受应力，使得沉井1较高一侧的下沉量加大，亦可起到纠正沉井1倾斜的作用。在其他实施例中，重物也可选用生铁块。

沉井1在下沉过程中除了会出现倾斜，还可能出现扭转，所谓扭转就是沉井1的轴线发生朝两个方向的倾斜，使沉井1发生扭转。当沉井1发生扭转时，采用上述的纠偏方式难以对沉井1的扭转进行纠偏，此时则需要采用二角偏出土的方式进行纠偏。二角偏出土法为在沉井1的偏位，借助于刃脚11下不相等的土压力形成相应的扭矩，再通过计算将沉井1外的一部分土体填土夯实，使得沉井1在下沉的过程中随扭矩扭转至预设位置。

在此对沉井1的下沉方式的顺序以及纠偏方式的顺序不做限制，在实际工程中，沉井1下沉应当根据当地的水文条件和施工条件进行确定，不同的水文条件采用不同的下沉方式，面对沉井1不同的偏斜应当采用不同的纠偏方式。

上述砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺还包括：

S4、当沉井1下沉至封底标高时，对沉井1进行封底作业。

当沉井1下沉至封底标高时，则需要对沉井1进行封底作业，以完成沉井1的建造。

具体地，上述S4包括：

S4.1、当沉井1下沉至封底标高时，潜水员潜入井内进行测量并绘制出土高程图；

S4.2、通过出土高程图对沉井1内进行清基；

S4.3、当沉井1下沉速度小于预设下沉速度时，进行浇筑封底砼；

S4.5、对封底砼进行水下养护；

S4.6、封底砼达到设计强度后抽水，进行底板作业。

在本实施例中，封底标高距沉井1设计标高2m，沉井1在下沉至封底标高时，结合封底要求控制沉井1极低涂层的高度，确保封底砼的厚度，并且需要潜水员进入沉井1内，配合测量出沉井1内的土面高度，绘制出土面高程图，以方便施工人员对沉井1底部进行针对性清基。

封底砼采用分格浇筑的方式，以确保封底砼浇筑的对称均匀，先浇筑锅底后浇筑四周，从浇筑封底砼开始至封底砼达到设计强度时，应保持境井内外的水位相等，避免封底砼承受水压造成损坏。

具体地，在本实施例中，施工时浇筑封底砼的导管底距井底土面30～40cm，在导管顶部布置1.5m³左右的漏斗，以确保浇筑时的下料的顺利进行，并且在漏斗的颈部安放球塞，并用绳索或粗铁丝系牢，球塞可以将导管内的水和封底砼隔开，以确保封底砼封底时的顺利进行。球塞安放时球塞中心应在水面以上，在球塞上部先铺一层稠水泥砂浆，使球塞润滑后，再浇封底砼。漏斗先盛满坍落度较大的封底砼，然后将球塞慢慢下放一段距离，当到达可以浇筑的位置时割断绳索或粗铁丝，同时迅速不断向漏斗内灌入混凝土，此时导管内的球塞、空气和水受混凝土重力挤压由管底排出，封底砼在管底周围堆成圆锥状，将导管下端埋入封底砼内。

在本实施例中，为了达到要求的封底砼扩散半径，封底砼坍落度一般为20～22cm，在开始浇筑时，为了保证导管底部立即被封底砼堆包围埋住，封底砼的坍落度可适当减少。在水下封底砼浇筑过程中，导管的提升也是一个关键问题，需要做到慢提快落，并严防将导管拔出混凝土外的事故发生，以确保封底砼的浇筑质量。导管插入封底砼内深度一般控制在1m以上为宜，当漏斗已达到最大高度不能再提升时，可拆卸上部的短导管，以缩短导管的长度。为此，当导管内的封底砼下降到预备拆卸的管节下口时，应迅速降低导管，使封底砼停止从导管内流出，然后进行短导管的拆除工作。

进一步地，拆除短管的时间应控制在20～30分钟，避免拆除时间过长封底砼发生凝固，不但容易使导管难以拔出，还会降低封底砼的成型质量。待漏斗内继续装漏砼后，方可将导管提高恢复浇筑工作。

在浇筑工作快要结束时，可采用和易性较大的封底砼，不改变水灰比，并适当增加导管埋在封底砼内的深度。当封底砼表面标高达到设计标高时，继续多浇筑10～20cm封底砼，然后将导管从封底砼内拔出，并冲洗干净。

进一步地，在水下封底砼浇筑过程中，应不断测量水下封底砼表面的上升情况、扩散半径和施工进度，并根据测量资料控制导管的埋入深度，确保封底砼的浇筑质量。沉井1宜采用分格进行，封底时应坚持对称、平衡的原则。

封底砼浇筑完成后应当采取水下养护，应注意养护期间沉井1内外水位高度的平衡，避免影响封底砼的成型质量。在封底砼达到设计强度后，才允许井内抽水，最后进行底板作业。

通过上述砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，可以使深大沉井1在复杂多变的地形也可以顺利的进行下沉作业，能够明显提高沉井1建造的施工效率，并且沉井1姿态控制良好，能够满足设计与规范要求，既有效控制了漏水漏砂等施工风险，还减少了对周边环境和建筑物的负面影响，取得明显的社会、经济效益。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，包括：

S1、通过高压旋喷桩对施工范围内的土体进行加固；

S2、在加固后的土体上进行浅基坑(31)的施工；

S3、在浅基坑(31)内制做沉井(1)，若干节沉井(1)的制做和沉井(1)的下沉交替进行，在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井(1)进行下沉，在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井(1)进行下沉。

2.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，最底部的沉井(1)为第一节沉井(1)，第一节沉井(1)的底部设置有刃脚(11)，所述S1包括：

S1.1、通过高压旋喷桩对沉井(1)周侧的土体进行加固形成止水帷幕(21)；

S1.2、通过高压旋喷桩对沉井(1)和刃脚(11)在竖直方向的投影位置进行地基加固(22)；

S1.3、通过高压旋喷桩对井内的土体进行满堂加固(23)。

3.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述S2包括：

S2.1、开挖浅基坑(31)并进行护坡的施工；

S2.2、在浅基坑(31)内进行砂垫层(32)施工；

S2.3、在砂垫层(32)上沿沉井(1)预浇筑位置铺筑素砼垫层(33)。

4.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述在浅基坑(31)内制做沉井(1)，若干节沉井(1)的制做和沉井(1)的下沉交替进行包括：

浇筑制做第一节沉井(1)，并在刃脚(11)处设置砖胎膜(34)；

在第一节沉井(1)制做完成后，制做第二节沉井(1)，当第二节沉井(1)制做完成后，凿除素砼垫层(33)和砖胎膜(34)，并将碎砖等清运出沉井(1)外，进行第一次下沉；

第一次下沉后，每制做好一节沉井(1)就进行一次沉井(1)下沉，直至第一节沉井(1)达到标高。

5.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述在渗水量小的地层中采用排水下沉法对沉井(1)进行下沉包括：

抽取沉井(1)内的水；

通过镐头机和挖机对沉井(1)底部的岩层进行破除作业；

通过挖机和抓斗对破碎的岩层进行清渣作业，将渣土清除至沉井(1)外；

将井外堆放的渣土转运至弃土场。

6.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述在渗水量大的地层中采用不排水下沉法对沉井(1)进行下沉包括：

通过吊车抓头挖掘井底，使井底形成锅底；

沉井(1)通过自重进行下沉。

7.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述在浅基坑(31)内制做沉井(1)，若干节沉井(1)的制做和沉井(1)的下沉交替进行还包括：

在沉井(1)下沉的同时对沉井(1)进行纠偏。

8.根据权利要求7所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述在沉井(1)下沉的同时对沉井(1)进行纠偏包括：

在沉井(1)的井壁上设置四个测量点，测量点能够定时对该位置的下沉量进行测量；

当沉井(1)发生倾斜时，进行倾斜纠偏；

当沉井(1)发生扭转时，进行扭转纠偏。

9.根据权利要求1所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，还包括：

S4、当沉井(1)下沉至封底标高时，对沉井(1)进行封底作业。

10.根据权利要求9所述的砂-岩复合地层大型沉井组合式下沉工艺，其特征在于，所述S4包括：

S4.1、当沉井(1)下沉至封底标高时，潜水员潜入井内进行测量并绘制出土高程图；

S4.2、通过出土高程图对沉井(1)内进行清基；

S4.3、当沉井(1)下沉速度小于预设下沉速度时，进行浇筑封底砼；

S4.5、对封底砼进行水下养护；

S4.6、封底砼达到设计强度后抽水，进行底板作业。