《大深度沉井群施工工法》的工法特点是：

1.由于沉井（群）具有躯体刚度大，承载力大，抗渗能力强，耐久性好，占地面积小，对于地层变化、流砂、淤泥等不良地层的适应性强等优点，故其可在各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，施工深度可以很深，最深可达200米。

2.沉井（群）施工，振动、噪声小，对临近建筑物影响小，内部空间可利用，下沉过程中，本身作为挡土和挡水围堰结构物，不需要板桩围护，从而可节约投资。

3.与地下大开挖相比，可大大减少挖、运、回填土方量，加快施工进度，降低施工费用。

4.施工方便、技术成熟、质量有保证。当单个沉井尺寸较大，在制作和下沉时，均能使用机械化施工。

水电建设在20世纪60年代开始引入沉井技术，先后在一些大型水利水电工程中应用。截至2009年，沉井逐渐向着大深度、大尺寸、大规模发展，在许多特大工程项目中显示了它的独特性。向家坝二期纵向围堰沉井群（由10个23米、17米的沉井组成，下沉深度最浅43米深、最深达57.4米）工程，属中国国内2009年前最大规模的沉井群工程。中国葛洲坝集团股份有限公司在地质状况复杂、施工场地狭窄的情况下，先后克服了降水、纠偏、入岩和填芯混凝土施工等技术难关，成功地完成了这一施工任务，取得了中国国内领先的“大深度沉井群施工技术”的新成果，并总结形成了《大深度沉井群施工工法》。

大深度沉井群施工工法适用范围

《大深度沉井群施工工法》适用于土层或砂砾石层，也可在风化和软弱岩层中沉入，必要时，也可沉入坚硬完整的岩石，以达到嵌入基岩的目的。故而广泛用于煤炭、铁路、交通、水电等行业中治理大规模山体滑坡、河流防冲护岸，桥梁墩台防冲以及取水井筒等；对某些建筑物基础承载能力不足又不宜明挖的情况下，也可采用沉井（群）加强基础。

大深度沉井群施工工法工艺原理

《大深度沉井群施工工法》的工艺原理叙述如下：

在现浇或预制好的钢筋混凝土井筒（井壁）内挖土，依靠井筒（井壁）自重克服井壁与地层的摩擦阻力逐步沉入地下，根据下沉深度要求，逐节增加井筒（井壁）高度，逐节开挖下沉，完成单个沉井下沉。按一定的施工顺序，分区分段完成各个沉井施工，形成沉井群，最终实现工程目标。

大深度沉井群施工工法施工工艺

《大深度沉井群施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

沉井群是由大小不一，深浅不同的沉井组成的群体。它的施工具有井间距离小、相邻沉井沉放过程中互相制约的特点。恰当地选择井群的开挖顺序是确保沉井施工质量和进度的关键之一。

一、沉井群的分区与分期

根据井群的布置、工期要求和施工场地情况，将沉井群分成若干个区段（3~5个沉井作为一个区段），选择一、二个区段先行施工，后续区段逐步展开。

二、先行井施工

在前期施工的区段内根据地质及地下水情况选择一个具有典型特点的先行井领先施工，它对井群施工起探索作用。也可以作为降低地下水位的措施。

三、平行交叉流水作业

当多个沉井依次排列井间距离较小时，为确保施工安全及减少在沉井下沉过程中的相互干扰（如爆破振动影响），一般应在某个沉井第一节开挖下沉停止后才进行相邻沉井的混凝土浇筑。可将沉井按单、双序号分成两组，先施工第一组，待其开挖下沉高度超过2/3H₁（H₁为第一节井筒的高度）后，即开始第二组沉井施工，而第一组沉井照常开挖下沉。由此往复循环，平行交叉流水作业。

四、单个沉井施工工艺流程见图1。

• 操作要点

一、始沉平台

始沉平台（首节沉井施工平台）的高程应根据施工季节的河水位或地下水位确定。如地下水位较低，则地下水位以上可采用明挖方式以减小下沉的总高度。难于压实和承载力太低的土层应予以清除换填。

二、底节井筒施工

混凝土井筒应按设计图纸分节施工。底节井筒带有刃脚，在它的围护下边挖掘边下沉，并逐节接高，然后再开挖、再下沉，直至设计深度。

1.铺垫砂砾石及垫木

铺垫砂砾石层和铺设垫木。始沉平台场地经平整碾压密实后，在垫木铺设范围内铺垫最大粒径不超过4厘米的砂砾石，其厚度不小于25厘米，用机械或人工进行找平夯实。

垫木是在地基满足承载能力的前提下，为防止沉井浇筑混凝土过程发生的不均匀沉陷和减少对地面的压强而设置的。垫木采用质量良好的普通枕木及短方木，一长一短（3米，1.5米，部分长2米）依次摆平，在刃脚的直线部位应垂直铺设，四角（或圆弧）部位应径向铺设。垫木数量应依据首节沉井重量和附加荷重均匀分布到地基经计算确定。先用24根作为定位支点垫木，分成6组，中间2组，角上4组，用水平仪找平，然后拉线放置其余垫木。

2.刃脚制作与安装

刃脚是位于底节沉井下端的三角形结构，它以角钢为骨架，底部镶焊槽钢，表面衬焊钢板，俗称钢靴。

刃脚是沉井下沉全过程的关键部件，应按照钢结构施工规范的要求保证刃脚的制作和安装质量。通常先在厂内分段加工成型，然后运至现场拼装、调整、焊接成整体，要求外形尺寸正确，钢靴和钢筋之间焊接可靠，能承受沉井下沉全过程中产生的挤压振动和冲击。

3.刃脚下的承重桁架及井筒内模施工

根据首节沉井结构尺寸和承重荷载的要求，对井筒内模周边、转角和隔墙可采用木制承重桁架，该桁架支承在已做好的基础垫木上（某些荷载集中的支点也可用砖砌筑承重平台）。刃脚下和井内隔墙下垫木应力应基本相等，以免不均匀沉陷使井壁连接处混凝土出现裂缝。

内侧模板可采用在加工厂加工成型的标准模板在现场拼装，局部接头使用散装模板拼接。先安装斜面和隔墙承重模板，后安装侧面模板，并用内撑固定。

4.钢筋安装及预埋件施工

经过检查确认内模符合设计要求后，才能进行钢筋安装。钢筋先在厂内加工，现场手工绑扎。在起重机械允许的条件下钢筋也可在场外绑扎，现场整体吊装。刃脚钢筋布置较密，可予先将刃脚纵向钢筋焊至定长，然后放入刃脚内连接。主筋要预留焊接长度，以便和上一节沉井的钢筋连接。

沉井内的各种埋件，如灌浆管、排水管以及为固定风、水、电管线、爬梯等的埋件，均应在每节钢筋施工时按照设计位置预埋。

5.井壁外侧模板施工

沉井井筒外壁要求平整、光滑、垂直，严禁外倾（上口大于下口）。为了施工快捷和有利模板平整，外模宜采用大模板。模板支撑采用对拉方式。内外模板均应涂刷隔离剂。

内外侧模板和钢筋之间，要有足够的保护层，通常安设预制的砂浆块来控制保护层厚度。

6.底节井筒混凝土浇筑

模板、钢筋、埋件等在安装过程中和安装完成以后，必须经过严格检验，合格后方能进行混凝土浇筑。浇筑前先搭设浇筑平台，并按规定距离布设下料溜筒，一般5~6米布置一套溜筒，混凝土通过溜筒均匀铺料。为避免不均匀沉陷和模板变形，四周混凝土面的高差不得大于一层铺筑厚度（约40厘米）。

三、井内开挖及井筒下沉

底节井筒模板及支撑排架拆除后，井筒混凝土经养护达到设计强度70%以后，才能进行抽垫，开始挖渣下沉作业。

1.底部垫木抽除

为了保证沉井的垂直度，抽除垫木是关键之一。在抽垫过程中，应分区、依次、对称、同步地进行，先隔墙，后井筒；先短边，后长边；最后保留设计支承点。每次抽去垫木后刃脚后立即用卵砾石填塞捣实，使沉井自重逐渐由卵石承受。在整个作业过程中加强仪器观测，发现沉井倾斜时应及时采取措施调整。抽垫次序分区见图2，井筒抽垫作业分3步进行：

1）先间隔墙I，后同步抽出两短边II—II轴左右1/2组垫木，再抽出四角垫木，然后间隔同步抽出两长边III—III轴左右1/2组垫木。

2）留下长边III—III轴及四角1~2组支承点垫木，依次抽出短边II—II轴左右余下垫木，然后抽出长边III—III轴左右余下垫木。

3）同步抽出作为支承点的垫木。此时垫木有可能已被压断，沉井下沉10~20厘米。具体每步抽出垫木多少，应视沉井倾斜情况适当调整。

2.沉井开挖下沉

1）水工沉井一般采用抽水吊渣法施工，采用小型挖渣机械开挖或人工井下开挖，由起吊机械及1~2立方米吊渣斗装汽车卸至渣场。

2）下沉时，每个沉井内除了配置必要的开挖设备外，还要配置砂石泵等强排水设备。强排水设备的作用一方面是排除井内的地下水，保证挖掘机能够干地施工；另一方面，在刃脚开挖过程中，适时采取髙压水冲挖、泵吸的方式配合开挖、下沉。

3）对于覆盖层或一般土层开挖应从中间开始向四周逐渐展开，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为0.2~0.3米。刃脚处留0.8~1.5米宽土珑，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责2~3米一段。当土城经不住刃脚的挤压时，便在自重作用下均匀垂直破土下沉［图3（a）］；对有流砂情况发生或遇软土层时，则采取从刃脚挖起，下沉后再挖中间的顺序［图3（b）］。当土珑挖至刃脚沉井仍不下沉，可采取分段对称地将刃脚下掏空或继续从中间向下进行第二层破土的方法。

图注：图中1、2、3、4为施工顺序。

4）任何情况下，隔墙不得承重。隔墙处应保持1米的净高，以利通行。

3.下沉过程中可能会出现的问题及采取的措施：

1）下沉过快

在砂土中下沉时，因砂层压缩性较大，而且不均匀，局部土的承载力较低，可能使沉井下沉速度超过挖土速度，出现突然下沉的现象。发现下沉过快，立即停止开挖或减少开挖土体，待稳定后再逐渐分层开挖，并在沉井井壁间回填粗糙材料，增大摩阻力。

2）下沉过慢、下沉被卡

由于井壁表面粗糙，刃脚削土深度不足造成下沉过慢，采取的措施相应为：严格按照设计和工艺标准制作沉井；根据压力监测，分阶段计算下沉系数，加大土体开挖深度。另外，遇含崩（块）石砂卵砾石层，很容易发生不均匀下沉、造成沉井倾斜或出现下沉被卡沉不下去的现象。出现这种现象后，首先根据刃脚荷载计的测量数据分析刃脚应力分布情况，判断出应力集中、突出的位置，即为崩（块）石所在部位。然后对称分段挖掘刃脚砂砾石，分段长度视具体块石大小确定。崩（块）石的清除可以根据其大小、难易情况，采取直接挖掘清除或爆破后清除。采取爆破手段清除，炮孔距刃脚不小于50厘米，其方向须与刃脚斜面平行，药量不得超过200克，并设钢板、草垫防护，不得用裸露爆破。刃脚块石清除处理完毕后，及时回填3~5厘米大小的砂卵石并予适当夯实。块石全部清除并回填砂卵石后，再分层对称削挖刃脚砂卵石，此时沉井因承压面减少故可平衡下沉。

其施工顺序为：削挖中央砂卵石→分段对称削挖刃脚砂卵石→崩（块）石清除→回填砂卵石→分段对称削挖刃脚砂卵石→沉井下沉。

3）流砂和瞬间突沉

在下沉到砂层时，由于动水压力的作用，产生向井内流砂现象，造成沉井急剧下沉，可能瞬间失去控制，下沉量很大。

采取措施为：加强操作控制，严格按次序均匀取土，避免在刃脚处过多掏空或开挖较深；也可向井内补水，增大井内水头压力，控制流砂等。

4）井筒倾斜、偏移

土体软硬不均或挖土不均匀、井内土面高低悬殊、局部开挖过深、刃脚下掏空过多、地层状况差异较大等等都可引起井筒倾斜。

施工中需加强观测，预防为主，一旦沉井发生倾斜或倾斜趋势立即开始纠偏。

偏除土纠偏；在高的一侧多挖土，低的一侧少挖土或回填块石来纠正。一般可在刃角高的一侧挖土，并且预先使沉井向偏位方向倾斜，然后沿倾斜方向下沉直至中轴线与设计中轴线接近，再将沉井稍微向相反方向倾斜，调正沉井，保证沉井位移和倾斜在规范范围内。

井外射水结合井内偏除土纠偏∶当沉井下沉深度较大时，沉井纠偏关键在于减少一侧的摩擦阻力。将高压射水管沿沉井高的一侧井壁外面插入土中射水，破坏土层结构，使此井壁摩擦阻力降低。这时，再采用上述的偏除土来纠偏法，可使沉井的倾斜逐步得到纠正。

配重纠偏∶在沉井顶部高的一侧加适量配重。

助沉纠偏∶在高的一侧压触变泥浆，减少高侧沉井井壁的摩阻力。

纠偏手段是分析监测得到的数据的基础上，进行计算后制定的，通常采用的措施可能是上述的一种单独使用，也可能是上几种综合应用。

5）沉井扭转

沉井下沉过程中或下沉后，筒体轴线位置发生两个方向的偏移（称为扭转）。

沉井位置如发生扭转，如图4。可在沉井的A、C二角偏出土，B、D二角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩，可使沉井在下沉过程中逐步纠正其位置。

以上所述沉井的倾斜、位移、扭转，应在沉井距设计标高1米以上时基本纠正到位。在沉井刃脚接近设计标高30厘米以内时，不应再有超出容许范围的偏差，否则难以纠正。

四、沉井的助沉措施

1.采用改型刃脚卵砾填缝助沉

为了隆低沉井下沉的阻力，或为了预防沉井下沉过程中，周围的孤石、块石坍塌挤压沉井外壁，造成沉井下沉困难，采用沉井刃脚外撇20厘米的八字形刃脚，在外壁空腔内根据下沉情况，不断充填粒径约4厘米的河卵砾石，使沉井外壁与地层间的摩擦由原来的滑动面摩擦变为球体滚动摩擦，故沉井下沉时的摩阻力大幅度下降，且由于填充了卵砾石，使井外壁与地层之间没有空隙，不会产生地层大孤石、块石垮塌挤压井壁的现象，同时由于缝隙中填充了卵砾，使井筒与地层之间保持有一定的距离，所以井筒位置稳定，偏斜小。

通过调整刃尖下方土体的阻力可以及时地修正沉降过程中出现的倾斜。下沉施工完结后向充满卵砾的缝隙中注入固结浆液，使井筒和地层固结在一起。改型刃脚卵砾填缝自沉工法助沉示意图见图5。

2.压沉助沉

沉井压沉助沉是通过外部荷载的增加，使沉井的沉降系数增大，改善沉井下沉条件的方法。施加荷载的方法分为两种∶1）通过反力地锚施加荷载压沉；2）依靠增加沉井高度或加放压重块施加荷载。前者优于后者，有利于控制沉井的下沉姿态。

1）反力地锚压沉

反力地锚的布置方式∶在沉井外侧60~80厘米或四角部位对称布设地锚，地锚孔孔径ф129~140，采用跟管钻机和地质钻机进行造孔，孔深深入基岩5～6米，埋设竹节式加固锚筋或直接通过ф50~73钻杆注入0.5:1的水泥浆液加压灌注，将钻杆埋入孔内作为反力地锚孔内部分，地表安设锚固台和锚固拉杆。

地锚的允许拉力大小根据计算、现场试验确定，地锚反力压入装置见图6。

2）压重块加载助沉

压重块加载通过在沉井上加放混凝土预制块，增加下沉力。在下部无大块石或大块石已清除后，沉井由于受井壁外侧地层侧压力增加、摩阻力增大，造成下沉困难或沉不下去时，根据周面摩擦计反应数据，对摩擦力较大侧加放预制块施加荷载；在沉不下去情况下则四周同时对称施加荷载。也可根据沉井的倾斜状况进行荷载施加。

施加荷载时，不能速度过快，以免发生突然下沉或下沉过快造成纠偏过度，另外。预制块在沉井侧壁上应有固定措施，施加荷载大小需要按照沉降系数1.1～1.2，根据周面摩擦阻力、刃脚阳力进行计算求得。

混凝土预制块的大小以2米×2米×2米或2米×2米×1.5米为宜，每个预制块重15~20吨。

3.触变泥浆助沉

触变泥浆常规方法是通过沉井墙壁预留的压浆管、出浆口进行压力灌注，亦可通过从井壁外侧钻孔插管的方法进行注浆，作为一种补充措施。

压浆管路沿沉井内壁每2.0～2.5米布置一根ф50毫米钢管作为压浆管，在沉井侧墙下部刃脚牛腿处穿过井壁。为避免排水下沉时，泥浆向井内渗漏，出浆口距刃脚距离大于6~10米，压浆管、出浆口预留在刃脚牛腿上部，出浆口处采用长度20厘米的∟100×100×10毫米角钢作为孔口保护。为保证井壁外泥浆套不受地表地层坍塌，特别是夹砂层出现流砂造成破坏，在沉井四周外侧设钢板结构泥浆围圈，围圈高出地表0.5米，围圈与井壁间距1.0米，围圈内充满泥浆。随着沉井下沉，不断地用BW250/50型泥浆泵通过压浆管、出浆口向井壁四周及时补充泥浆，保证泥浆套的连续性。

触变泥浆压浆管、出浆口钢结构泥浆围圈布置见图7。

泥浆采用膨润土、烧碱和水按设计配合比（膨润土20%、烧碱5%、水75%）配置并搅拌好，通过注浆泵压入井壁。

当沉井下沉至设计深度后，向压浆管内注入0.5:1的浓水泥浆液置换管内泥浆及井壁泥浆，使沉井与地层间充满水泥浆液，凝固后形成一个整体。

4.空气幕助沉

对下沉较深的沉井，为预防在沉井下沉过程中下沉系数偏小而不能下沉，采用空气幕法来减少井壁摩阻力，以此达到助沉目的。空气幕助沉的优点是：井壁摩阻力容易恢复；下沉容易控制；不受水深限制；施工设备简单，经济效果较好。

1）空气幕助沉的原理

空气幕助沉的原理是向预先埋设在井壁四周的气管中压入高压空气，经设在井壁的喷气孔喷岀，并沿井壁外表面上升溢出地面，从而在井壁周围形成一层松动的含有气体与水的液化土层，含气土层如同幕帐一般围绕沉井。其主要构件有气龛、气管和压缩空气的供气系统。

空气幕助沉压气时间与地层情况、供气系统、水位差等有关，压气时间不宜过长，一般不超过5分钟/次。

2）气龛的构造

气龛布置在沉井井壁表面上，高18厘米、上宽15厘米，下宽5厘米的梯形，深3厘米呈棱锥状的凹槽，凹槽底部与水平管相贴，在水平管上钻一个ф3毫米喷气孔。气龛结构简图如图8。

3）气龛的排列布置

气龛从第四节开始布置。为了保证下沉平稳，只在短边使用空气幕。

水平方向以1.5米为标准间距，相邻两层气龛位置交错布置，呈梅花状。

4）气龛的制作及安装

气龛采用4毫米厚的钢板制作。安装在沉井外壁模板上，用钢筋头和U形钢筋将气龛、充气管固定在结构钢板网格中间位置，并紧贴模板。

5）空气管路的设计

预埋在井壁内的管道，采用有一定弹性的ф25毫米聚氯乙烯硬管（竖管的最后2米采用ф50毫米的无缝钢管）。

管路布设具体如图9。

6）管路的安装

将水平管安装在气龛内侧的凹槽位置，用钢筋头将水平管和气龛固定在模板上。在安装水平管时每段水平管的两端头接一段有封头的弯管（沉淀管），以存贮可能进入管内的泥砂，防止堵塞气孔。存贮封头管采用ф50毫米长30厘米长的聚乙烯硬管。如图10防堵措施示意图。

竖管通过三通接头与水平管相连，连接时做好防漏措施。同时各分区管路按要求引出，做好各分区标记，便于压气助沉过程进行控制，安装时不可将各管路混乱。

7）管路保护

混凝土浇筑振捣时需特别注意不可触碰到充气管路，振捣棒与充气管路之间保持一定的距离（但此距离不能大于振捣作用半径），养护完成拆模后，将水平管上的橡胶套向侧面稍微推开，在水平管上钻ф3毫米喷气孔，喷气孔的位置在水平管弧形外表的中间稍偏上，将橡胶套复位，在外罩的橡胶套上用小钢钉扎孔，既可防止砂土堵孔，又可保证喷气正常。喷气孔施工完毕后，向预埋管内压风，检查喷气孔是否通畅，若堵塞应及时将喷气孔进行疏通。井壁外供气管路由搁置在井壁外侧预埋牛腿上的供气总管，通过空气分流装置连到空气幕每个区块的供气支管上。在分流装置上设有阀门和气压表以便于控制。

8）压缩空气供气系统

送风压力不小于气龛入土深度理论水压的1.6～2.0倍时，可以达到满意的效果，所以送风压力不小于5个标准大气压。

供风时以每个气龛耗风量不小于0.02-0.025立方米/分钟计算总供风量，可以达到预期的下沉效果。则供风量不应小于21立方米/分钟。

空气幕助沉施工时，先打开空压机，待气包内压力接近其允许值时，打开供气管路的气阀，开始送风，压力保持在5千克以上，如果压力下降，说明气量不足，此时空气幕的效果不理想。

五、沉井排水

对于下沉过程中要穿过较厚的地质层，终沉时刃脚需入基岩一定深度，以满足抗倾和抗滑稳定要求，终沉后井内要进行锚杆及钢筋混凝土底板（封底混凝土）施工，必须达到“干地施工”条件的沉井群，下沉的合理方式为“排水下沉”，排水方法有集水井排水法和外围排水法。

1.井内排水法

这种方法是在开口沉箱内部底面上设置集水井，使渗向底面的地下水集中在集水井中，然后用泵压送到井外的方法。如果水位下降量大，则开挖底面时的动水坡度增大，有可能产生流砂现象。另外，由于排水致使周围土体冲填压实，给箱体下沉带来困难。

2.外围排水法

这种方法是在开口沉箱的外侧设置几条深井，在各深井中插入水泵一起向外抽取地下水的方法。地下水位下降后的水位分布形状，因地层渗透系数的不同而异：渗透系数越小，水位的下降量和范围越小；渗透系数越大，层厚越厚，排水效果越好。该方法与井内集水井排水法相比，排水量越大，影响范围也越大。流入过滤管的地下水中夹有周围地层中的土砂，会使过滤管堵塞，同时也可能造成外围地层的沉降。作为防止排水法造成周围地层沉降的防止措施，还可并用设置防渗墙和抽取地下水再回灌地层的恢复水位方法。

对于大型沉井群，由于分布范围大，地下水分布情况复杂，一般是采取井内排水法和外围排水法相结合的方式进行排水。

六、后续井筒施工

在底节沉井下沉到预定深度后就应停止下沉，准备进行上面一节沉井的施工。沉井的接高应符合以下要求：

1.接高前应调平沉井，井顶露出地面应有1米左右高度。

2.第二节沉井高度可与底节相同（5~7米）。为减少外井壁与周边土石的摩擦力，第二节井筒周边尺寸应缩小5~10厘米。以后的各节井筒周边也应依次缩小5~10厘米。

3.上节模板不应支撑在地面上，防止因地面沉陷而使模板变形。

4.为防止在接高过程中突然下沉或倾斜。必要时应在刃脚处回填或支垫。

5.接高后的各节井筒中心轴线应为一直线。

6.第二节井筒混凝土达到强度要求后，继续开挖下沉。以后再依次循环完成上部各节井筒的制作、下沉。

七、井底地基处理

1.按设计要求打好插筋，清除岩面浮渣杂物，浇筑封底混凝土和填心混凝土。打插筋、清基、封底、填心各工序必须紧密衔接，缩短工期。如果工期拖延过长，井内长时间排水，既增加排水费用，又可能淘空四周地层中的砂及小粒径卵砾石，对沉井安全不利且增加了清理量。

2.沉井下至设计位置后，如设有深挖齿槽，为保证齿槽的顺利施工，应将井周刃脚部位封堵。齿槽可沿长度方向分段跳块开挖，一般分4块（或3块），分2个阶段开挖。第一阶段先开挖1至2块，立模先浇混凝土。第二阶段可全部开挖，该阶段齿槽混凝土可与封底混凝土一起施工。

齿槽开挖前槽口边沿应打插筋，齿槽开挖的边坡可采用喷混凝土支护，若遇破碎层可用锚喷支护。

3.井间齿槽可采用平洞法开挖，并回填混凝土至刃脚底面。

八、填心混凝土施工

1.作为一般基础沉井，可用C15混凝土封底，高度为2~5米。

2.若渗水量不大，填心、封底可采用分期施工方法。第一期可采用预留泵坑，一边排水一边从一端向另一端封堵填心，最后撤出水泵封堵水泵坑。

3.若渗水量较大，无法采用排水法封堵，也可采用导管法水下浇筑混凝土封堵。水下混凝土浇筑厚度可为3~5米，以上部分将积水排出后仍采用普通混凝土方法浇筑填心混凝土。用导管法浇筑水下混凝土时，应按照水下混凝土施工规范中"特种混凝土”的有关规定执行。水下浇筑混凝土的强度等级应较混凝土设计强度提高一级。

4.井底封堵后若要进行防渗处理，则井底可作为防渗处理的工作面。井底混凝土封堵后，其上应根据设计需要，浇筑混凝土或填砂砾石。

《大深度沉井群施工工法》无需特别说明的材料。

对于大规模沉井群工程施工的机具设备配置规格、数量，须根据工程规模、工期要求、场地大小、布置空间、干扰程度等综合考虑。截至2009年，较常用机具设备见表1。

参考资料：

《大深度沉井群施工工法》的质量控制要求如下：

• 质量控制标准

沉井、沉箱制作及下沉质量控制应遵守《建筑工程质量检验评定标准》GBJ 301-88，允许偏差项目见表2。

注：①适用于陆地沉井、沉箱。②a为长度或宽度；r为半径；b为对角线长；H为下沉总深度；L为最高与最低两角间距离。

• 质量控制措施

1.沉井拆除垫层前，先在互相垂直的两个方向上放出井的竖直中心线，以控制井的垂直度；以刃脚底面为±0米标高，在中心线旁画出标高刻度，以随时显示沉井下沉深度。

2.下沉要严格按顺序对称、均衡进行，每次每格取土深度为0.2~0.5米，邻格高差小于0.5米。

3.沉井施工测量控制

1）高程控制点：在沉井壁上设置观测点观测沉井下沉及倾斜状况。

2）平面控制：下沉前在沉井两外墙（岸侧及上游）上设置中轴线，并以醒目标志。基线上架2台经纬仪，定期、定时观测沉井偏位情况。

3）沉降观测及偏位观测：下沉期间观测，初沉2小时一次，中期4小时一次，终沉1小时一次。出现异常情况持续观测。

4.施工监测

施工监测包括沉井自身状态监测和施工对周围环境影响监测两部分。沉井自身状态监测包括：井筒自身位置（深度、中心偏离）监测，姿态（倾斜）监测及井筒受力状况的监测。对周围环境影响的监测包括：地层沉降的监测及周围建筑物倾斜监测。沉井下沉监测项目见表3。

1）井筒自身位置监测，姿态监测

在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，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，当垂球离墨线边达50毫米或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时纠正，使偏差控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250毫米以内。当沉至离设计标高2米时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。

2）井筒受力状况的监测

（1）刃脚下方土体对刃脚的抗力：在刃脚四周踏面处每隔2~3米布置一个刃脚荷载计。

（2）周边摩阻力：沿沉井周边横向每隔3~5米，竖向5~6米布置一个周面摩擦计，呈梅花形布置。

（3）井筒钢筋监测：在四周15米、25米和45米处每边埋设2个钢筋计，横纵隔墙在15米和25米各埋设1个钢筋计。

钢筋计安装随工程钢筋绑扎同步进行，应焊接在同一直径的受力钢筋上并保持同一轴线，受力钢筋之间的绑扎接头距仪器1.5米以上，钢筋计焊接可根据现场情况采取对焊、坡口焊或熔槽焊，焊接时可在仪器部位浇水冷却，使仪器温度不超过60°C，但不得在焊接处浇水。安装、绑扎带钢筋计的钢筋，将电缆引出点朝下，混凝土入仓远离仪器，振捣时振捣器至少距离钢筋计50厘米，振捣器不可直接插在带钢筋计的钢筋上。

3）对周围环境影响的监测

根据施工场地布置、周围地表、建筑物等重要程度制定相应的监测措施和计划，发现问题及时采取措施，确保周围建筑物安全。

采用《大深度沉井群施工工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.沉井施工场地应进行充分碾压，对形成的边坡应作相应的保护。施工机械尤其是大型吊运设备应建在坚实（或经过处理）的基础上。沉井下沉到一定深度后，井外邻近的地面可能出现下陷、开裂，应注意经常检查基础变形情况，及时调整加固起重机的道床。

2.施工区内的地表水应排到施工场地以外，井内排出的渗水严禁反流井下。

3.井顶四周应设临时钢筋拦杆和挡板，以防坠物伤人。

4.起重机械进行吊运作业时，施工人员应躲避到安全部位，指挥人员与司机应密切联系，井内井外指挥和联系信号要明确，严防事故发生。

5.石方爆破时，起爆前应切断照明及动力电源，并妥善保护水泵。爆破后加强通风，排除粉尘和有害气体。

6.施工电源（包括备用电源）应能保证沉井连续施工。水泵和照明电源尤应可靠，严防淹没事故发生。

7.井内吊出的石渣应及时运到渣场，以免对沉井产生偏压，造成沉井下沉过程中的倾斜。

8.装运石渣的容器及其吊具要经常检查其安全性，渣斗升降时井下人员应回避。

《大深度沉井群施工工法》的环保措施如下：

• 建立健全环境保护管理体系

根据各种环境污染因素制定出来的环保措施要得到有效的顺利执行，还有赖于建立健全一套完整的环境管理体系，需要完整的组织机构、执行机构和监督机构去向全体施工人员进行环保意识教育，建立健全各级环保责任制，人人自觉地在生产过程中认真自觉执行拟订的环保措施，并能随时监测环境状况，及时发现问题，及时整改。

• 环境保护措施

1.水环境保护含油废水经排水沟收集后，进入集水井，然后经泵提升进入油水分离器（泵与分离器一体化设备）进行油水分离，保证出水水质达一级排放标准<5毫克/升的浓度。

2.交通扬尘防治措施

限制施工车速，一般控制在15千米/小时以内。必要时采用洒水车洒水除尘。

3.汽车尾气防治措施

强化对运输车辆的排放性能检测，强制不达标车辆进行正常维修保养，保证车辆发动机处于正常技术状态，经常清洗运输车辆，并使用零号柴油和无铅汽油。

4.噪声防护

加强对机械设备的维修和保养，减振降噪。在居民区和车流量较大的公路控制鸣笛，减少突发噪声，放慢车速。对参与爆破的施工人员发放防噪用具，严格执行劳动保护措施，同时严格控制一次性起爆的总炸药量，防止产生超标的噪声与冲击波。

《大深度沉井群施工工法》的效益分析是：

1.该工法用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，占地面积小、成本低。施工产生的振动、噪声小，对临近建筑物影响小，达到环保和安全的要求。环境效益和安全效益显著。

2.与同类地下工程相比，可大大减少挖、运、回填土方量，加快施工进度，降低施工费用。

3.沉井内部空间可利用，下沉过程中，本身作为挡土和挡水围堰结构物，不需要板桩围护，从而可节约投资。

《大深度沉井群施工工法》的应用实例如下：

• 实例1：向家坝水电站二期纵向围堰沉井群施工

1.工程概况

向家坝水电站二期纵向围堰沉井群工程由10个23米x17米的沉井组成，沉井群既是左岸一期土石围堰内侧边坡的挡土墙，又是二期纵向碾压混凝土围堰体的一部分。沉井群前期发挥挡墙作用，一期工程结束后，还将作为二期纵向围堰的基础继续发挥作用。

单个沉井内分6格，井格净空平面尺寸为5.2米x5.6米（含40厘米x40厘米的倒角），外墙厚2米，隔墙厚1.6米，最深9号沉井高度达57.4米。沉井设计由下到上结构情况如下：底节高7米（其中底部1米为钢刃脚结构），刃脚踏面宽30厘米，刃脚斜面高2米；中隔墙离刃脚踏面高度1~3米；底节高7米处设10厘米x10厘米的斜向倒角，其上2~5节设计按5米一节段配筋。沉井壁混凝土设计强度等级：底节混凝土大部分沉井为C35W6（其中8号、9号为C40W6）；其余节均为C25W6。井内填芯混凝土强度等级为C10W6。沉井工程特性见表4。

2.地质情况

沉井所穿过的冲积地层厚度45~62米，具有三层构造，上部为砂卵砾石层，总体以卵砾石为主，粒径主要在2~15厘米之间；中间砂层总体以中细砂为主，局部含淤泥质土；底部为含崩（块）石的砂卵砾石层，其突出特点是较普遍地含有块径不等的崩（块）石，崩（块）石的平均块径1.26米，最大4.20米（钻孔资料）。块石的母岩主要为灰白色中细砂岩、细砂岩及少量石英砂岩，系两岸谷坡崩塌堆积形成，大都呈微风化到新鲜状态。

3.施工情况简述

该沉井群施工的总体方案为：间隔制作、交替排水下沉。即先制作1、3、5、7、9单号沉井的第一、二节段，待其下沉到位后，再开始2、4、6、8、10双号沉井的制作下沉施工，然后，单号和双号沉井依次交替制作、下沉；下沉深度达30米后，沉井群平行施工。

当10号沉井下沉到223米时，停止下沉，其余沉井依旧按原定施工顺序进行施工。待9号沉井下沉到位并施工完其部分填芯混凝土后，再行开挖10号沉井顶面的土石方，且边开挖边下沉，直至设计标高210米。

9号沉井的制作下沉始终是先行施工，作为全部沉井群的先导井，利用该井探索、验证施工方案，同时作为沉井群区域的集水井抽取局部地下渗水，降低其他沉井的地下水位。

4.工程效果

该沉井群于2006年3月开工，2007年8月完工，历时18个月，沉井群快速、优质下沉到位，质量满足设计要求，运行安全、稳定。

• 实例2：铜街子水电站导流明渠边坡阻滑沉井群施工

1.工程概况

铜街子工程施工导流采用左岸明渠分期导流，明渠左岸大面积覆盖着古滑坡堆积物—碎石土，厚达30余米，如果大开挖将破坏碎石土边坡的自然稳定状态，可能引发大面积牵引式塌滑。采用沉井方案可基本上不挖碎石土边坡，井身可以作为明渠左边墙的一部分。明渠右边墙的尾端因为玄武岩埋藏较深，为防止冲刷，根据地质条件也设置了沉井。

方案要求在导流明渠左侧岸坡沿线共布置了16个沉井（另有4个防洪堤沉井），其群体和外轮廓线受水工结构布置的影响呈曲线型，展线总长约400米。

沉井布置在导流明渠左侧边墙部位并与墙体结合，在不同时期承受不同荷载。明渠在沉井的防护下开挖以后，在沉井右侧和顶部再浇筑部分混凝土，形成边墙墙体的全断面，满足明渠过水的要求。

单个沉井结构系钢筋混凝土箱型结构，平面上呈矩形，隔仓布置分单排和双排两种。底节井筒设楔形刃脚，刃脚护脚钢板厚10毫米，高80厘米。沉井在地表制作，节高一般5米，每座沉井根据下沉深度分为3~6节。各沉井结构特征见图11。

图注：沉井长度为沿明渠水流方向的尺寸。

2.施工情况简述

采用现场制作，抽水下沉，人工出渣的方案。

由于工期紧，沉井群组织三个作业队分片施工，每个施工片区的多个沉井采用大流水作业。自1983年6月开始施工至1986年3月完成，历时33个月，各个沉井因地质情况不同施工进度亦有差异，一般沉井施工从井身（高5米一节）制作到出渣下沉，再至上一节沉井开始制作，平均工期一个月。

3.工程效果

导流明渠左边坡阻滑沉井群于1986年3月全部完工，随即展开明渠的大开挖，在边墙、底板全部完成混凝土浇筑以后，同年11月河床截流，明渠过水运行。沉井群承受了明渠开挖浇筑期和明渠过流运行的荷载考验，运行情况良好。在施工过程中，井群承受了来自碎石边坡的侧压力，除个别外，均无大的位移发生。仅16号沉井由于地基软弱岩石未挖尽，所以在明渠出口地基开挖时，发生位移5~8厘米，后经灌浆处理以及出口段混凝土浇筑，位移中止。

• 实例3：宝珠寺水电站沉井群施工

1.概述

宝珠寺水电站位于四川省广元市境内白龙江干流上，该水电站施工导流方式采用明渠导流。明渠左导墙部分基础采用沉井相互连接成墙的方案。共布置了13个大型沉井，布置如图12所示。沉井的特征参数见表5。

2.施工情况简述

为满足工期要求，采用平行交叉法施工。将沉井按单、双号分成两组，先施工第一组，待其开挖下沉深度超过2/3H₁（H₁为第一节浇筑高度）后，即开始进行第二组沉井施工，而第一组沉井照常开挖下沉，由此往复循环，平行交叉流水作业。这样工序衔接紧凑，提高了机械利用率，从而缩短了工期。

采用平行交叉法施工时，一个井开挖对邻井浇筑影响是较大的。为避免正在浇筑的井身发生倾斜。采取了在井身相邻侧缩短垫木加密、回填黄土、跟班夯实的技术措施。因沉井群井间间距较小，故两沉井之间垫木长度由原长3米缩短为1.5米，但垫木间距加密以不改变原基础设计允许应力为限，垫木截面为20厘米x20厘米。

3.工程效果

宝珠寺水电站明渠左导墙部分基础大规模沉井群方案成功实施。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《大深度沉井群施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

历年冻土深度最大值中的最大值。

历年冻土深度最大值中的最大值。（根据《建筑气象参数标准（试行）》（JGJ35-87））2100433B

按井内淹水与否分为不淹水沉井和淹水沉井两种。淹水沉井又分壁后泥浆淹水沉井和壁后施放压气淹水沉井。按井壁下沉动力可分为自重沉井和加载沉井。后者又分为震动沉井和压水沉井。

不淹水沉井 在沉井内排水，工人在井底工作面掘进。除井壁在地面浇筑、随掘进随下沉外，其他工序和普通凿井法相同。由于排水造成井内外压力不平衡，下沉深度受到限制，本法不宜在涌水大、流砂层厚的表土层采用。

沉井法淹水沉井

特点是：井内淹水，保持井内外压力平衡，可防止涌砂冒泥；壁后灌注减阻介质；掘进与排渣均在水下完成；一般采用水枪或钻机破土、压气排液器排渣。该法工艺较简单，需用设备少,机械化程度高,工人不下井，作业条件好，成本较低，除砾卵石层外，一般均可采用。但由于量测和纠偏技术尚未完全解决，沉井下沉速度和偏斜程度较难掌握，往往影响工期。

壁后泥浆淹水沉井 在整个施工过程中保持井筒内淹水水位高于地下水位 1～2m。在沉井壁后环形空间灌注触变泥浆，它是以膨润土为主要原料，加水和化学处理剂（碱、羧甲基纤维素）混合搅拌而成的一种液态减阻材料，其特性是静止时为不易流动的凝胶状态，搅动时变成易于流动的溶胶状态。通过埋设在井壁内的管路，将触变泥浆灌注在沉井壁后的环形空间内，把井壁和地层隔开，借助泥浆柱压力，维护土层稳定，防止塌陷并可在沉井下沉时减少沉井外壁的摩擦阻力。用触变泥浆减阻，经济效益较好；但在恢复井壁与土层的固着力和保证泥浆护壁的可靠性方面，还有待研究改进。

壁后压气淹水沉井 在沉井外壁上，按压缩空气可能克服的作用面积，预留气龛，在气龛底部设喷气小孔与井壁内的压气管路相连，构成施放压气的通道。沉井需下沉时，按施工的要求压力依次打开管路阀门，压气由喷气孔喷出,沿井壁外围扩散上升,形成一个空气帷幕，减少周边的摩擦阻力，促使井筒下沉（见图）。该法可控制施放压气的时间，有利于控制井筒偏斜。日本用本法施工，最深沉井达200.3m，偏斜仅为0.1%。 沉井法

沉井法震动沉井

在预制的薄壁长段井筒上部装有井帽，在其上安置震动机，带动井筒震动，加大井筒的下沉力，并促使井壁四周土壤液化,减少沉井周边的摩擦阻力,加快下沉速度。本法由建桥工程使用的震动管柱法移植而来，自1958年起，在中国淮北矿区用该法相继建成了十多个井筒，优点是机械化程度高，成井速度快，成本低。由于震动机的加载有一定限度，在遇到砾卵石层时，井壁容易断裂，且地面及井筒周围受震动影响，适用条件受到限制。 压水沉井 加载沉井的另一种形式，在沉井刃脚上增设伞形钢结构底罩,把井筒和刃脚隔开，伞上灌水,增加荷载。伞下作为破土排渣的空间，破土使用五组装在刃脚四周斜面处和伞顶部的固定水枪，泥渣水自伞顶中心的排渣管排出。本法在中国开滦建井工程处首次试用，下沉深度达30.1m。

学科：固体矿产勘查

词目：最大勘探深度

英文：maximum exploration depth2100433B