浅析沉井下沉过程中的偏斜、位移与纠偏

天工柱2013年第4期(总第98期)浅析沉井下沉过程中的偏斜、位移与纠偏陈云静(天津五市政公路工程有限公司)随着科技的不断进步，沉井施工技术已经得到越来越广泛的应用。目前如桥梁墩台基础、取水构筑物、雨污水泵站、地下工业厂房、大型设备基础、地下仓库、人防掩蔽所、盾构拼装井、船坞坞首、矿用竖井以及地下车道和车站等大型深埋基础和地下构筑物的围壁等等均曾采用过沉井法施工。在沉井下沉过程人们总是希望保持理想的垂直下沉状态，但是大量沉井下沉实践证明，这是不现实的。主要由于以下的原因：1、沉井在平面上因结构构造原因各边重量不相等。2、下沉过程中井内各边的挖土不可能做到绝对均等。3、下沉深度范围内各层地基土厚度不均、强度不等。4、沉井周围地表上有可能附加荷载不均衡分布(如模板、脚手材料、钢筋和起重设备等)使沉井外井壁受到的侧压力有差异。因此，沉井在下沉过程中总是有偏斜，不是向左偏，就是向右偏，不是向前俯，就向后仰，这是客观存在的必然现象。首先，我们先弄清楚下沉与纠偏的关系。为说明问题，以图1为例：一／＼_／、／＼图1沉井下沉示意图当沉井下沉由于井内挖土不平衡等影响，沉井38向左偏斜，刃脚A到A’位置，刃脚B~E]B’位置，沉井虽下沉了一定深度，但却出现了偏斜，此时B’刃脚高于A’刃脚。为了及时纠偏，又在井内B’刃脚处多挖土，减少土体支撑反力，致使B’刃脚过多下沉到B一位置，而此时A’刃脚也下沉了但下沉少了一些，到了A位置，沉井又出现了向右偏斜的现象。从上面的纠偏过程看，可以得出这样的结论一一纠偏过程就是下沉过程。既然纠偏过程就是下沉过程，在沉井的下沉过程中，就应该把纠偏放在主要位置来对待，把下沉放在次要位置来对待，以纠偏为主，以下沉为辅。大偏要纠，小偏也要纠，沉井在不断的纠偏过程中就会顺利下沉到设计标高。其次，我们再来分析纠偏过程中各种作用力之间的关系。为说明问题，将下沉过程三维受力问题简化为平面问题，参见图2：图2沉井的平面力系当沉井向左偏斜时(图中实线位置)左井壁挤压左边土体，使土体处于被动应力极限状态，左井壁受到被动土压力作用(图中E)同时右井壁向左倾，使右边土体处于主动应力极限状态，右井壁受到主动土压力Ea的作用。而当右纠偏时(图中虚线位置)右井壁转而受到被动土压力E’作用，同时左井壁也转而受到主动土压力Ea’作用。由于纠偏过程中沉井也在下沉(图中实线位置一虚线位置)，因此右井壁外受到土体的浅析沉井下沉过程中的偏斜、位移与纠偏陈云静摩阻力F’作用，同时左井壁外受到土体摩阻力Fa’作用。图中w为沉井下沉时的自重，R为右刃脚下土体的支撑反力。在这里，纠偏力矩为：E’X1／3H+WX1／2C撼蝙的伪：E’X1／3H+’xC+R×C要使沉井向右纠偏，必须满足下式：1／6(2EI×H+3W×c)>1／3[Ee'~H+3C(Fp’+)]这就是纠偏过程中各种作用力之间的主要关系。理解了纠偏过程中各种作用力之间的主要关系，我们就可以采取相应的纠偏对策。1增大纠偏力矩的办法(指不等式的左半部)(1)在沉井左侧地面增加一定量的堆载，使Ea增大。(2)在沉井的顶上，特别是左半部堆载，使w增大。(3)在沉井的顶部套上钢丝绳，用布置在沉井右边的卷扬机将沉井朝右拉。(4)当沉井水下下沉时，井内抽水减少浮力，增大下沉力，配合上面的办法一起使用，也很有效。(如图3)2减小抵抗纠偏力矩的办法(1)在右刃脚处挖土，使土体支撑反力RB减小。(2)在右井壁外侧射水冲刷，使土体摩阻力FP’J、。(如图4)(3)在沉井壁外侧挖沟槽，使被动土压力E’减小。(4)当沉井有底梁时，挖掏底梁—F