土力学与地基基础-施工中常用的泥浆套和空气幕下沉沉井施工

当沉井深度很大，井侧土质较好时，井壁与土层间的摩阻力很大，若采用增加井壁厚度或压重等办法受限时，通常可设置泥浆润滑套和空气幕来减小井壁摩阻力。

1.用泥浆套下沉沉井

泥浆套下沉法是借助泥浆泵和输送管道将特制的泥浆压入沉井外壁与土层之间，在沉井外围形成有一定厚度的泥浆层，该泥浆层把土与井壁隔开，并起润滑作用，从而大大降低沉井下沉中的摩擦阻力（可降低至3～5 kPa，一般黏性土为25～50 kPa），减少井壁圬工数量，加速沉井下沉，并具有良好的稳定性，如图9-18所示。

图9-18　泥浆套沉井

（1）设备构造

泥浆通常由膨润土、水和碳酸钠分散剂配置而成，具有良好的固壁性、触变性和胶体稳定性。泥浆润滑套的构造主要包括射口挡板、地表围圈及压浆管。

射口挡板可用角钢或钢板弯制，置于每个泥浆射出口处固定在井壁台阶上（见图9-19），其作用是防止压浆管射出的泥浆直冲土壁，以免土壁局部坍落堵塞射浆口。

图9-19　射口挡板与压浆管构造

地表围圈用木板或钢板制成，埋设在沉井周围（见图9-19）。其作用是防止沉井下沉时土壁坍落，为沉井下沉过程中新造成的空隙补充泥浆，以及调整各压浆管出浆的不均衡。其宽度与沉井台阶相同，高1.5～2.0 m，顶面高出地面或岛面0.5 m，圈顶面宜加盖。

压浆管可分为内管法（厚壁沉井）和外管法（薄壁沉井）两种（见图9-20），通常用φ38～φ50的钢管制成，沿井周边每3～4 m布置一根。

图9-20　外管法压浆管构造

下沉过程中要勤补浆、勤观测，发现倾斜、漏浆等问题要及时纠正。若基底为一般土质，易出现边清基边下沉现象，此时应压入水泥砂浆换置泥浆，以增大井壁摩阻力。此外，该法不宜用于卵石、砾石土层。

（2）施工注意事项

① 用泥浆套下沉沉井，沉井容易偏斜，偏斜过大会挤坏泥浆套。施工中应特别注意对称均匀除土，防止偏斜。井顶或井底的最大水平位移值应控制在泥浆厚度以内，以免破坏泥浆套或地表围圈。井内除土，还应避免掏空刃脚下土层，以免造成通路，漏失泥浆，或沉井突然下沉，土壁坍落，破坏泥浆套。

② 沉井吸泥下沉时，应特别注意向井内补水，使井内水位不低于井外，以免翻砂涌水，破坏泥浆套。吸泥机的出泥管应引至远离地表围圈，以免水进入泥浆套内。

③ 井内挖出的弃土应及时远运，以防止不均匀土压挤垮地表围圈或造成土壁坍塌。

④ 沉井下沉过程中，如发现泥浆面下降迅速，说明泥浆漏失，应压入流动度小、黏度和静切力大的泥浆，以稳定其漏失现象。若泥浆仍继续漏失，则不宜大量压浆，应让沉井下沉切断其通路，然后压入稠浆，以防再漏。

⑤ 对于井底置于土层的泥浆套沉井，可能沉井下至设计标高后清基时因支承面积的减小而继续下沉。为防止这一现象的发生，应根据泥浆套的实际效果及地层情况，提前停止压入泥浆。(www.xing528.com)

⑥ 对于孔隙大易漏失泥浆的地层（如卵石、砾石等）以及容易翻砂坍塌破坏泥浆套的地层（如流砂层等），则不宜采用泥浆套下沉沉井。

2.用空气幕下沉沉井

用空气幕下沉是一种减小下沉时井壁摩阻力的有效方法。它是通过向沿井壁四周预埋的气管中压入高压气流，气流沿喷气孔射出再沿沉井外壁上升，在沉井周围形成空气“帷幕”（即空气幕），使井壁周围土松动或液化，摩阻力减小，促使沉井下沉。

（1）空气幕下沉的特点

空气幕下沉沉井适应于砂类土、粉质土及黏质土地层，对于卵石土、砾类土及风化岩等地层不宜使用，其具备以下特点：

① 可以减薄井壁厚度，加大下沉深度和加快下沉进度。

② 井壁摩阻力较泥浆套沉井容易恢复。

③ 下沉中沉降、停止容易控制。

④ 由于不需要地表围圈，可用于水中下沉沉井。

（2）压气系统

空气幕沉井在构造上增加了一套压气系统，该系统由气斗、井壁中的气管、压缩空气机、储气筒以及输气管等组成。

气斗是沉井外壁上凹槽及槽中的喷气孔，凹槽的作用是保护喷气孔，使喷出的高压气流有扩散的空间，然后较均匀地沿井壁上升，形成气幕。气斗应布设简单，不易堵塞，便于喷气，目前多用棱锥形（150 mm×150 mm），其数量根据每个气斗所作用的有效面积确定。喷气孔直径1 mm，可按等距离分布，上下交错排列布置。

气管有水平喷气管和竖管两种，可采用内径25 mm的硬质聚氯乙烯管。水平管连接各层气斗，每1/4周或1/2周设一根，以便纠偏；每根竖管连接两根水平管，并伸出井顶。

由压缩空气机输出的压缩空气应先输入储气筒，再由地面输气管送至沉井，以防止压气时压力骤然降低而影响压气效果。

（3）压缩空气的储供

空气幕沉井以空气压缩机供风。一般下沉深度40～50 m以内的沉井，可用风压为0.7～0.8 MPa的压风机供风。

（4）施工注意事项

① 除土到刃脚下正面阻力基本消除时压气，沉井可顺利下沉。

② 压气时应尽可能使用压风机的最大风压以保证压气效果。

③ 保证气龛不被堵塞是空气幕下沉的关键。

④ 控制及调整沉井的倾斜和位移，可利用分段设置的压气管路，根据需要分段压气进行。