沉井技术在新江口防冲的应用
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摘要：沉井作为一种应用较为广泛的地基处理方法，在富阳境内应用属第二次，在防冲处理中属首次应用，经过洪水考验后，证明了沉井在新江堰的应用是成功的。
关键词：堰坝沉井防冲
1、引言
沉井是在工程上应用较为广泛的地基处理方法，在公路桥梁及水闸基础工程上使用较多，其处理效果比较理想，可以同时解决地基承载力和地基渗透变形的问题。
沉井布置有多联式和分离式及单井结构(图1)。多联式施工较困难些，分离式需解决沉井间的防渗问题。沉井的平面形状多呈矩形，且布置简单对称，以便井体施工浇筑和均匀下沉。
2、沉井设计要点
本工程位于富阳市包家淇堤新江口，地处新桐乡境内富春江边，受潮汐作用，属感潮河段，冲刷较为严重。历年来，黄金畈总干渠出口堰（以下简称堰）经历了多次洪水，损毁相当严重，当地村民也曾多次修堰，但屡修屡冲，效果较不理想。在本工程实施之前，富阳市水电局就新江堰的防冲问题组织了专家进行实地察看并论证，因该处属粉砂地基，冲刷又较为严重，在进行了板桩、连续灌注桩、重力式挡墙及沉井共四组方案的经济技术比较之后，一致认为该处适宜修建沉井，防止洪水对新江口的继续侵蚀。
2.1 沉井类型的选择
沉井类型必须结合工程实际，根据地基特性、工作条件、施工条件，经比较选用单井式沉井作为抗冲主体工程。
2.2 沉井强度的计算
（1）刃脚处地基强度，须满足下列条件：
N+G≤Rj+Rf
式中N 作用在沉井结构上的竖向荷载（t）；
G 沉井自重（t）；
Rj 沉井底部地基土的总反力（t）；
Rf 沉井侧面的总摩阻力（t）。
（2）为保证沉井在施工时能顺利下沉到设计标高，沉井自重G要满足下沉要求：
2.3 沉井结构的拟定
根据堰流计算结果，该处堰顶宽度为8m，溢流面扩散角按实际地形及满足泄洪要求取5.4°，并结合沉井位置的地面高程，取沉井长度为12.33m。按强度计算及规范的要求，取沉井宽度为6m。根据沉井位置的冲刷强度分析，并参照地质资料确定沉井高度为4m。因沉井表面积较大，为了满足沉井井体的刚度要求，在沉井内设置隔墙两道，以保证沉井在下沉过程中防止井体弯矩过大而挠断。
2.4 沉井下沉
（1）沉井往往在设计顶高程上先进行分节浇筑，然后挖去井内的土方，借井体自重克服井壁摩阻力而下沉的，因此沉井浇筑高度应根据地基土条件和要求控制的下沉速度等因素确定。第一节沉井井壁浇筑高度往往受到浇筑基底面地基承载力的限制，而在第二节以上的各节浇筑高度还要受到其下沉的各节井壁摩阻力的影响，如果处理不当，将会造成沉井下沉的失控现象。
（2）因沉井沉放较深，能很好地解决浅层冲刷对堰体产生的影响，而且也有利于堰的稳定。不可避免的是，当沉井下沉至设计高程时，地下水位一般较高，对施工带来一定难度，施工过程须设置多台泥浆泵强排以降低地下水位。如果在存在承压水层的地基上采用沉井时，特别是当沉井下沉至含承压水的土层，影响地基抗渗稳定性时，不仅沉井基础施工会遇到很大困难，而且还会影响工程施工安全，因此在这种情况下不宜采用沉井基础。
（3）由于该沉井完全起防冲作用，上部不存在很大的荷载，经计算，仅靠井壁的摩阻力就可维持沉井的稳定，故沉井不封底，而是选用了渗透能力较好的宕碴作为井内回填，且分层夯实，以防止产生渗透变形和过大的沉降。同时在沉井的底部设置了多处排水管，防止产生过大的扬压力，对沉井的稳定产生不利影响。
3、施工要点
3.1、施工围堰、导流及防护
出口堰由于基础位于正常水位以下，受富春江潮汐及河道水流影响，施工难度较大，是整个工程施工的重点和难点，沉井施工速度的快慢直接影响到整个工程的施工进度。
为保证沉井干地施工，沉井的四周修筑草包围堰，考虑到此段受水流冲刷较严重，在围堰迎水侧采用4m长，Φ16松木桩进行加固。沉井左右岸堤脚为防止冲刷、塌方，用松木桩竹帘片等加以防护。
3.2、沉井施工
（1）沉井施工程序
（2）沉井施工
本标段工程C20钢筋砼沉井工程量为114.14m3，分三次浇筑。第一次、第二次均浇筑1.8m，为方便施工，堤顶至沉井仓面搭设施工便道及工作平台。砼浇筑时，采用人力翻斗车运输，通过泄槽直接入仓。待第二层砼强度达到设计强度的85％以后，开始进行沉井下沉。沉井下沉采用水力冲挖结合人工开挖的方法进行。
沉井下沉时采用高压水泵进行冲挖，使沉井下沉，并采用潜水泵将冲挖出的含泥水抽到围堰外的江中。根据沉井的下沉速度，一边冲挖一边沉放，直接到设计高程为止。
4、结语
包家淇堤新江出口堰采用沉井垂直防冲结构结合水平抛石作为出口的保护措施，取得了较好的社会效益和经济效益，主要表现在：①工程质量方面：极大地提高了黄金畈总干渠出口堰的防御能力，防冲刷深度达到了3m；②工程进度方面，减少土方开挖量，缩短了整个工程的工期；③社会效益：多年来，屡冲屡修，效果不明显，现经过一段时间的运行，目前效果良好，并得到了上级领导和当地群众的一致好评。