作者：张毅
杭州市某主干路污水管工程所处道路为主城区的主干路，不宜大开挖施工，故主干路上污水管采用顶管。在主干路道路外设置一些污水收集井，井深度在6.5 m左右。为便于与道路上的污水主井连接，道路外污水收集井采用顶管工作井形式，尺寸3.5 mx7 m。由于道路沿线均为2~4层的民房，民房离污水收集井外边的距离为7~ 15 m不等，无论采用大开挖施工还是沉井施工均会对民房产生较大的影响。本文从技术、经济、工期等方面对2个方案进行技术比较，以确定最优方案。
1地勘水文资料
根据工程地质勘察报告，场地岩土可划分为①、②、③3个大层，细划为7个亚层，现自上而下分述如下。①-1层：杂填土，杂色，松散，稍湿，以建筑垃圾为主，由碎石、块岩、砖块、混凝土块、黏性土混合组成，碎块石粒径一般为10~30 cm。①-2层：素填土，灰、灰黄色，稍湿，以粉质黏土为主，局部夹少量粉土，含有植物根茎。②-1层：砂质粉土，灰黄色，局部灰色，饱和，稍密，局部中密，中等压缩性，含有云母碎屑。②-2层：砂质粉土，灰色，稍密为主，局部中密，饱和，中等压缩性，含云母碎片和贝壳屑。②-3层：砂质粉土夹粉砂，灰色，饱和，中密，中等压缩性，含有云母碎屑和贝壳屑，局部夹有团块状粉砂。③-1层：淤泥质粉质黏土夹砂质粉土，灰色，流塑，高压缩性，含有云母碎屑和贝壳屑，局部砂质粉土含量较高。勘探期间测得场地松散岩类孔隙潜水地下水埋深为0.40～1.80 m。
开挖深度范围内以透水性较好的砂质粉土层为主。
2方案比较
本次设计提出如下2个方案：方案一，采用钻孔灌注桩挡土、高压旋喷桩隔渗、坑内和坑外降水支护后开挖做工作井；方案二，不排水下沉，水下封底沉井外加高压旋喷桩围护。
2.1技术方案比较
1)方案一。基坑围护桩采用∅600 mm钻孔灌注桩，桩中心间距800 mm，桩长为12.8 m，桩顶标高为-0.8 m。将压顶梁顶从自然地面下降0.8m。基坑计算深度为7m。工作井基坑平面尺寸较小，空间效应好，在顶部设置一道钢筋混凝土围檩梁，隔渗帷幕采用单排∅800 mm@500 mm高压旋喷桩，桩长为12.8 m。坑内在设置隔渗帷幕的基础上采用自流深井降水，降水深度最浅处应控制在坑底以下0.5 m左右。为适当减小帷幕压力、避免帷幕渗漏引起流砂等问题影响周围环境，坑外采用一级轻型井点进行控制性降水，降水深度为3.0 m左右。基坑围护平面示意图1，基坑围护剖面示意图见图2，结构计算采用启明星深基坑支护结构设计软件。
本基坑为二级基坑，计算时考虑地面超载30 kPa。场地地质条件和计算参数见表1，基坑围护计算简图见图3。
经计算，整体稳定验算安全系数K= 1.96，规范要求1.3；墙底抗隆起验算K=6.64，规范要求1.6；坑底抗隆起验算K=2.38，规范要求1.5；抗倾覆验算K =4.59，规范要求1.15；抗管涌验算：按砂土，安全系数K =4.013，规范要求1.5，以上均满足DB33/T 1096-2014《建筑基坑工程技术规程》（浙江省）的要求。
地面最大沉降计算值为30 mm，房子对角线沉降差在20 mm以内，根据DB33/T 1096-2014建筑物的允许变形值，砌体承重结构基础的局部倾斜为0.002×10 000= 20 mm，此沉降差满足规范要求。
2)方案二。采用沉井方案，外部一周设置高压旋喷桩围护，沉井采用不排水下沉，水下封底施工。高压旋喷桩内插钢管，长度8m，地面位置设置钢筋混凝土围檩。沉井结构平面示意图见图4，沉井结构剖面示意图见图5。
沉井外若无围护，沉井下沉时，对沉井外四周土体的影响是不可避免的。沉井四周的破坏棱体范至按下式估算：L=Htan（ 45o一∅2），L为沉井影响水平范围，∅为土体内摩擦角，计算得到L约为5m。
房屋虽在沉井的破坏棱体之外，但沉井在下沉过程中，由于倾斜、位移纠偏，使井外土体松动。沉井下沉后期，由于沉井下沉系数减小，下沉力接近于摩阻力，需用人工或潜水员掏挖刃脚才能使沉井下沉。刃脚全部埋入土中或埋入很少，极弓造成井外泥沙涌人井内，对周边地面造成较大得沉降。另外抗管涌验算也不能满足。民房基础较浅，基底一般在地下1 m左右，毛石大放脚基础整体刚度较差，不做任何围护施工沉井对房屋会造成比较大的影响。
无围护时沉井简要计算如下，井外地下水位取地下I m标高，井内水位取地下2m标高，混凝土封底厚度取1.6 m，封底混凝土强度C20。经计算下沉系数：考虑水浮力为1.3，下沉稳定系数为0.567，均满足沉井规范要求。沉井水下封底完成后水抽干至底板浇筑完成为最不利工况，水下封底混凝土的厚度应根据强度及沉井抗浮确定。强度计算按受弯计算控制跨中厚度，以冲剪验算控制边缘厚度。验算混凝土封底厚度为1 000 mm，加上附加厚度300 mm．则封底厚度为1 300 mm，为安全起见，封底厚度设计取1 600 mm，冲剪验算控制边缘厚度1 000 mm，此时强度及沉井抗浮均满足要求。
当沉井外部一周设置高压旋喷桩围护时，沉井混凝土封底完成抽干水后为最不利工况，此时需对该工况进行计算，对沉井结构采取如下方式模拟计算，把沉井井壁当成排桩，每隔0.5~0.8 m在排桩设置多道支撑，沉井封底混凝土作为坑内地基加固，坑外高压旋喷桩作为止水帷幕，以封底混凝土面标高为准，基坑深度应为6.85 m，考虑基坑为二级基坑，计算时考虑地面超载30 kPa。结构计算采用启明星深基坑支护结构设计软件。
因结构为沉井，整体稳定与抗倾覆验算无需计算；墙底抗隆起验算K= 4.38，规范要求1.6；坑底抗隆起验算K =1.67，规范要求1.5。抗管涌分项系数计算如下：基坑深取6.85 m，坑外水位取地下Im，止水帷幕坑底以下长7m，抗管涌计算根据DB33/T 1096-2014的计算公式，
计算地面最大沉降25 mm，房子对角线沉降差在20 mm以内，根据现行GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》建筑物的允许变形值，砌体承重结构基础的局部倾斜为0.002×10 000=20 mm，据此沉降差满足规范要求。
2.2投资工期比较
方案一投资估算为61.26万，方案二投资估算为44.77万；仅考虑施工工期，方案一约为49 d，方案二工期约为51 d。以上方案一工期尚未考虑深基坑论证及完善的时间，若考虑，快则15 d，慢则至少一个月，综合比较，方案二工期较短。
2.3方案比较结果
从以上分析比较，方案一、方案二技术上均可行，对周边建筑物的影响均在规范允许的范围之内；方案一投资比方案二大36.8%，方案二经济性明显占优，本工程此类污水井有20多个，采用方案二可节约400多万投资；同时，方案二工期比方案一也较短。
综合比较结果，方案二明显优于方案一。最终设计采用方案二。
3沉井方案效果
沉井于2011年11月施工完成，施工前建设单位委托第三方进行监测，在民房的四个角点及地面均设置沉降观测点，并对房屋裂缝也进行观测，施工完成后沉降非常小，沉降数据在3 ~ 15 mm之间，房屋未有新的裂缝出现，村民基本没反应。
4结语
沉井施工对周边环境有一定影响，当周边有建筑、管线等因素时，设计人员往往摒弃沉井方案，采用围护大开挖方案，造成投资的增加。
高压旋喷桩围护下的沉井，采取不排水法下沉、水下封底的施工方法能有效减少对周边的影响，投资也较省，在本项目中的优势已充分体现，取得很好的工程效果，希望本文能为工程技术人员提供借鉴和参考。
5摘要：对某污水井采用开挖方案和沉井方案进行比较，确定在高压旋喷桩围护下的沉井有很大的优势。经方案技术比选，最终采用沉井方案并取得较好的工程效果。
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