[科普中國]-水力排土

水力排土沉井（排水）下沉施工技術(shù)是在軟土地層中較成熟的沉井施工工藝。通過簡便的水力機(jī)械設(shè)施，就可完成將沉井內(nèi)土體由高壓水破碎混和成泥漿后吸排出沉井的各道工序。從而使沉井逐步下沉到位。該工藝無振動(dòng)、無污染，對(duì)環(huán)境影響較小。具有技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、操作簡便，勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工安全可靠、下沉質(zhì)量容易控制等優(yōu)點(diǎn)。隨著城市基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，各類沉井工程相繼實(shí)施，水力排土沉井是經(jīng)常被采用的一種施工技術(shù)。經(jīng)過多年來大量工程的施工實(shí)踐證明該技術(shù)具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

定義水力排土沉井是采用高壓水流破土、使鋼筋混凝土構(gòu)筑物下沉的施工方法。1

特點(diǎn)該方法具有以下特點(diǎn)：

（1）在軟土地層中的排水下沉井施工中水力排土是既可靠又高效的出土方式，適用于任何平面尺寸的大

中小型沉井工程。

（2）水力機(jī)械破土排泥的主要設(shè)施為水槍和水力吸泥機(jī)（也可用泥漿泵）。構(gòu)造簡單，不易損壞，容易修

復(fù)。

（3）水力破土可適用于不同土層條件（粘性或砂性的軟、硬土層），并可有效控制破土程序和位置。能使

沉井干穩(wěn)下沉，便于控制沉井終沉標(biāo)高。

（4）水力破土可避免挖深鍋底，減少沉井突沉現(xiàn)象，易于保證沉井施工質(zhì)量。

（5）水力排土沉井可省去大型挖土和起吊設(shè)施，節(jié)省設(shè)備使用費(fèi)，降低工程成本。

適用范圍本工藝廣泛適用于有合適的水、電源和泥漿沉淀出土或直接排放條件的各類軟土地層（淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂等）中排水下沉的各類沉井工程。在地下水位較高的砂性土層中需配合井內(nèi)外人工降水設(shè)施以防止流砂現(xiàn)象。在埋深大（17m左右以上）的粘性土層中，有時(shí)需配合井內(nèi)外下部土層地基加固措施以防止大量涌土。

工藝原理水力排土沉井下沉工藝系使用高壓水（水泵出口壓力宜大于1.2MPa）通過水槍將土體破碎并與水槍的出水混和成一定濃度的泥漿，然后由水力吸泥機(jī)或泥漿泵經(jīng)由輸泥管路吸排出沉井井送至泥漿沉淀池或直接排放至河道、湖、海等水體中。

主要施工設(shè)備目前一般使用的水力排土沉井下沉施工設(shè)備有兩種類型：

一類為以往慣用的用大型高壓水泵供水、水槍破土、水力吸泥機(jī)排土系統(tǒng)。主要設(shè)備為：高壓水泵（揚(yáng)程120m以上，單機(jī)流量130m3/h以上為宜）、水槍（噴嘴口徑φ12~15mm為宜），水力吸泥機(jī)（噴嘴口徑φ22~30mm為宜）、高壓輸水管路和低壓輸泥漿管路及調(diào)節(jié)水箱。需要時(shí)還要配置低壓取水泵。一般l臺(tái)高壓泵可帶動(dòng)1臺(tái)水力吸泥機(jī)和1～2臺(tái)水槍。高壓泵和吸泥機(jī)的數(shù)量視沉井平面尺寸和井格數(shù)量而定，一般1個(gè)井格配置1套水力吸泥機(jī)，1套水力吸泥機(jī)配置2臺(tái)水槍（不移動(dòng)水槍位置可沖刷井格內(nèi)各處土體）。高壓泵每臺(tái)功率為90kW~150kW，此系統(tǒng)用電量較大。

另外，最近幾年發(fā)展起來的小型水力機(jī)械設(shè)備系統(tǒng)。高壓水泵揚(yáng)程在100m左右，單機(jī)流量為7~10m3/h；小型水槍（有時(shí)利用消防用噴頭）；可移動(dòng)立式泥漿泵、輸水和泥漿管路有時(shí)使用軟管。當(dāng)泥漿泵揚(yáng)程達(dá)不到要求時(shí)則采用串聯(lián)辦法來解決。此類系統(tǒng)最大特點(diǎn)是設(shè)備功率小，適用于現(xiàn)場(chǎng)供電量較小的情況。同時(shí)由于水壓較小，在砂性土層較適用，在粘性土層中沖土效果就較差。

施工操作要點(diǎn)（1）按照施工組織設(shè)計(jì)規(guī)定安裝好水力機(jī)械設(shè)施：高壓水泵、低壓取水泵、調(diào)節(jié)水箱、水力吸泥機(jī)或泥漿泵、水槍、井下及井上的高壓進(jìn)水管和低壓排泥漿管路、水槍操作平臺(tái)等。

（2）水力機(jī)械設(shè)施安裝好后應(yīng)進(jìn)行負(fù)荷試運(yùn)轉(zhuǎn)，要保證設(shè)備能按施工組織設(shè)計(jì)要求正常運(yùn)轉(zhuǎn)，水力吸泥機(jī)及水槍均應(yīng)經(jīng)過水壓檢驗(yàn)，檢驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5倍。

（3）為保證水力破土效果和吸泥機(jī)的正常工作，必須將井底各類雜物垃圾清除干凈。

（4）水力排土沉井下沉施工應(yīng)按“先中后邊、分層對(duì)稱破土、先高后低、及時(shí)糾偏”的原則進(jìn)行操作。

（5）沉井外刃腳邊一般應(yīng)保留1m寬左右的土堤，使沉井在外刃腳處擠土下沉，以減少對(duì)井周土體的擾動(dòng)程度。只有當(dāng)沉井中部土體全部沖除而還不下沉?xí)r或糾偏時(shí)才可適當(dāng)沖除外刃腳處土體，但仍嚴(yán)禁用水槍掏刷外刃腳踏面外側(cè)土體。

（6）當(dāng)沉井傾斜很小時(shí)，各井格內(nèi)土面高差應(yīng)控制在1m以內(nèi)為宜，使沉井保持均勻垂直下沉。2

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

邱昆峰 - Research Fellow - Colorado School of Mines, USA