钻吸排土沉井工法
钻吸排土沉井施工技术是软土地层中不排水下沉的新工艺，它通过特制的钻吸机组，在水中进行对土体的切削破碎以及同时完成排泥工作，从而使沉井下沉到达设计标高。该工艺无振动、无噪声、对环境影响小，具有技术先进、经济合理、施工安全可靠、下沉质量保证等优点。随着城市基础工程建设的发展，沉井施工对相邻环境的影响引起各方面的关注，为此本公司在1984年立题开发研究钻吸排土下沉工艺，经过多年来的工程实践，已取得较好的经济效益和社会效益，并于1988年通过上海市政工程管理局组织专家鉴定，达到国内首创的先进技术水平。1989年荣获上海市科学技术进步三等奖。这项新技术通过上海市延安东路隧道二号竖井等工程的施工实践。得到专家和有关部门的好评。
1 特点
1.1具有水中破土排泥效率高、劳动强度低、安全可靠等优点。由于钻吸机具有切削破碎土体和高压水扩孔造浆的双重功能。加上潜水砂泵置于2台钻机中间连续不断地抽吸较高浓度的泥浆，集破土排泥于一个组合机组，是不排水下沉施工中最为简练有效的施工工艺。
1.2在饱和含水的软土层中施工，能适应各类土质的地层情况，并已得到广泛的应用。特别是在有环境保护要求的条件下，本工法能成功地减少地表沉降量，并能有效地控制下沉对相邻建筑物产生的影响。
1.3能在作业面上直接控制水下破土工作，避免了水下作业的不足。施工中按顺序操作，可均匀有序地分层破土排泥，使沉井平稳下沉，可避免沉井施工中抓挖深锅底、突沉和超挖等现象，确保下沉施工质量。
1.4吸法沉井下沉机械化程度高，不需要潜水员水下作业的劳动强度，改善了劳动环境，提高了水下作业施工的安全度。
2 适用范围
钻吸法沉井经多年来的工程实践，显示了它对深大型沉井的优越性和对环境保护的特殊作用，为不排水沉井施工提供了一种工效高、速度快的新方法。在不排水条件下，避免了沉井开挖面与地下水位的水头差，防止了下沉过程中的流砂、涌土、塌方等现象，能有效控制沉井周围环境的地表沉降。本工艺能广泛适用于淤泥、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土等软土地基中的不排水沉井施工，尤其适用于城市区域的深大型沉井工程。
3 工艺原理
钻吸排土沉井是一项可靠的、高效的不排水下沉新手段。该工艺在水中破土是以潜水钻机为主要动力，在水下对土体进行强制式的机械切削，并辅以高压水枪将破碎土体捣成泥浆，然后由潜水砂泵进行反循环排泥。
沉井不排水下沉时，可由提升吊机将钻吸机组作水平或垂直方向移动，合理地按下沉要求进行有秩序的钻吸破土，还须配以必要的助沉措施，以提高下沉工效，使沉井按要求平稳地下沉到位。
4 工艺流程
4.1钻吸机组操作工艺流程
4.2钻吸排土沉井施工流程
5.施工操作要点
5.1钻吸机组施工阶段操作要点
5.1.1钻吸机组制造完毕，应按机组设计要求检查验收，同时对潜水电机潜水砂泵、电缆接头等作好绝缘电阻的测试工作，验收合格后方能允许使用。
5.1.2做好钻吸机组操作规程的技术交底工作，并按工种人员配备分工明确，各司其职，严格培训和操作。
5.1.3机组上端的供水、排泥连接软管和电缆，应在适当的位置上绑设一根附加吊索，井在钻吸排土过程中按钻机状态作相应的吊放，以保持软管较好的形态，防止软管、电缆损坏而影响施工。
5.1.4按钻吸机组的有效工作范围，在沉井工作面上作出纵横钻吸定位标志，使机组吊放时不致进入结构区域，防止机组移位时同竖井结构碰撞。
5.1.5机组就位正确后，启动钻机和砂泵，按钻进速度8cm／min缓慢吊放，待机组切入土层50cm后，打开高压水阀，并连续下放钻机，下放速度由电气控制装置的电流监测表控制，不应大于额定值，但主吊钢索应始终处于受力状态，禁止在钻吸过程中放松主吊钢索。
5.1.6机组在不平坦基底或不均匀土层内钻吸施工时，应防止机组自转、倾斜等现象。
5.2钻吸排土沉井操作要点
5.2.1钻吸下沉施工中，必须执行“定位正确、先中后边、对称钻吸，深度适当”的原则，操作中可按“沉多少钻、沉少多钻”规律来实施。
5.2.2钻吸施工前应正确掌握井内水位和锅底土面的标高，并认真控制好钻吸过程中进排水量对井内水位的变化，井内水位不得低于允许水位标高。
5.2.3沉井钻吸下沉时，应分层均匀、对称地钻吸，钻吸超前深度不宜大于2.5m.。多格仓沉井施工时，相邻仓的锅底高差宜掌握在0.5～1m左右，使沉井保持均匀、平稳下沉。
5.2.4钻吸中应用测量和量测数据反馈指导下沉工作，并应合理配套使用助沉措施，使其形成一个完整的下沉程序。
6 质量标准
本工法施工的质量标准，可参照《上诲市地基基础设计规范》DBJ08-11-89和国标《建筑工程质量检验标准》GBJ301-88等有关规定执行。
施工过程中还须随时做好施工监测和记录工作，井加强施工期间对周围构筑物的沉降观测，把对地表沉降影响列入本工法的质量标准。
7 主要施工设备
7.1 钻吸法沉井组成系统
钻吸排土工艺中的工作主机是钻吸机组，还应相应地配置供水、供电、吊机、输送管路、排放泥浆管路、泥浆沉淀池和助沉设施等部分，有机地组合成一个系统。
7.2主要机具设备
7.2.1取水泵；
7.2.2增压泵；
7.2.3高压水管；
7.2.4 50t吊车；
7.2.5电缆卷筒；
7.2.6防水电缆；
7.2.7浮标；
7.2.8钻吸机；
7.2.9泥浆管；
7.2.10沉淀池；
7.2.11溢流槽；
7.3主要设备简解
7.3.1钻吸机组
由2台GZ2-1250A潜水钻机和1台Q4PS潜水砂泵对称组合而成。潜水钻机设有φ1250笼式钻头，运转时2台钻机呈相反方向旋转，并在钻头上端的周围方向设有旋转式水力冲枪，扩大钻吸破土范围。槽水砂泵安装在2台钻机中间。可直接将钻机破土后的泥浆提升排出。
7.3.2供水
每台钻吸机组的工作水量约150m3／h，应视沉井所处的地质条件合理选用工作水的压力，并按工程规模起用钻吸机组的数量，再确定多级泵的设置台数以满足施工需要。
7.3.3供电
钻吸机组功率为74kW／台，可由施工变电所送电到沉井现场，下沉作业面须设专用配电控制箱反漏电保护装置，再经电缆转盘将防水电缆缓缓放入水中向钻吸机组供电。防水电缆应随着钻吸机组的工作位置而不断变化。配电箱应设有电压、电流等仪表，可直接反映钻机在水下的工作状况。以便有效地控制钻吸机组的工作速度。
7.3.4提升设备
有足以提升钻吸机的能力，并能有效地控制钻吸机组的垂直和水平向位置、下沉钻吸速度以及钻机作平面移动等能力。可选用移动式吊车，也可根据施工单位的实际情况选用必要的提升设备，但提升力必须大于钻吸机组自重的1.5～2倍为宜。
8 安全措施
应严格遵照国家颁发的《建筑安装工程安全技术规程》和上海市建设委员会、上海市政工程管理局颁发的有关安全规定实施，并应在施工中特别注意：
8.1施工前必须对钻吸机组进行绝缘电阻的测试，达不到额定数值不得使用。当钻吸机在水中工作时，施工人员不得进入水域。
8.2钻吸机组未进入水域作业前，一般不宜开启高压旋转水枪，以防高压水伤害情况的发生。
8.3当钻吸机组不能按要求下钻时，不得采取冲击的钻进方式，必须谨慎查明原因，排除障碍后方能继续操作。
9 劳动力组织
钻吸排土沉井施工必须连续作业，每班工作人员(按每台机组的台班人员)配备见表1。
表1
10 效益分析
在特定的施工环境条件下，既要把地表沉降影响控制在最小限度，又须采纳不排水下沉方式施工时，采用本工法能获得明显的经济效益和社会效益。
在深大型沉井的不排水下沉施工中，本工法出土效率高、施工速度快、下沉质量好，更能显示可观的经济效益。
11 工程实例
上海市延安东路隧道的二号竖井工程是隧道施工的关键项目，其长28.2m，宽24.3m、地下埋深33.36m，竖井分五次制作、三次下沉的施工方案，第一次下沉9m深度采用轻型井点降水，水力机械化排水下沉，后两次下沉均采用钻吸法排土不排水下沉。
在采用钻吸法沉井新工艺的施工过程中，还辅以沉井刃脚踏面反力和侧壁土压力的跟踪量测工作，并在沉井周壁设置了触变泥浆套和在刃脚部位预留了高压射水系统，因此在整个沉井下沉过程中形成了“钻、吸、射、动”这四大工艺流程，下沉中四角高差均控制在20cm左右，确保了相邻建筑物的安全，经施工中累计测量的最大沉降量为6.2cm，最小沉降量为1.2cm。终沉的各项指标均符合规范要求，工程质量达到优良。
采用钻吸排土沉井工法施工的主要工程见表2。
表2 采用铝吸排土沉井法施工的工程
（上海隧道工程股份有限公司）
