沉井施工方案.docx

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沉井施工方案

一、沉井施工方法

   1.1概述

     1.1.1情况介绍本工程为4座沉井，2座为Φ3000顶管的工作井及接收井，另2座为Φ1650顶管的工作井及接收井，沉井结构为现浇钢筋砼结构，施工时采取二次制作一次排水下沉，沉井封底采用排水干封底。

下沉过程中，为减小井壁与土体之间的摩阻力则采用膨润土泥浆套助沉，在下沉结束后采用水泥砂浆进行置换。

     1.1.2本工程技术特点

     A、纠偏措施：

进行沉井下沉稳定性验算，采取勤测、勤纠；辅助：

减阻助沉、增压止沉等相应措施。

    ① 沉井制作前刃脚底素砼、砂垫层经过稳定性复核验算，以防突沉。

    ② 沉井起沉阶段，严格控制倾斜，并及时纠偏至设计要求。

    ③ 沉井下沉过程中，采取早纠、勤纠、勤复测，且每次下沉均纠到设计要求。

    B、洞口封堵措施：

沉井预留顶管洞口，在沉井下沉过程中受侧向压力大，封堵及止水很重要，需采取有效的措施（预留孔外侧采用MU10砖临时封堵，外粉1：

2防水水泥砂浆，预留孔内侧采用密排20#槽钢封门）。

    1.1.3施工部署

    A、根据设计图纸显示：

地下管线距顶管井比较近，因此施工前应摸清地下管线的详细情况和地质资料，提出相应的防范及应急措施，施工时应加强对周边建筑物和地下管线监测和保护。

    B、开挖基坑

    C、基坑开挖完成后，进行素砼垫层及砂垫层施工

    D、沉井制作（包括钢筋绑扎、模板安装、混凝土浇注等）

    E、排水下沉及气幕法准备

    F、沉井下沉施工

    G、沉井干封底和底板浇筑施工

     H、沉井封顶施工

     1.1.4沉井施工工艺流程图 

  1.2 基坑开挖   

     l、根据设计图纸测量放样，定出沉井中心桩纵横轴线控制桩及基坑边线，并设置控制桩控制纵横轴线，且控制桩不受施工影响，施工完毕后经监理复核后方可开工。

     2、在基坑范围内开挖样洞，摸清地下公用管线情况，确认无地下管线才可进行基坑开挖。

    3、基坑分层开挖    

（1）基坑开挖深度（工作井为2.5m、接收井为2.3m），基坑壁坡1:

1。

（2）基坑底部的平面尺寸，刃脚外侧至基坑底边的距离为lm。

    （3）基坑底部四周应布置排水沟和集水井，并及时抽水，保持坑底土层的疏干。

    （4）制作沉井的地基土必须有足够的承载力，开挖基坑底部若遇松软的土质必须全部予以清除，并以砂性土回填、整平、夯实，以防止在沉井制作过程中发生不均匀沉降，造成井壁开裂。

     （5）基坑开挖采用1m3挖掘机挖土，土方直接由15T自卸车外运，基坑边坡和底部由人工修平，禁止超挖。

开挖施工安排在夜间进行。

     （6）基坑开挖完成后应对邻近的地下管线采取加固保护措施。

   1.3 砂垫层、素砼垫层施工

      1.3.1 砂垫层、素砼垫层厚度及宽度（计算略）为防止沉井制作时发生倾斜，及起沉时突沉等情况发生，现根据沉井第一次下沉的砼重量，复核沉井砂垫层厚度及素砼垫层厚度。

（1）沉井第一次下沉砼方量计算公式：

G=V*2.4t/m3总砼方量：

V总重量：

G=V*2.4t/m3（T）

（2）沉井制作时底面积：

S（m2）

    （3）施工荷载：

主要指钢管、模板、操作人员自重，取0.8T/m。

    （4）沉井底承受的反力荷载计算：

沉井底每平方米自重：

P=G/S（T/ m2）井壁每米自重：

Q1（T/ m）

    （5）沉井各部分素砼垫层及砂垫层宽度、厚度选取，并进行承载力复核：

     井壁部分：

砂垫层厚度验算：

N/B+r砂H≤［б］

     素砼垫层厚复核：

H=（Go/R-B）/2（m）

     根据上述计算公式及我公司长期积累的施工经验，素砼垫层，砂垫层厚度、宽度分别为：

     砂垫层：

  厚度hl=0.6m  宽度b1=2.0m

     素砼垫层：

厚度H1=0.3m  宽度B2=1.6m

     1.3.2 砂垫层、素砼垫层施工施工时，砂垫层应分层铺设洒水夯实（其密实度控制以砂的干容重为准，对中砂可取1.60t／m3，粗砂应适当提高），并经现场监理工程师认可后，进行素砼垫层浇筑施工，素砼垫层浇捣时必须用振捣器振捣密实。

待素砼强度达到80%后，在其上进行沉井刃脚钢筋绑扎等工序施工。

   1.4 沉井制作工艺

     1.4.1模板工程在模板拼装前，先搭脚手架，支架底铺设垫板，脚手架采用满膛支架，材料、钢管、扣件、搭式多边形，支架邻边与井壁的最大距离为1.5m，以防生成弯矩影响质量。

横钢管每1.8m一道，竖钢管每2．0m一道，另外剪刀撑加强，以保证支架稳定。

井壁钢模板采用定型钢模板组装而成，以保证拼缝严密，不漏浆。

内外模的稳定采取竖向和横向分节支设，内外模板横围令、竖围令采用脚手管，对拉螺杆采用Ф14 A3钢，并在对拉螺杆中间设50*50*3止水片，以防渗水。

横围令和竖围令的每一道间距都为0.75m，内模板与内脚手作支撑稳定，钢模板组装，支架搭设，通过计算，并经监理部门同意后方可施工。

模板具体施工要求如下：

（1）模板应具一定强度、刚度、表面平整，以保证施工质量。

（2）模板固定件及支撑必须牢固，能满足施工时的竖向荷载和水平荷载。

   （3）模板安装时，模板表面应涂隔离剂，使模板面与砼面分开，且严禁隔离剂污染钢筋。

   （4）模板接缝应严密合缝，防止振捣砼时发生漏浆现象。

   （5）支撑时必须挂垂球，随时校正模板平面位置、平整度和垂直度。

   （6）固定在模板上的预埋件和预留孔洞均不得遗漏，安装必须牢固，位置准确。

    （7）在模板内设置观察孔，清洗孔和砼浇捣孔，这些孔的设置要在砼浇捣前和浇捣过程中便于密闭。

   （8）模板及支架在安装过程中，设置斜支撑，防止倾覆现象的发生。

   （9）沉井采用砼泵车，浇筑砼落差高度不宜超过2m，控制砼对模板最大侧压力，若超过，宜采用滑槽，导管或串筒管等方法来解决。

   （10）内外模除采用Ф14 A3钢对拉螺杆固定，中间设止水片外，还应在墙壁两端用4mm厚木方块，拆模后将木块凿除，并割除外露钢筋部分，然后用1:

1EA微膨胀水泥浆抹平。

    （11）预留圆孔模板宽度不大于750px，预留孔平面位置、高度、尺寸均应符合设计，并经复核。

   （12）拆模后，模板需整平，涂有脱模剂保护，分规格堆放。

    1.4.2 钢筋工程

（1）本公司钢筋可采用现场制作或加工厂预制运抵工地两种方法，进场的原材料钢筋必须有钢材保证书、试验报告，并批量做好原材料试验，经现场技术部门及监理单位认可后方可使用，进场成型钢筋的质量资料需齐全。

（2）钢筋进场后，对钢筋外表锈蚀、麻坑、裂纹、夹砂等现象进行检查，原材料按业主要求分批取样做机械性能试验，全部指标合格后，进行钢筋加工，并向监理代表呈交质保书及相应检查报告。

    （3）钢筋接头宜优先采用焊接接头，钢筋焊接接头的类型及质量应符合《钢筋焊接及验收规范》（JGJ18-2003）的要求。

当受力钢筋直径＞22MM时，不宜采用非焊接的搭接接头。

接头位置应相互错开并应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）中的有关规定。

    （4）现场搭接长度使用的钢筋严格执行规范规定。

    （5）由于本工程中钢筋数量多，规格多，故进货后，钢筋堆放应分规格堆开，中间隔好，留下的短料亦按规格堆开，以便加工时用。

另外，严格按设计施工图和国家规范的标准编制出钢筋加工的清单规格，按清单进行来料加工制作。

加工好的钢筋必须进行整理、分类，按照施工设计划分点堆放整齐，并挂牌标明种类及使用部位。

    （6）钢筋施工人员应严格按照设计图进行翻样，并按翻样图进行弯配钢筋，确保每根钢筋的尺寸准确。

而且由于构筑物多，因此每个构筑物的钢筋加工，均专人负责，立签标志，防止混淆。

每种近似的成型钢筋件需设置明确标志，归类堆放。

而且需有专人保管，提货。

    （7）严格按施工图纸进行绑扎，保证每根钢筋位置准确，绑扎必须牢固，特别是箍筋角与主钢筋的交接点均应扎牢，对必要地方应用电焊焊接加强。

  （8）为了保证上层钢筋的位置正确不下挠，应按图纸设置架立钢筋，考虑到砼料入模的冲击力，若按图纸设置仍不够时，应另行增加，也可在模板上铺设横楞，用#8铁丝吊住面层钢筋，以不使面层钢筋下挠为目的。

顶、底板钢筋的上下层采用     型钢筋来控制，壁部内外层的钢筋间距用︹型钢筋来控制。

    （9）钢筋保护层将严格用砂浆垫块控制，在井壁上的砂浆垫块应预埋入铅丝，以利绑扎，井壁主筋保护层厚度为40mm；底板砼保护层为40mm，梁砼保护层为40mm，顶盖板砼保护层厚度为30MM。

   （10）对于墙板施工缝处钢筋粘结浆体将认真清理干净。

   （11）墙板钢筋绑扎时，需借助于活动脚手架完成。

   （12）每次钢筋绑扎成型后，请监理代表检查隐蔽工程后方可支模浇砼。

   （13）浇筑砼时，应派专人看管，及时纠正钢筋偏差。

   （14）、井壁钢筋绑扎必须具备下列条件：

     a．模板验收合格

     b，轴线及截面尺寸必须符合设计施工图。

     c．绑扎钢筋时，弹出钢筋绑扎控制线，以保证钢筋间隔尺寸，其偏差值应控制在允许范围内，钢筋保证质量应符合规范要求。

     d．钢筋绑扎后，立即进行隐蔽工程验收，合格后方可进行下道工序，以免造成返工，影响进度要求。

    e．在沉井预留孔处要预埋洞口止水钢法兰，预埋件应有足够锚固强度，钢筋的搭接长度符合设计和国家的规范规定。

    f．所有钢筋应在浇捣混凝土前，按设计图纸绑扎完毕，并在适当部位加以电焊固定，防止振捣混凝土时，钢筋移位。

    g．各种预埋件位置要准确。

    h．只有通过各个方面的验收合格后，才能浇捣混凝土。

    1.4.3混凝土浇捣工程

（1）浇捣前对模板、钢筋、预埋件完成后，必须由监理单位进行隐蔽工程验收，经合格签证后才能进行砼浇捣。

（2）商品砼选择质量有保证的搅拌站，砼到达后核对报码单，并在现场做塌落度核对，允许50px误差，超过者立即通知搅拌站调整，严禁在现场任意加水，并按规定做好抗压和抗渗试块。

  （3）沉井砼分二次浇捣，第一次浇捣至预留孔底标高，在浇捣之前检查模内是否干净。

经检查无问题方可浇捣，浇捣采用泵送，插入式振捣器振捣密实，振捣过程中应快插慢提，移动间距不大于振捣棒作用半径的1.5倍。

不得碰挂模板、钢筋、预埋件。

同时还应控制好每层初凝时间，每层砼浇捣应控制在0.5m，并应均匀向上。

严禁单侧浇捣，并有专人负责商品砼质量，严格按操作规程施工，以保证砼的浇捣质量。

  （4）砼振捣时有专人用木锤轻击模板外侧以检查砼密实度，若发现模板有漏浆走动、变形、垫块脱落等现象，应停止操作，进行处理后方可继续施工。

砼浇捣时施工人员操作平台不得与模板、钢筋连接。

  （5）砼浇捣后的12小时以内应及时养护，对砼覆盖处浇水湿润。

养护期间应防止阳光暴晒，温度骤变。

对普通水泥拌制的砼不得少于7昼夜，如用矿渣水泥拌制的砼不得少于14昼夜，对于有抗渗要求的砼不得少于14昼夜。

  （6）砼浇筑间隔时间不得超过初凝时间，否则应按施工缝处理，施工缝采用水平凸缝。

在第二次浇捣时必须将松散部分除去，并用水冲洗干净，充分湿润，然后铺上一层同级配（除去骨料）的水泥砂浆，厚约2～75px，再浇捣砼，要求仔细振捣，保证新老砼的良好结合，以防施工缝渗水影响质量。

  （7）混凝土质量保证技术措施：

    a.由项目经理部组成一个混凝土浇捣领导和施工生产班子，负责混凝土施工全过程，确保混凝土浇捣顺利进行。

要求各尽其职，责任明确，奖罚分明。

    b.对供料拌站统一混凝土配合比，严格控制水泥用量，优选同厂标号，低水化热品种水泥，合理使用外渗剂，砂、石、粉煤灰、外掺剂等原材料质量要达到国家规范要求。

    c.严加控制混凝土坍落度，严禁有任意加水现象产生。

    d.向搅拌站反馈现场混凝土实际坍落度、可泵性、和易性等质量信息，以有利于控制搅拌站出料质量。

    e.按照浇捣方案，组织全体操作人员进行技术交底会，使每个操作工人对技术要求、混凝土下料方法、振捣步骤等做到心中有数。

    f.混凝土拌车进场，对混凝土品质严格把关，检查混凝土装车时间、混凝土坍落度、混凝土到场时间等是否达到规定要求。

对不合格者坚决予以退车，严禁不合格混凝土进入泵车输送。

    g.按规定要求批量制作混凝土试块，按R7、R14、R28三个期试压混凝土强度。

    h.混凝土浇捣工程中质量部门要巡回监督检查，发现质量问题苗子，立即督促整改。

    i.混凝土浇捣前只有各项准备工作完善到位，现场各级验收工作顺利通过，混凝土才能开泵进行浇捣。

    1.5 刃脚垫架拆除沉井井壁模板在混凝土强度达到25%即可拆除， 刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。

在破碎砼垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿毛处理。

破碎砼垫层应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。

拆除方法是先将砼垫层底部的砂挖去，使垫层下空，利用空压泵汽锤或人工重镑榔头破碎，刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内外侧应夯筑成小土堤，以承担部分井筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行，破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。

    1.6 排水方法    根据地质勘探报告，沉井下沉过程中，会遇到粉砂层，在动水压力下，极易形成流砂，因此一定要做好沉井下沉过程中的排水措施。

    本沉井降水深度超过11米，而采用轻型井点降水已不能满足要求，故降水采用喷射井点，其井点系统的主要设备由内管、外管、进水及排水总管、高压水泵和循环水池等组成。

井点布置具体如下：

    井点管：

内管下端装有喷射扬水器、外管下端连接滤管，滤管长度为1.6M，外管直径为35～50MM， 内外管的上端分别用胶皮管或塑料透明管与进水、排水总管连接。

    高压水泵：

采用流量为50～80M3/H的多级高压水泵，每套可带动30根左右的喷射井点管。

    循环水池：

设溢水管、放水管和排水管，并设有补给水源和排水管道。

    本工程喷射井点，布置成封闭式。

井点管距离沉井外壁3M均匀布置。

    井点管的间距选用2.4M，共设1组喷射井点降水，喷射井点设置深度为12.5M，降水坡度为1/8。

具体见《沉井排水示意图》。

    施工准备、施工顺序：

    a、安装水泵设备（包括循环水池或水箱）及泵的进出水管路

    b、敷设进水总管和回水总管

    c、沉设井点管，灌填砂滤料，接通进水总管及时单根试抽。

    d、全部井点管在全部沉没完毕后，接通回水总管，全面试抽。

    1.7沉井下沉根据本工程设计要求：

采用排水下沉，干封底；使用膨润土泥浆套助沉，在下沉结束后必须用水泥砂浆置换泥浆。

    根据地质勘探报告，沉井下沉过程中，将会穿越②1粉质粘土夹粘质粉土层及②3粉砂层，在动水压力下，极易形成流砂，因此一定要做好沉井下沉过程中的排水措施。

    A、挖土下沉沉井每层挖土量不大，故挖土采用人工进行。

根据土质情况，采用锅底形挖土自重破土方式。

人工在井内挖掘，从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。

每层挖土厚度为0.3M左右，在刃脚处留1.2～1.5M宽土台，用人工逐层切削，每人负责2～3M一段。

方法是按顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5～15CM， 当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。

削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。

刃脚下部土方必须边挖边清理。

参见附图《刃脚土方开挖次序》。

    如碰到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称地将刃脚下挖空，并挖出双脚外壁10CM，每段挖完后用小卵石填塞夯实，待全部掏空填实后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。

在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30CM，避免发生倾斜。

尤其在开始下沉5M以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。

在离设计深度20CM左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。

    B、土方吊运沉井内挖出的土方，由人工铲入1M3左右的特制铁桶，用1台25T汽吊垂直运输吊出井外，置于边缘用自卸汽车运到弃土场堆放。

 1.8使用气幕法助沉措施1.8.1空气幕设计所谓空气幕法，就是在沉井井壁内（亦或外侧）预设若干层管路，每层管上钻有许多小孔，然后向管内通压缩空气，向沉井井壁外面喷射，射出的空气短暂地保存在井壁上预筑的气龛中，在气龛充满碰压气之后，多余的压气即沿着井壁上升，在沉井周围形成一层空气幕系统主要是由一套压气设备组成，它包括空压机、气包，井壁中的预埋管、气龛以及地面供气管路等，我们采用井外设管，然后沿井壁环状布置喷气管路，以达到井内预埋管路、气龛喷气之效果。

    1、空压机及气包    根据沉井施工现场的地理位置特征，减少现场施工对周围环境的影响，沉井下沉施工中将采用W-9/0.7型机动空压机，最大供气量9m3/min，供气压力0.7MPa。

    2、供气管路预设本次沉井下沉施工中供气管路分供气主管和供气支管两种。

供气主管共四根，沿井外壁垂向均布，管材为通径D20mm镀锌钢管，每根长15m，主管在井口与环形高压橡胶软管连接，通过分路器设置四只球阀分别控制各供气主管的供气主管；供气支管共四根，与供气主管底部相连，刃脚踏面处沿井外壁环状布置，管材为通径D15mm镀锌钢管。

    3、供气孔布置本工程中在水平向供气支管外侧设Φ4mm喷气孔，间距1250px。

    4、封堵措施    空气幕在使用过程中，影响其效果的一个重要因素就是喷气孔堵塞，特别是在砂层中，停止压气时，泥砂回流进入水平供气支管，随着使用次数的增多，管中泥砂亦越积越多，最终将喷气孔堵塞。

为解决这一问题，本工程拟在喷气孔上外套一橡胶皮环单向止气。

    5、供气量及气压    供气量及气压是决定空气幕使用效果的重要因素。

根据以往的工作经验，考虑到实际施工时的管路漏气损失，Φ4mm喷气孔的耗气量为0.0233m3/min，以此为依据，计算可得，全部气孔开启，所需供气量为1.6m3/min左右，实际施工中，我们取2.0m3／min作为所需供气量，这一数值与空压机的供气能力相符。

空气幕压气所需压力值是与气孔的入土深度相关的，在某一深度处，空气幕气压只有大于其外部的水、土压力，空气幕才会起效果。

国内外通过试验及实际应用的效果认为，气压力相当于气孔入土深度的理论水压的2.5倍是效果最好，本工程即采用这一数值作为气压的取值，其最大值约为0.2MPa左右，同样在这一数值符合空压机的供气能力。

    1.8.2空气幕施工

    1、现场机械设备及管路安装    沉井下沉之前，根据空气幕设计要求，在井壁上分别布置供气主管和供气支管，并用膨胀螺丝固定，然后用手枪钻使通径Φ15mm供气支管上打出Φ4mm的孔。

根据以往工作经验，为便于气体扩散，气孔位置以稍偏上为宜，同时注意磨掉小孔处的毛刺，以防止堵塞气孔，与此同时，应检查并试运机动空压机是否运行良好，然后将其就位。

下沉施工前要进行压气试验，以检验气孔及管路是否畅通。

    2、施工工艺沉井空气幕法下沉主要包括下列步骤：

井内取土，气压下沉，二次气压下沉等。

具体来说即首先井内取土以消除刃脚下正面阻力，当泥面低于刃脚0.5-1.0m时，停止挖泥。

当刃脚正面阻力消除后，进行第一次压气下沉（约10～15分钟），压气时尽可能用空压机的最大值，井体便徐徐下沉，在沉井顶平面偏高的一侧适当延长压气时间以进行纠偏，如此循环交替，直到下沉到设计深度为止，每次下沉量与土体开挖量接近相等，做到挖多少沉多少以控制终沉。

空气幕法下沉施工的优点是：

设备简单，节约材料；操作方便，纠偏自如；阻力恢复快，工期也可缩短。

     1.9 施工缝设置和处理本工程采用商品砼，为确保砼供应的速度和质量，现场浇捣砼将按要求振捣密实。

根据以往的工程实践发现，施工缝是沉井渗漏的薄弱环节。

施工缝采用水平凸槽的形式，井壁竖向二次钢筋绑扎及砼浇捣前，必须将新老结合施工缝处表面浮浆层全部凿除，露出骨料，清除干净，湿润后才能进行浇捣混凝土。

     1.10 沉井干封底施工当沉井沉到设计标高，经2～3d下沉已稳定，或经观测，在8h 内累计下沉量不大于10MM时，即可进行沉井封底。

本沉井采取排水封底方法，分两步进行：

第一步进行土形整理，使之成锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子作为滤水暗沟，在中部设集水井，井深1～2M，插入直径Φ600砼管一节作滤井，四周填以卵石，使井底的水都汇集到集水井中，用水泵排出。

使地下水位保持低于井底面30～50CM。

刃脚混凝土凿毛处应洗刷干净。

然后，在井底对称均匀浇一层混凝土垫层，强度达到30%后，绑钢筋，浇筑上层防水混凝土底板。

 浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚30CM，并捣固密实。

混凝土养护14d期间，在封底的集水井中应不间断的抽水，待底板混凝土达到70%强度后，进行第二步，对集水井停止抽水，进行土封堵，方法是在抽出井筒水后，立即向滤水井管中灌入早强混凝土，装上法兰， 再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板相平。

详见附图：

《沉井封底示意图》 

    1.11 封顶    沉井顶部钢筋砼施工，在顶管施工结束后进行，施工时应严格按照设计图纸。

    模板与支撑安装，按规范要求施工，待砼强度达到100%以后，方可拆除沉井内的模板与钢管支撑。

    1.12 沉井下沉过程中可能发生的不正常偏差和处理措施在沉井下沉过程中，可能因土质变化原因发生突沉、倾斜等不正常情况，如遇这种情况我们将采取以下纠偏技术措施。

    1、挖出沉井较高一侧的刃脚下土体，而另一侧的刃脚下土体不挖。

    2、在井顶上压钢锭，钢锭重量根据具体情况，经计算确定。

    3、沉井下沉到离设计标高还有1m时，应放慢下沉速度。

加强井顶标高监测。

刃脚下的土体不能挖空。

当沉井下沉到离设计标高还有500px时，应停止机械挖土。

由