關于污水泵站沉井施工技術分析
摘 要：沉井施工在現階段應用廣泛，技術比較成熟，施工效果良好。但在具體工程中，仍有很多值得注意的問題。本文結合具體工程實例，探討污水泵站沉井施工關鍵技術以及一些值得注意的問題。
關鍵詞：污水泵站;沉井;封底;糾偏
沉井施工工藝是指先做一個混凝土筒壁，等到筒壁達到一定強度，把筒壁中下部的土取出，在取土過程中利用筒壁自重大于下沉阻力使筒壁自由下沉的施工工藝進行沉井。隨著我國工業化、城市化的快速發展，建筑量逐年增加，沉井施工工藝已經在很多工程領域得到廣泛應用。技術上比較穩妥可靠，挖土量少，對鄰近建筑物的影響比較小，沉井基礎埋置較深，穩定性好，能支承較大的荷載。但在應用過程中也產生了一系列的技術問題。本文根據筆者在工業旋流井施工過程中經驗，探討污水泵站沉井施工關鍵技術以及一些值得注意的問題。
1.工程概況
某污水泵站周圍有鐵路、民房且距離較近，經多方案比較優化，污水泵站結構設計為沉井結構。沉井結構尺寸為16.5×9.94m，下沉深度為14.2m。污水泵站地面高程14.8m，沉井底部高程為0.6m。污水泵站場地土層自上而下分別為雜填土、粉粘土、細砂、粉土、粉質粘土、細砂和粉質粘土。場地地下水屬第四系松散層孔隙潛水，實測穩定水位埋深均在6.9m~7.0m。
2.沉井施工方案
沉井根據設計井壁形式，采取2次制作、1次下沉，施工順序為：挖基坑→鋪設砂墊層，安裝墊架→制作底節、第二節沉井→拆除墊架、模板、挖土下沉到設計深度→沉井封底、澆筑鋼筋砼底板→制作第三節沉井。
3.沉井施工過程
3.1施工坑開挖
沉井采取在基坑中制作，以減少下沉深度，降低施工作業面。開挖深度為4.5m，考慮到拆除墊架和支模操作的需要，基坑比沉井寬2m，四周采用高壓旋噴樁止水圍幕布止水，挖土采用1臺反鏟挖掘機進行，人工配合修坡和平整坑底。
3.2沉井制作
3.2.1刃腳支設
本沉井高度大，重量重，地基強度較低，采用墊架法支撐。沉井刃腳鋪設標準枕木(160mm×220mm×2500mm)作支承墊架的墊木，然后在其上支設刃腳及井壁模板，澆筑砼。地基上鋪設砂墊層，可減少墊架數量，將沉井的重量擴散到更大的面積上，避免制作中發生不均勻沉降，同時易于找平，便于鋪設墊木和抽除。
根據第一、二節沉井的重量和地基的承載力設計，按下式計算枕木用量：
n=G/Ff
其中：n—每米內墊木根數(根);G—第一節沉井的單位長度的重力(kN/m);F—每根墊木與地基(或砂墊層)的接觸面積(m2);f—砂墊層(或地基土)的承載力設計值(kN/m2)
n=1193.8×24/(97.2×0.22×2.5×250)=2.14
枕木間距為0.46m，共用97.2÷0.46≈212根。設8組定位架，砂墊層厚度為50cm，滿足砂墊層底面處的自重應力加砂層底面處加附加應力小于或等于砂墊層底部土層的承載力設計值。選用中砂用平板振動器振搗并灑水，控制干密度≥1.56t/m3，地基整平后，鋪設墊木，使頂面保持在同一水平面上，用水平儀控制其標高差在10mm以內，并在其孔隙中墊砂夯實，墊木埋深為其厚度一半。
3.2.2模板支設和鋼筋綁扎
沉井制作的模板支設和鋼筋綁扎與普通結構施工要求一樣，只不過由于是在軟基上施工，所以要均勻對稱施工，以防止不均勻沉降。
3.2.3混凝土澆筑
混凝土采用商品砼，并用砼輸送泵，送至沉井澆筑部位，沿井壁均勻對稱澆筑。澆筑采用分層平鋪法，每層厚30cm，將沉井沿周長分成若干段同時澆筑，保持對稱均勻下料，以避免一側澆筑，使沉井傾斜，每層混凝土量為12.24m3，要求1h內澆筑一層。兩節混凝土的接縫處設凹型水平施工縫，上節混凝土須待下節混凝土強度達到70%后澆筑，接縫處經鑿毛及沖洗處理，并澆10cm厚減半石子混凝土。
3.3沉井下沉控制
3.3.1下沉速度的控制
根據土質情況，采用臺階形挖土自重破土方式。采用從中間開始向四周逐漸開挖，并始終均衡對稱地進行，每層挖土厚度為0.4~1.5m。刃腳處留1.2~1.5m寬土垅，用人工逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，每人負責2~3m一段，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削15~20cm，當土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時，沉井便在自重作用下破土下沉，削土時應沿刃腳方向全面、均勻、對稱地進行，使均勻平衡下沉。
沉井挖土下沉采用人工挖土，一臺吊車吊運出土，由于挖土施工困難，綜合考慮挖土、吊運的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為50cm/天。
3.3.2下沉糾偏
沉井下沉過程中，有時會出現傾斜、位移及扭轉等情況，應加強觀測，及時發現并采取措施糾正。產生傾斜的可能原因有：刃腳下土質軟硬不均;拆刃腳墊架時，抽出承墊木未對稱同步進行，或未及時回填;挖土不均，使井內土面高低懸殊;刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉;排水下沉，井內一側出現流砂現象;刃腳局部被大石塊或埋設物擱住;井外棄土或施工荷載對沉井一側產生偏壓。
操作中可針對原因予以預防，如沉井已經傾斜，可采取在刃腳較高一側加強挖土并可在較低的一側適當回填砂石，必要時配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。
位移產生的原因多由于傾斜導致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時，如傾斜一側土質較松軟時，由于重力作用，有時也沿傾斜方向產生一定位移，因此預防位移應避免在傾斜情況下下沉，加強觀測，及時糾正傾斜。位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設計中心位置吻合時，再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使其向位移相反方向產生位移糾正。
沉井下沉產生扭轉的原因是多次不同方向傾斜和位移的復合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內。
3.4下沉到位、封底技術
當沉井沉到設計標高，經2~3天，下沉已穩定，在8h內累計10mm時，即可進行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底兩種方案，本沉井對封底質量要求嚴格，不允許出現滲漏，再者涌水量不大，井底土質較密實，因此確定采取排水封底方案，分兩步進行。第一步進行土形整理，使之呈鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝，填以石子做成濾水暗溝，在中部設2個集
水井，井深1~2m，插入直徑0.6~0.8m，周圍有孔的混凝土或鋼套管，四周填以卵石，使井中的水都匯集到集水井中，用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面30~50cm。刃腳混凝土鑿毛處洗刷干凈，然后，在井底對稱均勻澆一層0.7~0.9m厚的混凝土墊層，強度達到30%后，綁鋼筋，澆筑上層550mm厚的防水混凝土底板。澆筑應在整個沉井面積上分層由四周向中央進行，每層厚30~40cm，并搗固密實。混凝土養護14d期間，在封底的集水井中應不間斷地抽水，待底板混凝土達到70%設計強度后，進行第二步，對集水井逐個停止抽水，逐個進行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向濾水井管中灌入C30早強干硬性混凝土搗實，裝上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板平。封底時因上部結構尚未施工，設備管道未安裝，應驗算沉井的抗浮穩定性。
4.結束語
沉井分節制作一次下沉，沉井下沉時根據工程地質條件采用適當的降低地下水方式，是保證沉井下沉質量的關鍵技術。如果沉井過程中遇到技術問題，首先要查明并分析產生的原因，認真檢測、評估其程度，確定有效的預防與糾偏處理措施。
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