【摘要】：沉井的設(shè)計(jì)也要充分考慮到要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工情況來(lái)設(shè)計(jì)，隨著現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況要不斷的做調(diào)整，通過(guò)增設(shè)臨時(shí)梁等措施來(lái)改變受力情況，使得原來(lái)無(wú)法施工的工藝能夠?qū)嵤?
沉井施工法是修筑地下工程和深埋基礎(chǔ)工程所采用的重要施工方法之一，在給水排水工程中常用于取水構(gòu)筑物、排水泵站、大型集水井、盾構(gòu)和頂管工作井等工程。平面布置多為圓形、矩形、橢圓形、棱形或不規(guī)則形狀。其井內(nèi)可以是單孔的，也可以是多孔的（即有隔墻），視使用需要而定。沉井法施工包括沉井制作、沉井下沉和沉井封底等幾個(gè)主要部分。根據(jù)不同的情況和條件，可以采取一次制作一次下沉，也可以采用制作與下沉交替進(jìn)行。沉井的井筒一般在地面上制作，在井筒內(nèi)挖土，使井筒靠自重以克服其外壁與土間的摩阻力，而逐漸下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。然后平整筒內(nèi)土層，澆筑混凝土墊層和混凝土底板，完成沉井的封底工作。因此在地下水位高、滲水量較大或有地下承壓水、流砂、軟土層、現(xiàn)場(chǎng)狹窄地段及附近已建成地下管線或地上建筑物等情況下，更顯其施工優(yōu)點(diǎn)。下面，作者結(jié)合江蘇太倉(cāng)港港口開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠集水井粗格柵沉井的施工實(shí)踐，淺敘平面開(kāi)口沉井施工法的應(yīng)用性能和認(rèn)識(shí)體會(huì)。
江蘇太倉(cāng)港港口開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠有限公司建于江蘇太倉(cāng)港港口開(kāi)發(fā)區(qū)中心地段，由浙江富春紫光環(huán)保股份有限公司以BOT形式投資建設(shè)和運(yùn)行，一期污水處理能力為10000噸/天，遠(yuǎn)期污水處理能力為20000噸/天，一期占地面積為52余畝，污水處理部分為：集水井一級(jí)泵房，沉沙沉細(xì)格柵，調(diào)節(jié)池，曝氣池，二沉池，出水穩(wěn)定池，出水泵房等組成，輔助生產(chǎn)部分為：鼓風(fēng)機(jī)房，污泥濃縮池，污泥脫水機(jī)房，配電間，維修車間，車庫(kù)，門(mén)衛(wèi)等組成。管理及生活設(shè)施部分為：（主要集中在綜合樓內(nèi)）設(shè)有辦公室，會(huì)議室，活動(dòng)室，食堂，浴室，化學(xué)分析室，職工倒班宿舍等。
工程概況
一級(jí)泵房為直徑9M，深11米的圓柱型混凝土構(gòu)筑物，集水井粗格柵深8米，與一級(jí)泵房相連，平面形成凸字形，原設(shè)計(jì)為大開(kāi)挖施工，（挖深為12M以下）由于土質(zhì)原因，3米以下均為粉質(zhì)淤泥土，一擾動(dòng)極易液化，在大開(kāi)挖施工中出現(xiàn)了嚴(yán)重的塌方，邊上離沉沙沉細(xì)格柵，綜合樓很近，施工無(wú)法進(jìn)行下去，在這種情況下，提出改用沉井方案，考慮到沉井下沉過(guò)程的穩(wěn)定性，經(jīng)設(shè)計(jì)院修改一級(jí)泵房為沉井施工，等沉井封底穩(wěn)定后，集水井粗格柵再進(jìn)行大開(kāi)挖施工。
等一級(jí)泵房沉井封底穩(wěn)定后，集水井粗格柵施工時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于前期大開(kāi)挖已造成下層土體液化，無(wú)法大開(kāi)挖至集水井粗格柵的設(shè)計(jì)底標(biāo)高，為此現(xiàn)場(chǎng)考慮多種施工方案，并進(jìn)行比較，來(lái)解決這一施工難題：
第一方案：打鋼板樁
打鋼板樁作為圍護(hù)，然后再進(jìn)行大開(kāi)挖施工，但是效果不顯著，由于下層粉質(zhì)淤泥土已擾動(dòng)，再打鋼板樁施工時(shí)再進(jìn)行了擾動(dòng)，而且鋼板樁受力是懸臂狀，固定端為下層土體，已液化的土無(wú)法作為固定端，施工安全無(wú)法保證，且工程造價(jià)也要提高很多，所以不可取。
第二方案：高壓注漿
通過(guò)高壓注漿對(duì)土體進(jìn)行改良和加固，使液化的土體改性固結(jié)，然后再進(jìn)行大開(kāi)挖施工，但是工期長(zhǎng)，費(fèi)用高，要把施工面的整個(gè)外圍包括大開(kāi)挖放坡多要加固，注漿后還要保養(yǎng)期。
第三方案：沉井施工方案
沉井施工方案應(yīng)該是最佳方案，造價(jià)低，工期短，安全。最終選擇為沉井施工方案。但是，粗格柵集水井平面形狀為U字形一邊開(kāi)口，做沉井似乎不可能，地質(zhì)條件也極差，難度極大。
1.由于下層粉質(zhì)淤泥土已擾動(dòng)液化，具有流動(dòng)性，摩阻力下降，不能承受沉井的重力，標(biāo)高很難控制，極有可能過(guò)沉，采取以下措施。
a.減輕沉井自重：做一半沉井，先開(kāi)挖4米，4米以下做沉井，等封底后，穩(wěn)定了，上面4米再現(xiàn)澆，開(kāi)挖填土，降低初沉標(biāo)高，根據(jù)沉井部位的地質(zhì)狀況，為保證沉井初沉階段的均衡下沉，將人工填土層挖除，這樣可創(chuàng)造兩個(gè)有利條件：其一由于初沉地層為淤泥，其含水量及承載力均勻，便于初沉平穩(wěn)；其二，沉井總下沉量降低4m，上部沉井可不作為沉井施工，而在沉井封底后澆筑，這樣既減輕了沉井自重(仍能滿足下沉重量要求)，又縮短了下沉深度，加快施工進(jìn)度，一舉兩得。
下沉系數(shù)公式：
K＝Q/(f·h·L)＞1？(1)
式中Q——沉井自重重力
f——摩擦系數(shù)，軟土取9.8～11.76？kN/m2
h——最大下沉深度
L——沉井外壁周長(zhǎng)
摩擦系數(shù)取軟土的最大值，一般結(jié)構(gòu)沉井自重力下沉系數(shù)尚可達(dá)到3.0，何況淤泥之中，絕無(wú)滯沉問(wèn)題。存在的問(wèn)題是下沉深度達(dá)到要求時(shí)仍會(huì)下沉不止，故必須采取控制措施。
b.為了進(jìn)一步減輕沉井自重，先做外圍作為沉井施，內(nèi)部隔板等封底穩(wěn)定后二次澆搗，同時(shí)也留出了施工作業(yè)面。
c.局部換土，先把面上的一部分淤泥土挖除用沙石回填，確保沉井澆搗時(shí)的穩(wěn)定，不至于在澆搗時(shí)產(chǎn)生不均勻下沉而造成結(jié)構(gòu)破壞，同時(shí)在沉井下沉過(guò)程中增加摩阻力。
d.為了解決土體隆起，沉井無(wú)法封底，刃腳標(biāo)高加深500毫米，在流塑狀淤泥中做沉井下沉到標(biāo)高時(shí)極易發(fā)生土體隆起，一但發(fā)生，往往土體隆起高出底板高度，這部分土將無(wú)法挖除，一挖就要打破沉井的受力平均，沉井繼續(xù)下沉來(lái)達(dá)到新的受力平均。刃腳標(biāo)高加深就是為了預(yù)先設(shè)置一定量的隆起土方，同時(shí)刃腳加大了摩擦面積，也能承擔(dān)一些向上的阻力。在流塑狀淤泥中做沉井下沉，極易產(chǎn)生突沉、偏沉滑移，井內(nèi)涌水、涌泥和超沉不止，沉井下沉的速度和方向極難控制，這是至今尚未很好解決的施工難題。
.集水井粗格柵平面形狀為U字形一邊開(kāi)口，形狀復(fù)雜，在下沉過(guò)程中受力復(fù)雜，又要與一級(jí)泵房相連，做沉井似乎不可能。為了能安全有效的完成施工任務(wù)，對(duì)沉井的受力情況進(jìn)行了全面的分析，針對(duì)各鐘難題一一解決。
a.為了減小沉井下沉過(guò)程土的側(cè)向壓力，做一半沉井，先開(kāi)挖4米，4米以下做沉井，等封底穩(wěn)定了后，下部沉井完成后，上面4米再現(xiàn)澆，底部最大的土的側(cè)壓將減小一半，減化結(jié)構(gòu)加固處理，也減小了沉井的鋼筋混凝土設(shè)計(jì)壁厚和水平鋼筋的用量，降低工程造價(jià)。
b.為了使集水井粗格柵平面形狀為U字形作為沉井，能夠單獨(dú)下沉，首先要與一級(jí)泵房脫離，設(shè)計(jì)成預(yù)留一米作為二次澆搗區(qū)，等沉井封底穩(wěn)定后再二次澆搗，兩頭各預(yù)留插筋，便于二次澆搗鋼筋能連接在一起，確保整體性。
c.集水井粗格柵平面形狀為U字形，土的側(cè)向壓力使得弧形中間受力彎矩過(guò)大而斷裂，為了克服不利的受力狀況，在開(kāi)口處上下各增設(shè)一道鋼筋混凝土支撐梁，受力情況由原來(lái)的懸臂板變成了簡(jiǎn)支板。下面那道梁在沉井下沉過(guò)程中也能起到一定的阻力，彌補(bǔ)了開(kāi)口部位無(wú)摩阻力的缺陷。等施工完成后設(shè)備安裝之前視情況而定，是否要鑿除，如妨礙設(shè)備安裝就鑿除。
d.由于集水井粗格柵平面形狀為U字形作為沉井，能夠單獨(dú)下沉，首先要與一級(jí)泵房脫離，設(shè)計(jì)成預(yù)留一米作為二次澆搗區(qū)，沉井在下沉過(guò)程中受到土的側(cè)壓力N，整個(gè)沉井就會(huì)向一級(jí)泵房移位，導(dǎo)致平面尺寸不對(duì)，為了抵抗側(cè)壓力，特增加四根滑輪支撐臂，上下各兩根，受到一級(jí)泵房的水平推力N1、N2，使得在沉井下沉過(guò)程中始終保持受力平衡，垂直下沉，下面的滑輪支撐臂受力N1較大，應(yīng)牢固一些，為了使沉井能夠順利下沉，減少阻力，沿滑輪路徑增設(shè)兩根10號(hào)槽鋼做為導(dǎo)軌，等二次澆搗前割除。
e.二次澆搗部位的擋土，留出二次澆搗的部位，在沉井下沉過(guò)程中會(huì)有土涌入到里面，為了解決這一難題，采用了5毫米厚的鋼板做擋土板，在沉井澆搗時(shí)放置預(yù)埋鐵板，在沉井下沉前固定好擋土鋼板，與預(yù)埋鐵板焊接牢固，并設(shè)置角鐵加強(qiáng)筋，三角撐，有足夠的強(qiáng)度能在沉井下沉過(guò)程中來(lái)?yè)跬?，不變形。圖5
通過(guò)以上詳細(xì)的分析，確定了做沉井施工的可行性，并按以上施工步驟、工藝、順序等要求進(jìn)行施工，順利地完成了施工任務(wù)。
通過(guò)前述施工過(guò)程可以看出，在沉井設(shè)計(jì)和施工中，可以通過(guò)改變?nèi)心_面積、直徑、強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)形式等諸多手段調(diào)整承載力，方法多樣、工藝簡(jiǎn)便、成本低廉，是一種成功的施工工藝。？通過(guò)改良結(jié)構(gòu)，改善受力形式，原來(lái)不可能安沉井施工的工藝變成了可能。沉井的設(shè)計(jì)也要充分考慮到要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際施工情況來(lái)設(shè)計(jì)，隨著現(xiàn)場(chǎng)施工的實(shí)際情況要不斷的做調(diào)整，通過(guò)增設(shè)臨時(shí)梁等措施來(lái)改變受力情況，使，使得原來(lái)無(wú)法施工的工藝能夠?qū)嵤?/div>
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