摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建筑業(yè)不斷壯大，污水井建設(shè)日益增多，其選址一般在河邊附近，地質(zhì)條件差，埋深較大，施工困難，這類(lèi)建筑物選用沉井法施工效果好，施工工藝及施工方法上面有了很大的提高。此文通過(guò)作者的實(shí)踐，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)施工工序，再到各個(gè)工藝詳細(xì)介紹沉井法在施工過(guò)程中的優(yōu)化應(yīng)用
1.前沿
建筑業(yè)發(fā)展至今，地下結(jié)構(gòu)物形式越來(lái)越復(fù)雜，深度越來(lái)越深，傳統(tǒng)的大開(kāi)挖在深基礎(chǔ)施工中存在的問(wèn)題無(wú)法得到有效的解決；為解決這些問(wèn)題，一種新工藝----沉井施工應(yīng)運(yùn)而生。沉井施工在建筑業(yè)中應(yīng)用已經(jīng)很久，但具體到某施工單位，能采用沉井施工的概率很小，無(wú)法形成一套完整、簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)合理的施工方法。沉井法通過(guò)作者在污水泵井施工實(shí)踐中的應(yīng)用，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，以望對(duì)以后施工中有所幫助。
沉井是將一個(gè)井筒狀的結(jié)構(gòu)物，從井內(nèi)挖土、依靠自身重力客服井壁摩擦阻力后下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后采用混凝土封底并填塞井孔的施工方法。沉井施工工序可分為沉井制作、沉井下沉、沉井封底三大工序，每道工序施工簡(jiǎn)單，施工質(zhì)量可靠。
2.工程實(shí)例
2.1工程簡(jiǎn)況
哈大鐵路客運(yùn)專(zhuān)線長(zhǎng)春西動(dòng)車(chē)存車(chē)場(chǎng)場(chǎng)區(qū)污水泵井為D=5.0；H=10.65m，其中井壁厚度為0.5m；刃腳為0.65m；場(chǎng)地地下水埋深為地面以下1.2～4m，場(chǎng)地地基土、地下水對(duì)混泥土無(wú)腐蝕性。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，地基基礎(chǔ)受力層范圍內(nèi)土層分布比較均勻，建筑場(chǎng)地類(lèi)別為Ⅱ類(lèi)，地下水埋深較淺；基礎(chǔ)持力層為粉質(zhì)粘土：褐黃色，濕，可塑，局部為可偏軟，干強(qiáng)度中等。
2.2施工流程
場(chǎng)地平整、測(cè)量放線——機(jī)械機(jī)械挖土至標(biāo)高-2m——刃腳地基處理——坑內(nèi)制作沉井刃腳——刃腳砼養(yǎng)護(hù)(至70%砼強(qiáng)度)——沉井井壁一次制作至-3.15m施工縫處理——井壁砼養(yǎng)護(hù)(至70%砼強(qiáng)度)——沉井下沉(至-10.3m)——沉井封底
2.3沉井制作
沉井制作前，需要驗(yàn)算坑底持力層的承載力。該坑底(-2m，相對(duì)標(biāo)高)持力層為粉質(zhì)粘土，承載力特征值取180kPa，驗(yàn)算如下：
G=3.14×(R2-r2)ρ=3.14×(32-22)×25KN=4042.75KN
S=3.14×R2=3.14×32m2=28.26m2
P=G/S=4042.75/28.26=143.06<180kPa
地基承載力滿(mǎn)足要求。
沉井制作分兩次進(jìn)行，第一節(jié)高度為5.15m，待結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后再往上做第二節(jié)，高度為10.3m(距井頂部0.35m高井壁后作，由于井蓋頂部有檢查孔)，等第一節(jié)強(qiáng)度達(dá)到100%，第二節(jié)砼強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)，兩節(jié)一起下沉。
2.3.1刃腳制作
根據(jù)地勘報(bào)告，標(biāo)高-2m處土層為粉質(zhì)粘土，承載力約在100KN/m2，刃腳底寬400mm，為便于施工料具清理回收，減少浪費(fèi)，刃腳內(nèi)外以磚代模，在基面澆筑100mm厚圓環(huán)形C15砼。刃腳內(nèi)磚模腳底寬370mm，上寬250mm，磚模與鋼筋砼刃腳接觸面處摸20mm厚1：3水泥砂漿，涂刷一層脫模劑。
2.3.2井壁制作
污水泵井砼為防水砼，刃腳砼強(qiáng)度達(dá)到70%時(shí)方可澆筑井壁砼。井壁模板采用間距為600mm，φ12的止水螺栓固定，井壁施工縫處理中間設(shè)中埋式橡膠止水帶300*8。井壁澆筑時(shí)為避免造成不均勻下沉或者傾斜，澆筑時(shí)應(yīng)分層對(duì)稱(chēng)澆筑。待刃腳砼達(dá)到100%強(qiáng)度，井壁砼達(dá)到70%時(shí)方可開(kāi)始下沉。
2.4沉井下沉
沉井下沉前首先對(duì)原來(lái)的定位樁，高程點(diǎn)進(jìn)行復(fù)測(cè)，并在四面井壁上部做出與控制樁對(duì)應(yīng)點(diǎn)的標(biāo)志，以檢驗(yàn)沉井的位移，接著在井壁四角上用紅漆畫(huà)出標(biāo)尺，每一標(biāo)志線間距100mm，并標(biāo)出下沉前的實(shí)際高度和下沉完畢后的標(biāo)高，以觀測(cè)沉井下沉情況。驗(yàn)算采用瑞典條分法進(jìn)行沉井下沉前土體穩(wěn)定安全系數(shù)計(jì)算。
式中Ks——穩(wěn)定安全系數(shù)；
R——圓弧的半徑，(m)；
L——弧長(zhǎng)，(m)；
W——滑動(dòng)土塊的重量，(KN)；
C——粘聚力，Kpa；
φ——土的內(nèi)摩擦角度；
αi——第i土條底面中點(diǎn)的法線與豎直線的夾角度；
經(jīng)上述驗(yàn)算，沉井土體穩(wěn)定安全系數(shù)符合要求，可以下沉。
下沉開(kāi)始前，先按預(yù)定順序鑿除刃腳下砼墊層，接著分組對(duì)稱(chēng)拆除井內(nèi)磚模，詳見(jiàn)圖4。墊層鑿?fù)旰髲某辆虚g向四周挖土，每層挖土厚20mm-300mm，逐步形成“鍋底”。井壁刃腳1m范圍內(nèi)的土一般不需直接挖掉，依靠刃腳切土擠出這部分土，這樣才能保證沉井平穩(wěn)下沉。在井內(nèi)取土的同時(shí)并下泵排水，邊排水、邊取土，沉井逐步下沉。
沉井下沉中應(yīng)加強(qiáng)位置、垂直度和標(biāo)高的觀測(cè)，每班至少測(cè)兩次，接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，每?jī)尚r(shí)一次，預(yù)防超沉，并設(shè)專(zhuān)人負(fù)責(zé)記錄。
2.5沉井封底
當(dāng)沉井下沉到距設(shè)計(jì)標(biāo)高100mm時(shí)，應(yīng)停止井內(nèi)挖土和降水，使其依靠自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高或接近設(shè)計(jì)標(biāo)高，再經(jīng)2～3天，下沉穩(wěn)定后即可進(jìn)行沉井封底。
本工程采用排水封底，將井內(nèi)砼表面沖洗干凈，對(duì)井底進(jìn)行修整，使之呈鍋底形，由刃腳向中心挖放射形排水溝，填卵石或碎石作盲溝(溝寬260mm，深300mm)在中部設(shè)一個(gè)集水井，深1m，井間盲溝相互連通，在卵石上面澆筑底板砼墊層，待砼強(qiáng)度達(dá)到70%后，在墊層上鋪設(shè)防水卷材，綁扎鋼筋，兩端伸入井壁預(yù)留的凹槽內(nèi)，澆筑底板砼。上部結(jié)構(gòu)完成后，對(duì)集水井封堵，封堵方法是將集水井中水抽干，在套管內(nèi)迅速用干硬性砼填塞并搗實(shí)，然后上法蘭盤(pán)用螺栓擰緊或四周焊接封閉。
2.6沉井施工中的問(wèn)題和解決措施
施工過(guò)程中遇到的問(wèn)題有：突然下沉、涌砂、傾斜和偏移、沉不下去。
?、俳鉀Q突然下沉的方法有：適當(dāng)加大下沉系數(shù)；控制挖土深度，即鍋底不要挖得太深；
?、谟可暗奶幚矸椒ㄊ窍蚓畠?nèi)灌水，使井內(nèi)水位大于井外地下水位；
?、巯鲁?xí)r應(yīng)均勻?qū)ΨQ(chēng)挖土，以防止沉井偏斜。若發(fā)生偏斜，可調(diào)整挖土先后次序和方法；采取偏心壓重，部分壁外沖水等措施。
沉井在施工和使用階段，將受到土壓力、水壓力、浮力、摩擦力、自重以及施工荷載等作用，沉井結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算應(yīng)滿(mǎn)足各階段的受力要求，保證沉井結(jié)構(gòu)有足夠的強(qiáng)度和剛度以及防水能力。
3.結(jié)論及注意要點(diǎn)
沉井下沉過(guò)程中無(wú)需設(shè)置坑壁支撐或土釘墻；與明挖法相比，簡(jiǎn)化了施工，可就地制作，所需機(jī)械設(shè)備簡(jiǎn)單；沉井法在各種復(fù)雜地形或地質(zhì)條件的建筑物施工中廣泛應(yīng)用，尤其是在地質(zhì)條件或場(chǎng)地條件不允許大開(kāi)挖的情況下更顯優(yōu)勢(shì)，其單體造價(jià)較低；主體部分的混凝土在地面上灌筑，質(zhì)量較易保證，整體剛度亦較大；在國(guó)內(nèi)外工程中得到了廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，但仍有其局限性，比如沉井不沉、突沉、沉偏、遇到較難清除的障礙物等，這些都可能導(dǎo)致沉井無(wú)法順利完成，由此看來(lái)沉井法的選用要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況而定，因地制宜，采取相應(yīng)措施，絕不能盲目選用。
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