摘要：下文作者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合某市的工程實(shí)況，主要闡述了水環(huán)境整治泵站沉井施工。
1、前言
某市啟動(dòng)為期三年的水環(huán)境整治工程，對(duì)城區(qū)內(nèi)的46條河道進(jìn)行了水環(huán)境整治。工程主要包括污水截流、河道清淤、水體修復(fù)、調(diào)水換水、景觀綠化等，其中截污是整治的關(guān)鍵。工程整治的河道均位于中心城區(qū)，河道最寬處為40M，最窄處僅為5M，出水口多且分散，河道均穿越居民小區(qū)兩側(cè)房屋密集且臨河而建，跨河橋梁多且部分建設(shè)年代久遠(yuǎn)，工程實(shí)施難度較大。許多泵站建在原來(lái)的河道中或者緊靠河道。
在污水管道及泵站的施工中，由于市區(qū)的施工受到地下大型管道、建筑物等障礙的影響，不能大開(kāi)挖施工，給設(shè)計(jì)、施工帶來(lái)很大的難度，經(jīng)多種方案論證，將沉井施工技術(shù)應(yīng)用到了污水泵站的施工中。
2施工工藝
開(kāi)挖保護(hù)層---鋪墊砂層---拼裝刃腳---安裝支架、支底模---立內(nèi)模---綁扎鋼筋---立外模---澆筑井體砼---抽除墊木---沉井下沉---基底處理---封底---澆筑底板
3沉井施工過(guò)程
3．1基坑開(kāi)挖
沉井采取在基坑中制作，以減少下沉深度，降低施工作業(yè)面。開(kāi)挖深度為2.5-3米，考慮到支模、搭設(shè)腳手架及排水的需要，基坑比沉井每邊寬1.8米，邊坡一般按1：0.5進(jìn)行放坡，以保證邊坡安全與穩(wěn)定.四周挖排水溝，集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1臺(tái)1.0m3反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸車運(yùn)至棄土場(chǎng)堆放。
3．2沉井制作
3．2.1沉井刃腳基礎(chǔ)
沉井刃腳鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)枕木（160mm×220mm×2500mm）作支承墊架的墊木，然后在其上支設(shè)刃腳及井壁模板，澆筑砼。地基上鋪設(shè)砂墊層，可減少墊架數(shù)量，將沉井的重量擴(kuò)散到更大的面積上，避免制作中發(fā)生不均勻沉降，同時(shí)易于找平，便于鋪設(shè)墊木和抽除。
3．2.2模板支設(shè)和鋼筋綁扎
沉井制作的模板支設(shè)和鋼筋綁扎與普通結(jié)構(gòu)施工要求一樣，只不過(guò)由于是在軟基上施工，所以要均勻?qū)ΨQ施工，以防止不均勻沉降。
3.3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?qū)ΨQ澆筑。澆筑采用分層平鋪法，每層厚30cm，將沉井沿周長(zhǎng)分成若干段同時(shí)澆筑，保持對(duì)稱均勻下料，以避免一側(cè)澆筑，使沉井傾斜，每層混凝土量為23m3，要求2h內(nèi)澆筑一層。兩節(jié)混凝土的接縫處設(shè)鋼邊止水帶，上節(jié)混凝土須待下節(jié)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%后澆筑.
4沉井下沉控制
4.1沉井結(jié)構(gòu)下沉受力計(jì)算
沉井下沉系數(shù)計(jì)算如下：
K=Q/L(H-2.5)ｆ
其中：K—沉井下沉系數(shù)
Q—井壁自重
H—井壁高度
L—井壁外周長(zhǎng)
f—土壤的摩擦系數(shù)
根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，沉井下沉系數(shù)K≥1.15，才能使沉井能在自重下順利下沉，若達(dá)不到，必須進(jìn)行配重計(jì)算，根據(jù)配重計(jì)算結(jié)果進(jìn)行配重.
4.2下沉速度的控制
根據(jù)土質(zhì)情況，采用臺(tái)階形挖土自重破土方式。采用從中間開(kāi)始向四周逐漸開(kāi)挖，并始終均衡對(duì)稱地進(jìn)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(duì)稱、均勻地削薄土層，每人負(fù)責(zé)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5～15cm，當(dāng)土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時(shí)，沉井便在自重作用下破土下沉，削土?xí)r應(yīng)沿刃腳方向全面、均勻、對(duì)稱地進(jìn)行，使均勻平衡下沉，刃腳土方開(kāi)挖方法。
沉井挖土下沉采用人工挖土，一臺(tái)塔吊吊運(yùn)出土，由于挖土施工困難，綜合考慮挖土、吊運(yùn)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30cm/天。
沉井下沉中，如遇到砂礫石或硬土層，當(dāng)土垅削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則按平面布置分段的次序，逐段對(duì)稱地將刃腳下掏空，并挖出刃腳外壁10cm，每段挖完后用小卵石填滿夯實(shí)，待全部掏空回填后，再分層刷掉回填的小卵石，可使沉井因均勻地減少承壓面而平衡下沉。
在沉井開(kāi)始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，周邊開(kāi)挖深度小于10cm，避免發(fā)生傾斜，尤其在開(kāi)始下沉5m以內(nèi)時(shí)，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設(shè)計(jì)深度20cm左右停止取土，依靠自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
4.3下沉觀測(cè)
沉井位置的控制是在井外地面設(shè)置縱橫十字控制樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)。下沉?xí)r，在井壁上設(shè)十字控制線，并在四側(cè)設(shè)水平點(diǎn)。于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標(biāo)尺，以測(cè)沉降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測(cè)系在井內(nèi)壁四邊標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)，對(duì)準(zhǔn)下部標(biāo)志板來(lái)控制，并定時(shí)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測(cè)。挖土?xí)r隨時(shí)觀測(cè)垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá)50mm或四面標(biāo)高不一致時(shí)，立即糾正，沉井下沉過(guò)程中，每班至少觀測(cè)兩次，并在每次下沉后進(jìn)行檢查，做好記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)通知值班隊(duì)長(zhǎng)，指揮操作工人糾正，使允許偏差范圍控制在允許范圍以內(nèi)。沉井在下沉過(guò)程中，最大沉降差均控制在250mm以內(nèi)。當(dāng)沉至離設(shè)計(jì)標(biāo)高2m時(shí)，對(duì)下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，以防超沉。
4.4下沉糾偏
沉井下沉過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。
產(chǎn)生傾斜的可能原因有：
?、湃心_下土質(zhì)軟硬不均；
?、撇鹑心_墊架時(shí)，抽出承墊木未對(duì)稱同步進(jìn)行，或未及時(shí)回填；
⑶挖土不均，使井內(nèi)土面高低懸殊；
?、热心_下掏空過(guò)多，使沉井不均勻突然下沉；
⑸排水下沉，井內(nèi)一側(cè)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；
?、嗜心_局部被大石塊或埋設(shè)物擱??；
?、司鈼壨粱蚴┕ず奢d對(duì)沉井一側(cè)產(chǎn)生偏壓。
操作中可針對(duì)原因予以預(yù)防，如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng)挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石，必要時(shí)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(chǎn)生的原因多由于傾斜導(dǎo)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(shí)，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時(shí)，由于重力作用，有時(shí)也沿傾斜方向產(chǎn)生一定位移，因此預(yù)防位移應(yīng)避免在傾斜情況下下沉，加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)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(shè)計(jì)中心位置吻合時(shí)，再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產(chǎn)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(chǎn)生位移糾正。
沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)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(nèi)。
5下沉到位、封底技術(shù)
當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)2～3天，下沉已穩(wěn)定，在8h內(nèi)累計(jì)10mm時(shí)，即可進(jìn)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(duì)封底質(zhì)量要求嚴(yán)格，不允許出現(xiàn)滲漏，再者涌水量不大，井底土質(zhì)較密實(shí)，因此確定采取排水封底方案，分兩步進(jìn)行。第一步進(jìn)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(shè)2～4個(gè)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(duì)稱均勻澆一層0.7～0.9m厚的混凝土墊層，強(qiáng)度達(dá)到30%后，綁鋼筋，澆筑上層550mm厚的防水混凝土底板。澆筑應(yīng)在整個(gè)沉井面積上分層由四周向中央進(jìn)行，每層厚30～40cm，并搗固密實(shí)?；炷琉B(yǎng)護(hù)14d期間，在封底的集水井中應(yīng)不間斷地抽水，待底板混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行第二步，對(duì)集水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)進(jìn)行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向?yàn)V水井管中灌入C30早強(qiáng)干硬性混凝土搗實(shí)，裝上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板平。
沉井下沉是沉井施工階段的主要施工過(guò)程，就我國(guó)目前土建施工技術(shù)和施工裝備水平看，采用排水法控制沉井下沉，是比較理想的施工方法。因?yàn)樵撌┕し椒▌趧?dòng)條件好，挖土準(zhǔn)確，容易控制和糾偏，土層中如有障礙物則易發(fā)現(xiàn)和排除，且能直接檢查地基土質(zhì)情況，可進(jìn)行干封底。
6沉井施工體會(huì)
沉井在施工和使用階段，將受到土壓力、水壓力、浮力、摩擦力、底面反力、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。
沉井施工中的問(wèn)題和防止措施常遇到的問(wèn)題有：突然下沉、涌砂、傾斜和偏移、沉不下去。
?、俜乐雇蝗幌鲁恋姆椒ㄓ校哼m當(dāng)加大下沉系數(shù)；控制挖土深度，即鍋底不要挖得太深；結(jié)構(gòu)上合理分隔，設(shè)置一定數(shù)量的底梁；采用泥漿套法或壁后壓氣法(見(jiàn)沉井基礎(chǔ))，以減小摩擦力等措施。
②涌砂的處理方法是向井內(nèi)灌水，使井內(nèi)水位恒大于井外地下水位。
?、巯鲁?xí)r應(yīng)均勻?qū)ΨQ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。
?、艹辆O(shè)計(jì)和施工時(shí)通常用下沉系數(shù)（沉井施工階段自重與阻止下沉的井壁四周土的摩擦力、刃腳踏面阻力等的比值）估算沉井能否順利下沉，一般要求下沉系數(shù)為1.10～1.25。當(dāng)下沉系數(shù)不滿足時(shí)，要采取上述減小摩擦力的方法，以及增加重量等措施。如在下沉中發(fā)生重量不夠時(shí)，也可采用壁外沖水和井內(nèi)抽水、加壓重、接高井壁等措施。
7結(jié)束語(yǔ)
沉井下沉過(guò)程中無(wú)需設(shè)置坑壁支撐或板樁圍壁，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；作為地下建筑使用，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；防水可靠；且對(duì)鄰近建筑物的影響較明挖法少。因此在水環(huán)境整治泵站施工中，沉井法是一種較好的方案。
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