場(chǎng)地地表水系發(fā)達(dá)，南惻為長(zhǎng)江。場(chǎng)區(qū)內(nèi)塘溝眾多，水深一般為1.0～3.0m。取水口處長(zhǎng)江近東西向，自西向東流，設(shè)計(jì)洪水期最大流速3.39m/s，枯水期流速1.00m/s，平均流速1.10～1.40m/s，長(zhǎng)江歷史最高水位10.22m（1954年8月17日），歷史最低水位1.361m（1956年1月9日），勘探期間該段長(zhǎng)江高潮水位4.35m，低潮水位3.04m。
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場(chǎng)地地下水主要為空隙潛水和微承壓水，受大氣降水，側(cè)向徑流及地表水滲補(bǔ)，地表水、地下水水利聯(lián)系密切。地下水受季節(jié)性變化影響明顯。地下水位年變幅1.5m左右?，F(xiàn)場(chǎng)可見(jiàn)地下水位為原地面下0.5～1.5m，雨天時(shí)地面易受水浸。設(shè)計(jì)水位可采用多年最高低下水位，其水位標(biāo)高可取6.00m。廠區(qū)絕大部分原為河床河漫灘，廠區(qū)地形略有起伏，最大高差1米左右，標(biāo)高位于5.9～6.9m之間。
該場(chǎng)地地下水類型主要為潛水，潛水主要儲(chǔ)存于表層填土、粉質(zhì)粘土、和粉細(xì)砂層土中，底下水位埋深0.3～0.4m左右。地下水受大氣降水及地表水的影響，根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，地下水變幅0.5m左右。場(chǎng)區(qū)周圍無(wú)污染源，根據(jù)南京工業(yè)大學(xué)水質(zhì)分析報(bào)告及南京地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，地下水、土對(duì)混凝土無(wú)腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)有弱腐蝕性。
三、沉井下沉驗(yàn)算
沉井自重下沉驗(yàn)算應(yīng)符合下式要求：
?。℅-F）/（T+K）≥K
式中：G——沉井下沉?xí)r結(jié)構(gòu)自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；F——在下沉階段地下水的浮托力設(shè)計(jì)值（kN）；T——井壁外側(cè)與土層間的總摩檫力設(shè)計(jì)值（kN）；R——下沉系數(shù)，沉井位于軟弱土層時(shí)宜取1.05，位于其他土層時(shí)宜取1.10～1.20，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工程地質(zhì)情況取1.15。
本次施工考慮到工期短，為節(jié)約下沉?xí)r間，采用了排水法下沉。同時(shí)準(zhǔn)備了不排水下沉所需的水泵、吸泥機(jī)組等設(shè)備。如遇下沉速度過(guò)快、周圍地面嚴(yán)重下陷等異常情況，立即灌水用不排水法。
?。ㄒ唬┎慌潘鲁练ǖ南鲁料禂?shù)計(jì)算
G=14400×25=360000（kN）
F=V×ⅴ水=14400×10
=144000（kN）
式中：V——沉井排開(kāi)水的體積，ⅴ水——水的容重。
T=f×A=12×2×（48.4+24）×15.7=27280.32（kN）
式中：f——側(cè)摩阻力，沉井下沉?xí)r采用外壁注漿，大大降低了側(cè)摩阻力，故在驗(yàn)算時(shí)取12kN/m2；A——沉井外壁有效摩檫面積。土層提供側(cè)壁摩阻力的深度是以終止沉降時(shí)沉井的有效高度減去可忽略側(cè)摩阻力的雜填土的深度。
R=[f]×S=0（kN）
式中：[f]——地基極限承載力，S——刃腳底面積；當(dāng)沉井處于下沉階段，井內(nèi)土體挖至刃腳以下時(shí)R=0。
?。℅-F）/（T+R）=（360000-144000）/（27280.32+0）=7.91＞1.15
表明運(yùn)用不排水下沉法，沉井依靠自重可克服各種阻力下沉。
?。ǘ┡潘鲁练ǖ尿?yàn)算
1．下沉系數(shù)計(jì)算
?。℅-F）/（T+R）=（360000-0）/（27280.32+0）=13.2＞1.15
表明沉井能在重力作用下克服井壁與土體間摩檫力而下沉。
2．沉井抗浮驗(yàn)算
K浮=（G2+T）/F浮
式中：K浮為抗浮系數(shù)，K浮＞1則滿足抗浮要求；G2=G+G1，G1=29040（kN）為沉井封底素混泥土重量；F浮=144000（kN）。
所以，K浮=（360000+29040+27280）/144000=2.89＞1，則滿足抗浮要求。
3．沉井土體抗窿起驗(yàn)算
當(dāng)沉井即將下沉到位，在較軟的粘性土上或粉土中開(kāi)挖，坑底部分的土體有可能發(fā)生基底隆起失效時(shí)，抵抗基底隆起的安全系數(shù)FSB可按下式計(jì)算：
FSB=（Nb+×SU）/（V×H+q）
式中：Nb——基底穩(wěn)定系數(shù)，根據(jù)基坑的深度比可查圖取值；q——坑邊均部荷載（kPa）；V——土的容重（kN/m3）；H——開(kāi)挖深度（M）；SU——坑底土體不排水抗剪強(qiáng)度（kPa），根據(jù)場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)資料可按經(jīng)驗(yàn)公式SU=10+2.5H計(jì)算。則FSB=（7.5×43.8）/（18.8×15.7+0）=1.12＞1，屬安全。
四、沉井制作
（一）沉井基坑處理
沉井基坑的處理步驟及注意事項(xiàng)：
1．測(cè)量定位，依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和導(dǎo)線控制網(wǎng)測(cè)放出沉井的位置，同時(shí)設(shè)置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)。基坑挖深2.5m，邊坡取1：1，采用機(jī)械開(kāi)挖，人工配合。
2．基底處理好后，先鋪設(shè)環(huán)帶砂墊層，再在砂墊層上澆鋪素混泥土。
3．設(shè)磚模作底勢(shì)，用M705水泥砂漿砌MU10機(jī)制磚，并在其上鋪一氈兩油。砌筑時(shí)，每隔1m預(yù)留一道20～30mm寬的垂直縫。
沉井刃腳、墊層、磚模等的切面關(guān)系示意圖見(jiàn)圖1：
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本沉井混泥土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)為C25，抗?jié)B等級(jí)S6，制作總高度為1.05m。采取三次澆注成型的方式制作，即刃腳澆注完成達(dá)到一定強(qiáng)度后，再分兩次澆注上部井壁。
1．搭設(shè)腳手架及支設(shè)模板。搭設(shè)腳手架時(shí)嚴(yán)格按照規(guī)定的構(gòu)造尺寸和方案進(jìn)行。立桿下端應(yīng)鋪放不小于5cm厚的墊木或墊板，墊木必須鋪放平整，不得懸空。嚴(yán)格控制立桿的垂直偏差和橫桿的水平偏差，確保聯(lián)結(jié)達(dá)到要求。搭設(shè)過(guò)程中應(yīng)及時(shí)與結(jié)構(gòu)拉結(jié)或采用臨時(shí)支頂，確保搭設(shè)過(guò)程的安全。隨時(shí)校正桿件垂直及水平偏差，及時(shí)設(shè)置斜撐桿或剪刀撐等加固措施，避免腳手架在搭設(shè)過(guò)程中發(fā)生傾斜或傾倒。嚴(yán)格控制使用荷載，確保有足夠的安全儲(chǔ)備。
2．鋼筋加工與安裝。沉井鋼筋全部采用焊接，主筋d≥20mm采用閃光對(duì)焊，d＜20mm采用搭焊接，焊條應(yīng)與鋼材強(qiáng)度相適應(yīng)。搭接的長(zhǎng)度：雙面焊不小于5d，單面焊不小于10d。鋼筋焊接接頭應(yīng)分散布置，布置在同一截面內(nèi)接頭的面積不得大于總面積的25%，且應(yīng)避免開(kāi)鋼筋彎折處。
3．混泥土澆注及有關(guān)要求。
?。?）使用商品混泥土，采用分層平鋪法施工，澆前鋪3～5cm同標(biāo)號(hào)水泥砂漿，混泥土的自由傾落高度不應(yīng)超過(guò)2.0m，否則應(yīng)使用滑槽、串筒、漏斗等器具灌注，且灌注速度不宜過(guò)快。澆注混泥土應(yīng)逐層、均勻、對(duì)稱進(jìn)行，每層灌注厚度不得超過(guò)400mm，鋼筋密集處厚度不超過(guò)200mm。
?。?）采用插入式振動(dòng)器對(duì)混泥土進(jìn)行振搗。
?。?）混泥土澆注時(shí)，其面應(yīng)保持同步均勻上升，并確保在下層混泥土初凝前澆注上層混泥土。應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)模板、支架、鋼筋、預(yù)埋件和預(yù)留孔洞的情況，當(dāng)發(fā)生有變形、移位，應(yīng)立即停止?jié)沧?，并?yīng)在澆注混泥土初凝前修整完好。澆注鋼筋密集處或預(yù)留孔、洞、預(yù)埋件及止水帶等周邊混泥土?xí)r，應(yīng)輔以人工插搗，避免澆注或振搗在此停歇，防止出現(xiàn)空鼓和滲漏，密切觀測(cè)沉井沉降，若不均勻沉降值較大，則應(yīng)及時(shí)采取措施，嚴(yán)防井壁產(chǎn)生裂縫?；炷嗤翝沧?2小時(shí)，應(yīng)根據(jù)環(huán)境、氣溫等條件，采取合理的養(yǎng)護(hù)措施。
?。?）沉井分節(jié)制作時(shí)，在前一節(jié)混泥土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，方可澆注下一節(jié)。分節(jié)制作時(shí)預(yù)留的施工縫采用凸式榫接，并在澆注前清洗干凈，然后在凸榫上安放鋼板止水片。沉井的直壁模板應(yīng)在混泥土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的25%以上方可拆除。
五、下沉施工及事故處理
為銜接整個(gè)污水收集系統(tǒng)工程的進(jìn)度，節(jié)省下沉?xí)r間，擬采用排水法下沉。同時(shí)，準(zhǔn)備不排水下沉準(zhǔn)備的水泵、吸泥機(jī)組等設(shè)備，如果在施工過(guò)程中出現(xiàn)下沉速度過(guò)快、周圍地面嚴(yán)重下陷等異常情況，立即灌水，改用不排水下沉法。
1．沉井下沉前沉井外壁畫(huà)出標(biāo)尺及軸線控制點(diǎn)，井壁內(nèi)設(shè)傾斜控制標(biāo)尺。在沉井附近不被擾動(dòng)的地方設(shè)好觀測(cè)點(diǎn)及護(hù)樁；場(chǎng)內(nèi)在沉井下沉影響范圍內(nèi)布設(shè)相應(yīng)坐標(biāo)及高程控制點(diǎn)。做好沉井下沉?xí)r，下沉深度、傾斜度和對(duì)周圍地面及構(gòu)筑物影響的測(cè)量控制。
2．沉井刃腳混泥土達(dá)到100％設(shè)計(jì)強(qiáng)度，其余部分達(dá)到70%，方可下沉。沉井下沉?xí)r，首先應(yīng)鑿除混泥土墊層。先內(nèi)后外、分區(qū)域?qū)ΨQ、按順序鑿除，鑿斷線應(yīng)與刃腳平齊。鑿斷的墊層要及時(shí)清除，不得漏鑿。
3．沉井內(nèi)取土?xí)r，巖土質(zhì)松軟，采取由中間到邊部的辦法；若土質(zhì)密實(shí)，則由邊部到中部。取土必須對(duì)稱、均勻，同步進(jìn)行，中途不應(yīng)有長(zhǎng)時(shí)間的停歇。在下沉過(guò)程中要及時(shí)觀測(cè)測(cè)量，若發(fā)現(xiàn)沉井垂直度的歪斜超過(guò)允許限度或沉井軸線產(chǎn)生位移現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)資料的較核與分析；在刃腳高的一側(cè)加強(qiáng)取土，低的一側(cè)少取土或不取土，待正位后再均勻分層取土。
4．沉井下沉?xí)r采用膨潤(rùn)土泥漿套助沉，下沉結(jié)束后用水泥砂漿置換。沉井下沉至一定深度，若出現(xiàn)下沉困難，可采用外加荷載、井外壁適量加長(zhǎng)和挖除井壁外側(cè)上部土層（減少側(cè)壓及摩阻力）等方法。
5．控制各階段的沉井下沉速率，保證各項(xiàng)偏差符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。初沉階段，即下沉深度3.5m以內(nèi)，為使沉井形成穩(wěn)定準(zhǔn)確的下沉軌跡，速率應(yīng)控制在0.3～0.5m/d以內(nèi)。中沉階段，即距設(shè)計(jì)標(biāo)高2.0m之前，速度可適當(dāng)加快。終沉階段，即距設(shè)計(jì)標(biāo)高2.0m時(shí)，應(yīng)減慢速度，以糾偏為主，速度控制在0.3m/d以內(nèi)。遇到沉井下沉速率超過(guò)挖土速度的異常情況，應(yīng)采取以下處理措施：控制刃腳底部及周圍的取土；及時(shí)回填并夯實(shí)井壁外的塌方處，以增大井壁摩阻力；將排水下沉法改為不排水下沉法，利用水的浮力加大對(duì)沉井的上托力等。
六、沉井封底及底板施工
（一）沉井封底
當(dāng)沉井下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，待8小時(shí)內(nèi)沉井自沉累計(jì)不大于10mm，且井體的標(biāo)高、位移和傾斜在允許偏差范圍內(nèi)時(shí)，方可進(jìn)行素混泥土封底。
沉井封底采用井內(nèi)集水井排水封底。當(dāng)沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，井內(nèi)繼續(xù)降水，同時(shí)保持較高的地下水位。清除井底余土，整平井內(nèi)地基，使地基面由沉井內(nèi)壁四周向集水井傾斜。集水井處為最低點(diǎn)，沉井底部的地下水匯集到集水井中，用泵排出。澆注封底素混泥土。在澆注時(shí)，在集水井處預(yù)埋帶止水環(huán)的法蘭鋼管，從法蘭鋼管中排出地下水。待底板素混泥土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，蓋上法蘭堵蓋并將該處用混泥土補(bǔ)齊。澆注的混泥土須按規(guī)范檢測(cè)并留置混泥土試塊。
（二）底板加工
在素混泥土強(qiáng)度達(dá)到100%設(shè)計(jì)值后，方可進(jìn)行底板施工。底板施工前，將封底混泥土表面軟弱層鑿除，清出井外，并清洗干凈表面，同時(shí)對(duì)可能存在的局部滲漏處采取措施嚴(yán)密封堵，避免滲水影響底板質(zhì)量。
七、結(jié)語(yǔ)
沉井的制作和下沉是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，除了嚴(yán)格遵守相關(guān)的規(guī)范和規(guī)程外，文中所涉及的在較復(fù)雜的工程地質(zhì)條件下處理沉井制作、下沉過(guò)程中所遇問(wèn)題的相關(guān)工藝，具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。
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