摘要：在當(dāng)前污水處理工程施工中，沉井技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，不但有效解決了現(xiàn)場狹窄施工不便的難題，而且在一些情況比較復(fù)雜的環(huán)境中同樣不受影響，完成預(yù)期目標(biāo)。本文對(duì)沉井技術(shù)的應(yīng)用作了簡單的分析，希望對(duì)今后在施工過程中出現(xiàn)的問題有所幫助。
前言
隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們對(duì)環(huán)境的要求越來越高，特別是城市中的污水處理問題成了環(huán)境治理的重中之重。近年來，針對(duì)城市污水問題，國家斥巨資建立了多個(gè)污水處理廠并投入運(yùn)營。在鋪設(shè)截污管線的時(shí)候，受地理環(huán)境、地上建筑等條件的影響，不能直接挖溝埋管，而是采用頂管法進(jìn)行施工。這樣就需要用到沉井施工來完成頂管工作井、接收井和提升泵房的建設(shè)工作。
一、沉井工藝原理及分類
1.沉井工藝原理
沉井工藝是地下工程和深基礎(chǔ)工程的一種施工方法．也是深基礎(chǔ)工程的一種結(jié)構(gòu)形式。其原理是：將位于地下一定深度的建筑物或建筑物基礎(chǔ)，先在地面以上制作，形成一個(gè)井狀結(jié)構(gòu)，然后在井下不斷挖土，借助井體自重而逐步下沉，下沉到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，進(jìn)行封底，并根據(jù)需要構(gòu)筑井內(nèi)底板、梁、內(nèi)隔墻、頂板等構(gòu)件，形成一個(gè)工作空間或地下建筑物。沉井在施工中具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，不需要進(jìn)行邊坡圍護(hù)，與大開挖相比較，挖土量少對(duì)鄰近建筑物的影響較小操作相對(duì)簡便，無需特殊的專業(yè)設(shè)備。
2.沉井分類
沉井的類型很多，按制作材料分類有混凝土、鋼筋混凝土、磚混等多種類型，應(yīng)用最多的是鋼筋混凝土沉井。鋼筋混凝土沉井按平面形狀分類有圓形沉井、矩形沉井、橢圓形、端圓形沉井。工程中用的最多是鋼筋混凝土的類型。
二、沉井的施工
沉井制作主要是底模的處理和刃腳的模板方案，其余的可按常規(guī)的鋼筋混凝土工程進(jìn)行施工。沉井所在場地先整平夯實(shí)，根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況確定做砂石墊層的厚度，并鋪方木作為墊木，每米墊木數(shù)量按下式計(jì)算：
式中：W一每米沉井井壁自重，單位kN
L一墊木長度；
b一墊木寬度；
[R]一表土承載力。
考慮施工荷載等安全因素，墊木間距可比計(jì)算稍密，沿井壁刃腳均勻鋪設(shè)在砂石墊層上。
枕木之間空隙位置，壁板底模采用1：2水泥砂漿做平枕木面。
池壁模板工程、鋼筋工程以及混凝土工程可按常規(guī)土建方法施工。井壁先立內(nèi)壁板模板，后扎壁鋼筋，封外壁模板，澆筑井壁混凝土。然后不間斷淋水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于14天。
1.沉井下沉施工
根據(jù)沉井深度以及地質(zhì)條件，決定采用排水下沉還是不排水下沉。
待井壁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，即進(jìn)行刨砂抽墊木，墊木應(yīng)根據(jù)挖土順序?qū)ΨQ抽出，最后抽定位墊木。刨砂時(shí)在沉井內(nèi)用人工慢慢開挖砂石墊層。為保證平穩(wěn)下沉，需在沉井內(nèi)劃分挖土范圍，并且要求挖土工人從中部向周邊對(duì)稱均勻挖土，如發(fā)現(xiàn)沉井有側(cè)斜則及時(shí)在側(cè)斜的相反方向即下沉量較小的一側(cè)加速挖土，輔助以局部加載，而且傾斜一側(cè)暫緩?fù)谕?，使得傾斜得到矯正。抽取墊木的順序與挖土順序一致。
沉井下沉?xí)r對(duì)稱在井內(nèi)挖土，在分層挖除土的過程中，沉井即逐漸下沉。當(dāng)刃腳下沉與沉井中部土面大致齊平時(shí)，即可在中部先向下挖深400～500mm，并逐漸向四周均勻擴(kuò)孔，到刃腳約1米處，再分層挖除刃腳內(nèi)側(cè)的土臺(tái)。開挖刃腳下的土?xí)r，用跳槽法，即沿刃腳周長等分若干段，每段長約1m，先隔一段挖一段，然后挖剩下的各段。并隨時(shí)觀察孔位是否傾斜或偏移，垂直度誤差控制在1%以內(nèi)；如遇有偏差時(shí)，應(yīng)采取相應(yīng)的措施糾偏。開挖時(shí)，在每個(gè)挖土周期中，首先選擇適當(dāng)位置挖掘較深的集水坑，以便抽水。
挖土下沉速度的控制由技術(shù)人員根據(jù)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一指揮，同時(shí)根據(jù)沉井的大小，安排合適的工人挖土。挖出的土裝入吊斗，用吊機(jī)運(yùn)走。井上安排一人指揮。如地下水量過大而影響挖土?xí)r，暫停挖土待抽水后，再繼續(xù)挖土。下沉速度視工作量大小，控制平均為0.5～1.0m/d，當(dāng)沉井下沉深度距設(shè)計(jì)深度500mm左右，對(duì)其垂直度及標(biāo)高進(jìn)行連續(xù)觀測，并適當(dāng)放緩?fù)谕了俣?，使沉井平穩(wěn)下沉，當(dāng)刃腳平均埋深距設(shè)計(jì)標(biāo)高尚差50～100mm時(shí)停止挖土，待靜止24小時(shí)觀測其下沉穩(wěn)定在20mm內(nèi)，然后平整井內(nèi)基底，澆C15混凝土墊層150厚，然后澆筑封底混凝土。
2.測量控制與觀測
沉井下沉前，為保證沉井在挖土?xí)r平穩(wěn)下沉，控制好軸線位置，在沉井的池壁內(nèi)外各個(gè)方向標(biāo)劃出一條垂線，并在壁外地面設(shè)置對(duì)應(yīng)控制點(diǎn)，用經(jīng)緯儀隨時(shí)檢查沉井垂直度及軸線偏移。為方便檢查，在池內(nèi)每條垂線邊均掛一個(gè)較重的線錘，在沉井外壁每隔200mm劃一道水平線，這樣在下沉過程中很容易發(fā)現(xiàn)沉井是否有傾斜。當(dāng)線錘離開墨線50mm，或四面標(biāo)高不一致時(shí)，即應(yīng)調(diào)整。
3.沉井施工注意事項(xiàng)
沉井下沉四周影響區(qū)域內(nèi)，不宜有高壓電線桿、地下管道、固定式機(jī)具設(shè)備和永久性建筑物。必須設(shè)置時(shí)，應(yīng)采取安全措施。
沉井的制作高度不宜使重心離地太高，以不超過沉井短邊或直徑的長度為宜，一般不應(yīng)超過12m。特殊情況允許加高但應(yīng)有可靠的計(jì)算數(shù)據(jù)，并采取必要的技術(shù)措施。
抽承墊木時(shí)，應(yīng)有專人統(tǒng)一指揮，分區(qū)域，按次序進(jìn)行。抽承墊木及下沉?xí)r，嚴(yán)禁人員從刃腳、底梁和隔墻下通過。
4.沉井施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
沉井下沉完畢，其偏差應(yīng)符合以下規(guī)定：
標(biāo)高偏差：刃腳平均標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高偏差不得超過100mm。
水平位移偏差：刃腳平面中心的水平位移不得超過下沉總深度的1%，當(dāng)下沉總深度小于10m時(shí)，水平位移允許100mm。
傾斜偏差：矩形沉井四角（圓形沉井為相互垂直兩直徑與圓周的交點(diǎn)）中任何兩角的刃腳底面高差，不得超過該兩角水平距離底1%，且最大不得超過300mm，如兩角水平距離小于10m，其刃腳底面高差允許為100mm。
5.止沉封底有關(guān)措施
針對(duì)刃腳所處的持力層能否滿足井體不超沉，若土質(zhì)較差，可以采用了深層攪拌樁復(fù)合地基作為沉井的持力層，保證沉井到設(shè)計(jì)深度不再下沉，防止沉井超沉。
沉井封底施工時(shí)，可采用5mm厚鋼板制作1300的帶法蘭盤的圓形井管（集水井）若干個(gè)，在澆筑底板混凝土?xí)r不間斷抽水，至混凝土底板達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度時(shí)，才停止抽水，最后封閉集水井。
6.沉井應(yīng)急措施
沉井的土層是一種地下狀況，為確保施工能順利進(jìn)行，必須準(zhǔn)備一些應(yīng)急措施。具體如下：
（一）、地下水豐富，降水不下，難以排水下沉。應(yīng)急處理措施：在沉井前計(jì)劃，在沉井外施工深層攪拌樁，同時(shí)在止水帷幕內(nèi)外均設(shè)置降水井，防止大面積強(qiáng)降水內(nèi)外水壓相差引致流沙現(xiàn)象出現(xiàn)。
（二）、沉井下沉不均勻，出現(xiàn)傾斜現(xiàn)象。應(yīng)急處理措施：用事前聯(lián)系好的鋼錠在下沉較慢一側(cè)進(jìn)行局部加載，同時(shí)該側(cè)加快挖土速度，下沉較快一側(cè)暫緩?fù)谕粱蛘咄Ｖ雇谕?。在處理過程中必須注意連續(xù)對(duì)沉降進(jìn)行觀測，防止出現(xiàn)反向傾斜。
（三）、周邊出現(xiàn)大面積下沉現(xiàn)象。應(yīng)急處理措施：在沉井周邊預(yù)先按2m一條的間距打入鋼花管，用150泵作回灌，回灌采用泥粉開漿。甚至出現(xiàn)傾斜時(shí)可以利用花管在沉得較慢一側(cè)注入觸變泥漿，降低摩阻力，加快該側(cè)的下沉。
（四）、封底時(shí)地下水豐富，澆筑混凝土困難。為避免地下水匯集形成較大浮力，頂裂封底混凝土，可在底板上均勻布置Φ300的帶法蘭盤的鋼管滲水井若干個(gè)，鋼管滲水井外包紗網(wǎng)，并以滲水井為中心向四周做輻射狀碎石育溝引水，井深3米，不間斷抽水，直至底板澆筑后混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再封堵滲水井。
（五）、沉井期間安排專人值班，定期觀測沉井的沉降量。發(fā)現(xiàn)突變及時(shí)通知相關(guān)技術(shù)人員，馬上進(jìn)行應(yīng)急解決。
（六）、為防止沉井標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高不一致，在沉井池壁施工時(shí)，若池壁有預(yù)留套管，最好能改為預(yù)留孔洞。
三、結(jié)束語
社會(huì)發(fā)展，人們環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，城市的規(guī)劃越來越嚴(yán)格，城市污水處理量越大，需要建設(shè)的污水廠以及集污管網(wǎng)不斷增加。過去，人們受施工現(xiàn)場條件控制，很多時(shí)候很難開挖，或無法穿過河道等困難，污水管道敷設(shè)處處受制。隨著頂管法以及沉井法的日漸成熟，以上問題可迎刃而解，污水管道的布置可以越來越靈活，可極大滿足人們對(duì)污水處理的要求。沉井法施工也隨著頂管法施工將成為市政工程施工中的一種常用工藝。
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