【摘要】本文以鄞州大道污水泵站、南區(qū)1號(hào)泵站工程實(shí)例為背景，針對(duì)在軟土地基上修建污水泵站工程的沉井施工技術(shù)做出了相關(guān)的闡述，并提出技術(shù)難點(diǎn)，及注意事項(xiàng)，希望能夠給類(lèi)似工程項(xiàng)目提供一些參考。
1.工程概況
本工程施工主要內(nèi)容為污水干管及污水泵站，分兩個(gè)標(biāo)段，Ⅰ標(biāo)段范圍為A段、B-A段、B-D污水干管及南區(qū)1號(hào)泵站，Ⅱ標(biāo)段范圍為C段、B-C段污水干管及鄞州大道泵站。泵站主體由以下幾部分組成：格柵井及提升泵房、管理用房及配電間、站內(nèi)環(huán)形道路和站區(qū)圍墻構(gòu)成。
南區(qū)1號(hào)泵站位于規(guī)劃路與環(huán)鎮(zhèn)路交叉口西南角，泵站圍墻距現(xiàn)狀環(huán)鎮(zhèn)南路路邊線約23米，泵站長(zhǎng)42.1m，寬37.75m，占地面積為1590m？。
鄞州大道污水泵站位于鄞州大道和廣德湖南路的西南角地塊內(nèi)，泵站圍墻北距鄞州大道邊線約70m，西距現(xiàn)狀河道岸約70m，東距規(guī)劃廣德湖南路邊線約55m，緊挨內(nèi)河碼頭圍墻，泵站長(zhǎng)47.6m，寬40.0m，占地面積為1901m？。
2.施工難點(diǎn)分析
本地區(qū)地下水比較豐富，工程地質(zhì)復(fù)雜，同時(shí)泵站沉井尺寸大，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，泵站進(jìn)水池的防滲漏、建筑工程質(zhì)量通病的防治是施工重點(diǎn)，施工時(shí)必須采取有效措施預(yù)防質(zhì)量通病的發(fā)生。本工程污水新建管要與已建污水管連接，要制定可靠的井下施工的安全措施方案。
根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告的分析，本工程的有關(guān)地質(zhì)條件對(duì)沉井工程將產(chǎn)生不利的影響。主要因素：由于②、③層土質(zhì)較軟弱且③層有一層滯水，對(duì)工程施工影響較大，在沉井下沉至該層時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生突沉或傾斜現(xiàn)象，需密切注意沉井穿越該層時(shí)的情況。坑底的④層中砂層，滲透性較大，易產(chǎn)生流沙。在沉井下沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，防止突沉現(xiàn)象發(fā)生，應(yīng)盡可能減少對(duì)井底土體的擾動(dòng)。本工程沉井埋深較大，井底位于④中砂層，含水量會(huì)較大。沉井封底時(shí)應(yīng)確保④層水低于井底一定深度。
3.施工部署
3.1沉井基坑開(kāi)挖
基坑開(kāi)挖由1臺(tái)PC200挖掘機(jī)配2臺(tái)自卸車(chē)完成，土方運(yùn)至廠內(nèi)棄土場(chǎng)堆放?；娱_(kāi)挖深度自然地面以下1.5米，開(kāi)挖時(shí)，測(cè)量組現(xiàn)場(chǎng)放線定出開(kāi)挖范圍，并放一定邊坡，確保土層穩(wěn)定。當(dāng)開(kāi)挖至設(shè)計(jì)底標(biāo)高以上20cm時(shí)，即進(jìn)行人工輔助清基，確保沉井持力層土質(zhì)不受擾動(dòng)，在達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后請(qǐng)監(jiān)理工程師現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下道工序。
3.2沉井制作
3.2.1降排水系統(tǒng)
鑒于本地區(qū)地下水比較豐富，基坑開(kāi)挖時(shí)基坑四周布置井點(diǎn)降水裝置，及時(shí)抽水至砂墊層結(jié)束后拔除。沿基坑四周按2%坡比設(shè)置20×30㎝排水溝，內(nèi)鋪碎石形成濾水暗溝，并在四周設(shè)置Φ600集水井。井底應(yīng)低于坑底60㎝左右，以提高排水效果。
3.2.2砂墊層鋪設(shè)
基坑開(kāi)挖結(jié)束，降水達(dá)到效果并經(jīng)驗(yàn)收合格后即開(kāi)始砂墊層施工，墊層材料選用質(zhì)地較好的中粗砂，其含泥率不得大于3%，施工中的含水率應(yīng)選用最優(yōu)值，以保證墊層壓實(shí)系數(shù)大于0.95。砂墊層鋪設(shè)時(shí)應(yīng)分層鋪設(shè)、分層夯實(shí)的方法進(jìn)行，分層厚度控制在20-30cm內(nèi)，夯實(shí)采用平板振動(dòng)器，縱橫各兩遍，確保壓實(shí)度。
根據(jù)砂墊層允許承載力公式：
??；其中取100kPa，為40度，=16.5KN/M3，=160Kpa，經(jīng)計(jì)算H-0.4m。
砂墊層鋪設(shè)結(jié)束后應(yīng)進(jìn)行水平測(cè)量和修整，為素砼墊層創(chuàng)造條件。
3.2.3C10素砼墊層施工
砂墊層結(jié)束后，放出素砼墊層的邊線、素砼墊層周邊用15cm厚的木方圍擋。
素砼墊層澆筑時(shí)，應(yīng)控制好澆筑厚度和表面平整度，采用3cm長(zhǎng)平直板刮平，用平板振動(dòng)器拉平。
3.2.4刃腳磚胎模
磚胎模采用M5.0水泥砂漿和MU10砼砌塊砌筑，每隔0.75M預(yù)留一道3cm寬的垂直縫，以方便沉井外模的固定及沉井下沉?xí)r拆除磚胎模方便。胎模表面粉刷一層砂漿，并鋪貼一道一氈兩油隔離層，以減少與刃腳之間的粘連。
3.2.5沉井分節(jié)
以最高的鄞州大道污水泵站沉井為例，其尺寸為22.45m×14.0m，深12.35m。根據(jù)圖紙及考慮施工方便，確定沉井分三次制作二次下沉。第一節(jié)5米，第二節(jié)3.35米，第三節(jié)4米。
3.3沉井下沉
本沉井采用三次制作二次下沉，在第一節(jié)砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，第二節(jié)達(dá)到70%后方可下沉。由于地下水比較豐富，地質(zhì)條件差，水位比較高，下沉?xí)r易產(chǎn)生動(dòng)水力，導(dǎo)致管涌、流砂現(xiàn)象，造成刃腳底部土體承載力降低影響井體穩(wěn)定，整個(gè)沉井下沉采用不排水法下沉。
3.3.1鑿毛
為保證素砼與井體有較好的連結(jié)，下沉前，應(yīng)對(duì)井體與封底素砼接觸部位用風(fēng)鎬鑿毛，且須經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格方可下沉。
3.3.2磚胎模及素砼墊層的拆除
根據(jù)沉井重心位置及沉井結(jié)構(gòu)對(duì)磚胎模及素砼墊層進(jìn)行分段編號(hào)，編制拆除流程圖，施工時(shí)嚴(yán)格按圖操作，做到對(duì)稱、均勻、同步進(jìn)行，以利沉井穩(wěn)定，并加強(qiáng)測(cè)量觀測(cè)。
3.3.3不排水法下沉
不排水法下沉就是利用沉井內(nèi)保持一定水位來(lái)抵抗刃腳踏面下的土不產(chǎn)生流動(dòng)，施工時(shí)配備水泵向井內(nèi)注水，取土?xí)r利用水下吸泥機(jī)配高壓水槍吸泥，潛水員水下配合完成。先取井格中間形成鍋底，再?zèng)_刃腳部位。不排水法下沉系數(shù)計(jì)算：按刃腳踏面不沖空，隔墻沖空，井內(nèi)水深4M計(jì)算。
K=（Q-B）/（T+R）=（Q-B）/[T+L×（H-2.5）f0]>1.15
經(jīng)計(jì)算K>1.15，沉井在不排水的情況下完全能下至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
3.3.4穩(wěn)定性驗(yàn)算
第二節(jié)自重，
施工荷載，第一節(jié)和第二節(jié)總重
浮力：
井周摩阻力，S為接觸面積380，fk為摩阻系數(shù)。
刃腳踏面助力：
向上的力的總和為：
向下力的總和（自重和施工荷載）為：
穩(wěn)定系數(shù)
3.3.5挖土下沉
沉井每層挖土量較大，挖土采用機(jī)械與人工配合進(jìn)行。根據(jù)土質(zhì)情況，采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)從中間開(kāi)始挖向四周，均衡對(duì)稱地進(jìn)行，使其能均勻豎直下沉。每層挖土厚度為0.4-1.5m，在刃腳處留1.2-1.5m寬土臺(tái)，用人工逐層切削，每人負(fù)責(zé)2-3m一段。方法是按順序分層逐漸往刃腳步方向削薄土層，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，使均勻平穩(wěn)下沉。刃腳下部土方必須邊挖邊清理。挖土?xí)r著重注意先挖隔倉(cāng)，減少底梁地基反力，防止底梁擱裂。
如為礫石砂或硬土層，當(dāng)土垅削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則須按平面布置分段的次序逐段對(duì)稱的將刃腳下挖空，并挖出雙腳外壁10cm，每段挖完后用小鳥(niǎo)卵石填塞夯實(shí)，待全部掏空面填后，再分層刷掉回填的小卵石，可使沉井因均勻的減少承壓面而平穩(wěn)下沉。
第一、二節(jié)沉井下沉至上口離基坑底50cm高，即應(yīng)停止下沉，繼續(xù)接高，或采取安全措施，下沉至一定深度，一邊下沉，一邊繼續(xù)接高。接高時(shí)上一節(jié)豎向中心應(yīng)與前一節(jié)的中心線重合或平行，沉井接縫和外壁應(yīng)平滑，以利下沉。
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)挖深度應(yīng)小于30cm，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12m左右應(yīng)停止取土，依自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。
3.4沉降觀測(cè)
沉井位置的控制，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(huà)出標(biāo)尺，以測(cè)沉降。井內(nèi)中心線與垂直度的觀測(cè)系在井箱內(nèi)壁縱橫四或八等分標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)，對(duì)準(zhǔn)下部標(biāo)準(zhǔn)來(lái)控制。挖土?xí)r隨時(shí)觀測(cè)垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá)50mm。即應(yīng)糾正。沉井下沉過(guò)程，每班至少觀測(cè)兩次，并應(yīng)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)，應(yīng)及時(shí)通知值班隊(duì)長(zhǎng)，指揮操作工人糾正，使在允許偏差范圍以內(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)。
3.5沉井封底及底板砼
沉井下沉達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)24小時(shí)沉降觀測(cè)，當(dāng)累計(jì)下沉量不大于10mm后即可進(jìn)行封底工作，由于采用不排水法下沉，因此采用導(dǎo)管法澆筑水下封底砼標(biāo)號(hào)C25。
施工流程：清除井底浮泥→井壁等與封底砼接觸部位清洗→拋填塊石、碎石整平→分隔倉(cāng)堵漏→水下砼澆筑→保養(yǎng)、抽水→底板砼澆筑。
3.6內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工
內(nèi)部結(jié)構(gòu)應(yīng)在沉井到位封底完畢，底板混凝土能承受施工荷載后方可進(jìn)行。施工前應(yīng)對(duì)井內(nèi)所有予埋插鐵先行除銹，在新老混凝土接合面處必須鑿毛、沖洗，并露出石子。內(nèi)部結(jié)構(gòu)制作應(yīng)先澆平臺(tái)后澆其它結(jié)構(gòu)，其他結(jié)構(gòu)由下至上澆搗。支撐頂板的模板采用加強(qiáng)型大型九夾板，以保證質(zhì)量。在平臺(tái)完成后再進(jìn)行內(nèi)部其它混凝土施工，如底槽、泵基、扶梯等，若能和平臺(tái)同時(shí)施工者，需同時(shí)施工。
4.沉井施工注意事項(xiàng)
1）沉井下沉前應(yīng)按規(guī)定順序鑿除素砼墊層，墊層鑿除原則為先內(nèi)后外，對(duì)稱進(jìn)行，以保持沉井均勻下沉；沉井下沉?xí)r應(yīng)在中央首先形成鍋底，逐步均勻向周?chē)鷶U(kuò)大，嚴(yán)禁直接掏挖刃腳下土體；
2）沉井下沉?xí)r應(yīng)均勻出土，以保持沉井均勻下沉。鍋底不宜過(guò)深，一般控制在0.8cm～1.0cm以內(nèi)；盡量減小沉井下沉過(guò)程中的偏差，測(cè)量控制點(diǎn)、高程控制點(diǎn)等網(wǎng)點(diǎn)要經(jīng)常復(fù)核；
3）當(dāng)沉井下沉至距設(shè)計(jì)標(biāo)高近2m時(shí)，應(yīng)放緩沉井下沉速度，以糾偏為主，并密切注意沉井的下沉速度，防止超沉，使沉井順利下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。沉井到標(biāo)高，8小時(shí)內(nèi)下沉量不超過(guò)10mm，方可進(jìn)行砼封底。沉井下沉過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)沉降情況的觀測(cè)防止發(fā)生不均勻沉降。
5.結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)此次的沉井施工，再次驗(yàn)證了在軟土地基中沉井施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵還是糾偏。如本次沉井的初始四角高差達(dá)35cm，只要控制下沉過(guò)程，尤其是初沉階段的糾偏，仍能夠給予糾正，效果非常明顯。鄞州大道污水泵站采用沉井施工工藝，解決了避免拆遷、減少投資的問(wèn)題，收到很好的經(jīng)濟(jì)效果和社會(huì)效益。
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