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　　沉井是修筑深基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物的一種施工工藝。施工時(shí)先在地面或基坑內(nèi)制作開口的鋼筋混凝土井身，待其達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，在井身內(nèi)部分層挖土運(yùn)出，隨著挖土和土面的降低，沉井井身藉其自重或在其他措施協(xié)助下克服與土壁間的摩阻力和刃腳反力，不斷下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高就位，然后進(jìn)行封底。沉井施工工藝的優(yōu)點(diǎn)是：可在場地狹窄情況下施工較深（可達(dá)50余米）的地下工程，且對(duì)周圍環(huán)境影響較?。豢稍诘刭|(zhì)、水文條件復(fù)雜地區(qū)施工；施工不需復(fù)雜的機(jī)具設(shè)備；與大開挖相比，可減少挖、運(yùn)和回填的土方量。其缺點(diǎn)是施工工序較多；技術(shù)要求高、質(zhì)量控制難。在給排水工程中，沉井被廣泛的運(yùn)用在埋深較大的取水泵站和排水泵站中。

 

　　該工程為污水整治工程配套提升泵站，根據(jù)使用要求，沉井被分為兩大格，因?yàn)榭缍容^大，在中間設(shè)置鋼管對(duì)撐。下沉到位后再進(jìn)行二次混凝土澆注。沉井頂面高出地面0.3m。最高地下水位使用階段位于地面下2.50m，施工階段位于地面下1.00m。沉井制作高度6.05m+2.8m，采用兩次制作，一次下沉。第一節(jié)的制作高度為6.05m。本工程上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。

 

　　地質(zhì)條件如表1-1所示，地下水位較高，并且沉井主要位于中粗砂層，施工采用不排水法一次下沉。

 

　　

　　沉井計(jì)算簡圖如，沉井施工順序?yàn)椋合乳_挖基坑至4.5m(絕對(duì)標(biāo)高)處，再開始制作沉井，沉井分兩次制作，制作完畢再一次下沉至設(shè)計(jì)-5.55m絕對(duì)標(biāo)高處。

 

　?。?）使用階段抗浮驗(yàn)算

 

　　沉井自重：Gk1=14573kN

 

　　施工階段地下水位取1m（絕對(duì)高程），水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值：

 

　　Ffw，k=9120kN，沉井抗浮系數(shù)：kfw=Gk1/Ffw，k=14573/9120=1.6>1.0

 

　　使用階段地下水位取3.5m（絕對(duì)高程），水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值：

 

　　Ffw，k=12601kN，沉井抗浮系數(shù)：kfw=Gk1/Ffw，k=14573/12601=1.16>1.0

 

　?。?）下沉驗(yàn)算

 

　　多層土的加權(quán)平均單位摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值：

 

　　沉井從中砂層開始下沉：fka=20kPa

 

　　沉井外壁為階梯式，根據(jù)沉井規(guī)程，取臺(tái)階以上摩阻力為0.5fk，井壁摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為：Ffk=6338kN

 

　　下沉過程中水對(duì)沉井的浮力標(biāo)準(zhǔn)值：

 

　　施工中，內(nèi)外水差為0，F(xiàn)fw，k=3633kN

 

　　沉井下沉系數(shù)計(jì)算，不滿足要求。考慮加載650kN，此時(shí)下沉系數(shù)為，滿足要求。

 

　?。?）下沉前井壁豎向彎曲計(jì)算（采用每邊2個(gè)支點(diǎn)）

 

　　支座彎矩：M支=274kN•m；跨中彎矩：M中=

 

　　L10=10.75/8.85<2，按照深梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)造配筋即可。

 

　?。?）刃腳計(jì)算

 

　　沉井在施工中，刃腳受水壓力、土壓力、自重、側(cè)摩阻力、刃腳下土反力等外力作用，可能產(chǎn)生向內(nèi)或向外撓曲彎矩。一般情況下，當(dāng)沉井剛下沉?xí)r，刃腳向外撓曲彎矩為最大，而當(dāng)沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，刃腳可能產(chǎn)生最大向內(nèi)撓曲彎矩。沿井周邊取1m寬計(jì)算，刃腳產(chǎn)生最大向內(nèi)撓曲彎矩為28.7kN·m。根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50010-2010)》進(jìn)行配筋計(jì)算，選用φ25@200(As＝2534mm2)。

 

　?。?）井壁計(jì)算

 

　　當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，且刃腳下土已掏空時(shí)，作用于井壁上的水平內(nèi)力為最大，按照前述刃腳向內(nèi)撓曲計(jì)算方式計(jì)算井壁上水、土壓力，將沉井井壁視為水平框架，計(jì)算井壁各分段的內(nèi)力及水平鋼筋。以刃腳頂面以上1.5t=1.5*600=900的井壁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。井壁所受荷載為：P1’=PAl’=55.2kN，刃腳所受的水平荷載：P=。因αf>1.0，水平框架的水平荷載不作修正。井壁所受的總荷載為P1=P1’+P=104.5kN計(jì)算得：支座彎矩：ML=509.6kN·m，跨中彎矩：MDH=254.8kN·m；根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范(GB50010-2010)》進(jìn)行配筋計(jì)算，選用φ25@100。

 

　　(6)施工完使用階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析：沉井使用階段內(nèi)力分析及其相應(yīng)配筋由其使用功能的不同而不同，本工程沉井用作污水提升泵房地下結(jié)構(gòu)，使用時(shí)井內(nèi)充水，故刃腳、井壁及底板受力均比施工時(shí)有利，需驗(yàn)算上部結(jié)構(gòu)施工完后的地基承載力，經(jīng)驗(yàn)算地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。

 

　　本工程所在位置一邊是河(沉井邊離河道擋墻內(nèi)邊線10m)，另外一邊是城市道路（沉井邊離道路另一側(cè)的房屋約15~20m，房屋為6~7層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）。沉井主要位于中粗砂層，下沉過程中有可能導(dǎo)致流砂損壞道路，并且引起道路另一側(cè)的房屋產(chǎn)生裂縫或者塌陷，因此必須采取措施保證下沉過程中地下土層不發(fā)生流沙等引起地面塌陷的事故。

 

　　在沉井四周2~3m處布置水泥攪拌樁。水泥攪拌樁止水帷幕樁徑500mm，樁與樁密扣連接，樁中心間距350mm，水泥摻入量不少于60kg/m3，并摻入促進(jìn)劑。水泥標(biāo)號(hào)為42.5普通硅酸鹽水泥。28天水泥土單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.0MPa。根據(jù)地勘資料，樁穿越中粗砂層后，入粉質(zhì)粘土1m。水泥攪拌樁在現(xiàn)地面施工，待水泥土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方能對(duì)沉井進(jìn)行下沉工作。

 

 

　　在本工程中，由于地理環(huán)境和泵站所在場地的限制，選擇沉井作為地下工程的結(jié)構(gòu)型式，不僅避免了大開挖、基坑支護(hù)等繁瑣的施工工序，而且保證了周邊道路、房屋、河道的安全，節(jié)約了施工時(shí)間。由于施工了水泥攪拌樁止水帷幕，在施工階段及施工完后投入使用一年多，道路路面和道路旁房屋沒有發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。因此在含水豐富的粗砂土層施工沉井時(shí)，可以先施工水泥攪拌樁止水帷幕，防止井內(nèi)外水位有差異導(dǎo)致流砂有很好的效果。