沉井在污水干管工程中的應用

摘要:通過對寧波市北外環路污水干管工程資料的分析，結合該工程的實際要求，確定該工程頂管法工作井和接收井的支護方案采用沉井基礎。沉井占地面積小，不需要板樁圍護，與大開挖相比較，挖土量少，對鄰近建筑物的影響較小，操作簡便。在該工程地質條件及施工環境的情況下，采用沉井基礎應用于該污水干管工程中是比較合理的。

關鍵詞:沉井 頂管法 施工

0 前言

沉井是用鋼筋混凝土等材料制成的帶有刃腳的箱形或筒形結構物。施工時就地逐節澆筑井身，同時在井內連續挖土，依靠自重克服井側摩阻力不斷下沉，直至預定位置。沉井廣泛用于橋梁墩臺基礎、取水構筑物、污水泵站、地下工業廠房、大型設備基礎、地下倉(油)庫、人防掩蔽所、盾構拼裝井、船塢塢首、礦用豎井、地下車道與車站、地下構筑物的圍壁和大型深埋基礎等等。

寧波市北外環路污水干管工程沿擬建北外環路西起江北大道(K0-030)，東至329國道(K6+600)，沿線穿越莊橋鎮、莊西公路、鐵路及八條大小不等的河流，全長約6.6公里。其中:K0-030~K0+850和K3+904~K6+155兩段均擬采用頂管施工，K0-030~K0+850段管底標高-4.866米(黃海高程)，管徑φ1200mm，K3+904~K60+155段管底標高-4.515米(黃海高程)，管徑φ1500mm。接收井和工作井擬采用沉井基礎。

1場地工程地質條件及水文地質條件

寧波市北外環路污水干管工程沿擬建北外環路西起江北大道(K0-030)，東至329國道(K6+600)，沿線穿越莊橋鎮、莊西公路、鐵路及八條大小不等的河流，全長約6.6公里。

根據寧波市北外環路污水干管巖土工程勘察的土工實驗成果和工程地質編錄資料，將勘探深度內土體按其特征及物理力學性質劃分為以下幾個工程地質層:1層:粘土;2a層:淤泥;2b層:粘土;2c層:淤泥質粉質粘土;3層:淤泥質粉質粘土;3層:粉砂。

場地水文地質條件簡單，與管線關系較密切的地下水主要為淺層的孔隙水，含水介質主要由此及彼層淤泥質土和平層淤泥質粉質粘土組成，滲透性總體較差，水量較為貧乏，實測水位埋深一般在0.1-0.3米，受季節及氣候的影響，動態變化明顯。根據附近資料及當地建筑經驗判定地下水對混凝土無腐蝕性。

2技術方案的確定

寧波市北外環路污水干管工程采用頂管施工。管與管之間的連接部位實質上是一些矩形或圓形的基坑，其支護類型同普通基坑一樣多種多樣，包括地下連續墻、柱列式鉆孔灌注樁、鋼板樁和深層攪拌以及鋼筋混凝土沉井。沉井是將位于地下一定深度的建筑物或建筑物基礎，先在地面以上制作，形成一個井狀結構，然后在井內不斷挖土，借助井體自重而逐步下沉，下沉到預定設計標高后，進行封底，構筑井內底板、梁、樓板、內隔墻、頂板等構件，最終形成一個地下建筑物基礎。其優點是占地面積小，不需要板樁圍護，與大開挖相比較，挖土量少，對鄰近建筑物的影響較小，操作簡便。

本工程頂管法施工的工作井和接收井屬于小型基坑，該管線場地有密集建筑物、河流、公路、鐵路等，應保持上部建筑物不受影響。采用鋼板樁時回收拔樁振動對周圍建筑物會造成影響、地下連續墻造價太高、柱列式鉆孔灌注樁在施工時需輔以抗滲措施、深層攪拌樁施工過于繁雜，以上幾種情況都不適用。根據工程的實際情況及以往的施工經驗，確定采用鋼筋混凝土沉井，既技術可行又經濟合理。

3 沉井設計要點

3.1 沉井類型的選擇及其結構的確定 沉井的類型很多，根據寧波市北外環路污水干管工程中沉井的用途以及場地的工程地質條件，擬采用鋼筋混凝土矩形沉井。因土質松軟，摩擦力不大，下沉深度不深，采用直墻形井壁。沉井一般由井壁、刃腳，內隔墻、橫梁、封底和頂蓋板等組成。

3.2 沉井的計算及驗算 為了保證沉井滿足施工和使用階段的強度、剛度及穩定要求，對沉井結構進行設計計算。根據巖土工程勘察所提供的地質資料，確定沉井高度、井壁厚度、刃腳踏面寬度、刃腳高度、凹槽距刃腳踏面寬度、凹槽高度及凹入深度等等。然后對沉井進行下沉穩定驗算、抗浮穩定驗算、水、土壓力的計算、井壁內力計算以及結構的計算等等。

4 沉井施工

根據寧波市北外環路污水干管管線場地工程地質和水文地質條件、沉井的規模、所具備的技術力量、施工機具及設備，對該沉井進行施工。

4.1 施工前的準備工作 根據該工程所勘察到的水文地質和工程地質資料可知，該場地地勢比較平坦，土質比較軟弱，無影響沉井下沉的塊石、漂石及障礙物。因該沉井高度較小，擬采用不開挖制作沉井，則只需將場地平整夯實，為避免沉井在開始澆制時產生較大的不均勻沉陷，以致傾斜甚至井壁開裂，應在筑井現場刃腳下鋪填O.8m厚的砂墊層。

4.2 沉井制作 制作沉井時，應在刃腳下鋪墊木，墊木的作用是支承沉井的重量并按墊木定位立模板以綁扎鋼筋。因該場地的地下水位較高，且上部無密集的建筑物，所以其井壁可在地面上制作，井壁模板采用鋼組合定型模板或木定型模板組裝而成。沉井鋼筋可用吊車垂直吊裝就位，用人工綁扎，或在沉井近旁預先綁扎鋼筋骨架或網片，用吊車進行大塊安裝。豎筋可一次綁好，水平筋分段綁扎。沉井混凝土澆筑可用翻斗汽車運送混凝土，塔式或履帶式起重機吊混凝土吊斗，通過串桶沿井壁作均勻澆灌。

4.3 沉井下沉 因該沉井屬于小型沉井，擬采用一次制作，一次下沉方式。當沉井混凝土強度達到設計強度的70%以上時，便可拆除承墊木，開始下沉。下沉時，采用不排水下沉的方法，采用抓斗挖土。用吊車吊住抓斗挖掘井底中央部分的土，使沉井底形成鍋底。在該場地軟弱土質中，一般當鍋底比刃腳低1～1.5m時，沉井即可靠自重下沉，而將刃腳下的土擠向中央，再從井孔中繼續挖土，沉井即可繼續下沉。

4.4 開鑿管孔 由于該沉井是頂管法施工的工作井和接收井，考慮到沉井設計時的下沉、抗浮、受力情況等種種因素，故沒有預留孔洞?，F在在沉井下沉后，在短邊一井壁上以-4.866米(黃海高程)為管底標高，開鑿一管徑Ф1200mm的管孔;在短邊另一井壁上以-4.515米(黃海高程)為管底標高，開鑿一管徑Ф1500mm的管孔。

4.5 沉井封底 沉井下沉至設計標高，經過觀測在8h內累計下沉量不大于10mm或沉降率在允許范圍內時，沉井下沉已經穩定時，可進行沉井封底。根據水文地質條件，采用不排水封底，要求將井底浮泥清除干凈，新老混凝土接觸面用水沖刷干凈，并鋪碎石墊層。封底混凝土用導管法灌注。待水下封底混凝土達到所需要的強度后，即一般養護為7～lOd，方可從沉井中抽水，按排水封底法施工上部鋼筋混凝土底板。

5 結語

本文在對寧波市北外環路污水干管管線場地的巖土工程勘察資料的基礎上，對污水干管頂管法施工的工作井和接收井確定為沉井基礎。采用直壁形矩形沉井的結構，一次制作、一次下沉的下沉順序以及不排水下沉和不排水封底等施工方法。最終通過工程驗收可得知沉井在污水干管工程中得到了良好的應用。

參考文獻:

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[2]周景星，王洪瑾，虞石民，李廣信主編.基礎工程.北京.清華大學出版社.1996.

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[4]土工基礎.第14卷第2期.沉井在河灘上鋪設管道中的應用.