城市污水處理廠沉井施工要點

【摘 要】 沉降施工技術具有施工簡便、開挖量小，且能減少對周圍臨近建筑、路面的不利影響等特點，近年來，在城市基礎設施建設中被廣泛采用。本文結合沉降施工法在城市污水處理廠工程中的應用，從沉井制作、沉井下沉、下沉觀測、防偏、終沉控制、沉井封底等方面介紹了沉降施工要點，其經(jīng)驗和體會值得類似工程參考。

【關鍵詞】 沉井；下沉；防偏措施；終沉控制；沉井封底

近年來，城市基礎設施的建設步伐加快。為了減少工程施工對現(xiàn)有的道路、建筑物及人們的生產(chǎn)生活帶來影響，新的技術和工藝在基礎工程建設中被大量采用。沉井施工技術就是應用得比較廣泛的施工方法之一。沉井施工法與同類地下工程的工法相比，由于工程的地面部分小，場地易于布置，工程進度快，干擾因素少，有利于文明施工，各種資源能較好地利用，能確保周圍既有設施完好無損，確保居民生命、財產(chǎn)安全，避免線路繞行和居民臨時遷移，節(jié)約了大量土方搬運、工程拆遷、地面場地占用等費用，社會效益和經(jīng)濟效益顯著。

1 工程概況

某城市污水處理廠工程，污水處理設計規(guī)模15萬m3/d，占地面積約203111平方米，污水廠進廠總管為Φ2200，進水泵房采用鋼筋混凝土沉井結構，高度15.22m，下沉深度約14.88m，井壁厚度0.70m～1.00m。

2 水文地質(zhì)情況（見表1）

3 沉井施工方案簡述

進水泵房為鋼筋混凝土沉井結構，采用分3節(jié)預制2次排水下沉。

①根據(jù)現(xiàn)場施工條件，沉井結構施工分三節(jié)制作，分節(jié)高度分別為：

第一節(jié)標高：-12.55m～-3.60m，高8.95m；

第二節(jié)標高：-3.60m～+0.60m，高4.20m；

第三節(jié)標高：+0.60m～+3.50m，高2.90m。

②兩次下沉：第一節(jié)預制完畢，混凝土強度達到設計要求70%即可下沉，下沉至標高-8.03m、粉質(zhì)粘土上，然后回填刃腳，在沉井內(nèi)部刃腳鋪設墊木后，在第一節(jié)沉井上預制第二節(jié)沉井；二節(jié)沉井混凝土強度達到設計要求后，下沉至設計標高-12.550m，做封底混凝土后，澆注第三節(jié)沉井。

③第一節(jié)沉井在原基礎地面上（平整夯實）鋪砂墊層、方木進行預制（計算附后）。第一節(jié)沉井下沉至標高-8.03m時所處地層為粉質(zhì)粘土層，為控制二節(jié)沉井在預制時不出現(xiàn)突然沉降，在刃腳下回填砂加碎石回填，鋪設墊木（計算附后）。第二節(jié)沉井在下沉到位后，對沉井進行混凝土封底，封底混凝土達到設計要求強度后再進行第三節(jié)沉井制作，以確保制作過程中的沉井的穩(wěn)定。

④沉井挖土采用人工挖土下沉，搖頭扒桿出土。

4 工藝流程圖

5 沉井施工過程

5.1 沉井制作

5.1.1 砂墊層及刃腳墊木

為使地基均勻承受沉井墻身重量，不致在混凝土澆筑過程中突然下沉或傾斜，導致墻身刃腳裂縫破壞和便于支設模板，在沉井下部鋪設墊木。墊木采用方木（150mm×150mm×2000mm）作支撐墊木。

5.1.2 模板支設和鋼筋綁扎

沉井制作的模板支設和鋼筋綁扎與普通結構施工要求一樣，只不過由于是在軟基上施工，所以要均勻對稱施工，以防止不均勻沉降。

5.1.3 混凝土澆筑

混凝土采用商品混凝土，并用混凝土輸送泵，送至沉井澆筑部位，沿井壁均勻對稱澆筑。澆筑采用分層平鋪法，每層厚30cm，將沉井沿周長澆筑，保持均勻下料，避免一側集中澆筑，使沉井傾斜，每層混凝土要求2h內(nèi)澆筑完畢。

5.1.4 第二節(jié)沉井預制

兩節(jié)混凝土的接縫處設凸型水平施工縫，上節(jié)混凝土須待下節(jié)混凝土強度達到70%后澆筑，接縫處經(jīng)鑿毛及沖洗處理，并澆10cm厚減半石子混凝土。

第一節(jié)沉井預制高度8.9m，實際下沉11.0m，這時，沉井受5個力作用：沉井自重、施工荷載、外井壁摩阻力、井內(nèi)刃腳以上未取出土對內(nèi)井壁摩阻力、刃腳踏面下土體的支承力。經(jīng)計算，此時下沉系數(shù)大于1.15，因此沉井處于不穩(wěn)定狀態(tài)，采取向井內(nèi)灌水，經(jīng)復核灌水后沉井制作的穩(wěn)定系數(shù)0.97，滿足施工時的穩(wěn)定要求。

5.2 沉井下沉

5.2.1 準備工作

沉井下沉前，應將沉井內(nèi)支撐破除，并做好各項準備工作，包括人員、機具等的準備。沉井下沉前，應采用1臺經(jīng)緯儀控制沉井的中線位置。并在沉井的4個角上各設置一個水平觀測點，在下沉過程中用水平儀不斷監(jiān)測沉井的下沉速度和下沉深度，根據(jù)測量結果調(diào)整下沉方式。

5.2.2 承墊木抽除

當模板拆除后，沉井混凝土強度達到設計要求強度70%，方可下沉。沉井完全支撐在墊木上。抽除墊木是沉井下沉的開始，是沉井下沉的重要工序之一。抽除墊木時，必須統(tǒng)一指揮，及時、迅速的將墊木抽出。

（1）墊木編號

為使抽除墊木能在沉井內(nèi)外及時配合進行，墊木抽除前，應對墊木分組編號，按設計確定的順序用紅油漆寫在沉井內(nèi)外壁上。

（2）墊木抽除

墊木的抽除應準備齊全施工機具，包括鐵錘、鐵鍬等。墊木抽除時，先拆內(nèi)橫梁下的，再拆短邊井壁下的；長邊墊木應隔根抽除，先抽除單號方木，再拆除雙號方木，然后以四角處的定位墊木為中心由遠及近地對稱抽除，最后抽定位墊木。每抽出一根墊木，需及時用砂對抽除的位置進行回填、夯實。墊木抽除應設有一名指揮進行統(tǒng)一指導，并根據(jù)沉井的測量結果不斷進行調(diào)整。

5.2.3 取土下沉

沉井挖土下沉采用人工挖土、搖頭扒桿取土，由于挖土施工困難，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為30cm/d。

沉井處于淤泥質(zhì)及淤泥土層取土時，下稱系數(shù)遠大于1.15，如果下沉時挖土處理不當，可能出現(xiàn)沉井下沉過快現(xiàn)象。挖土順序應遵從先中后邊，逐步擴挖至刃腳附近，使沉井平穩(wěn)、均衡地徐徐擠土下沉。中心“鍋底”深度應從嚴控制，謹防“鍋底”過深發(fā)生“突沉”。每層挖土厚度為0.4m～1.5m。必要時利用沉井井格底梁與沉井刃腳一起擠壓土下沉。

5.3 下沉觀測

沉井位置的控制是在井外地面設置縱橫十字控制樁、水準基點。下沉時，在井壁上設十字控制線，并在四側設水平點。于壁外側用紅鉛油畫出標尺，以測沉降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井內(nèi)壁四邊標出垂直軸線，各吊垂球一個，對準下部標志板來控制，并定時用2臺經(jīng)緯儀進行垂直偏差觀測。挖土時隨時觀測垂直度，當垂球離墨線邊達50mm或四面標高不一致時，立即糾正。沉井下沉過程中，每班至少觀測2次，并在每次下沉后進行檢查，做好記錄。當發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉時，及時通知值班隊長，指揮操作工人糾正，使允許偏差范圍控制在允許范圍以內(nèi)。沉井在下沉過程中，最大沉降差均控制在250mm以內(nèi)。當沉至離設計標高2m時，對下沉與挖土情況應加強觀測，以防超沉。

5.4 防偏措施

沉井下沉過程中產(chǎn)生偏差原因及預防措施見表2。

6 終沉控制

當沉井刃腳踏面下沉至離設計標高還剩lm左右時，即進入終沉階段，應切忌“深鍋底”，因為過深的鍋底，可能導致刃腳下土體大量向井內(nèi)涌入，易發(fā)生突然下沉或超沉。應先挖刃腳附近的土體，形成“反鍋底”，然后視情況再挖中心部位土體，控制好下沉速度，務求沉井緩緩擠土下沉到位。

7 沉井封底

沉井下沉到位后，觀測沉井在8h內(nèi)累計沉降量小于l0mm時，方可進行封底。沉井封底有排水封底和不排水封底兩種方案，本沉井對封底質(zhì)量要求嚴格，不允許出現(xiàn)滲漏，再者涌水量不大，井底土質(zhì)密實，因此確定采取排水封底方案。如沉井不穩(wěn)定，可采取分倉封底措施加以控制。

8 沉井施工中涌土處理及經(jīng)驗體會

8.1 涌土及處理

沉井在下沉至距離粉質(zhì)粘土層0.5m時，由于傾斜和多次糾偏，西側井壁中間部位出現(xiàn)刃腳懸空，雨水順井外壁流入井內(nèi)，出現(xiàn)涌土現(xiàn)象，共有3處，且造成井外坍塌，影響了沉井開挖、下沉。處理措施主要是對坍塌處進行及時回填，使沉井刃腳埋入粉質(zhì)粘土層1.5m，形成一個沿刃腳的土堤，以阻礙土體從井外向井內(nèi)涌入，有效的穩(wěn)定井外土體。

8.2 經(jīng)驗與體會

8.2.1 涌土的危害

細格柵及曝氣沉砂池距沉井6m，沉井下沉至約10.5m時細格柵曝氣沉砂池在進行沉管灌注樁樁基施工，樁基振動使井內(nèi)出現(xiàn)涌土、井外土體坍塌，造成樁基暫停施工，影響了細格柵曝氣沉砂池施工進度安排。

8.2.2 沉井過程對周邊施工便道、建筑物的影響

涌土的出現(xiàn)對周邊環(huán)境影響很大，距離沉井7m的施工便道下沉近1m，附近15m內(nèi)，地面均有不同程度的下沉。但施工場地附近沒有建筑物，未造成更大的影響。

9 結束語

綜上所述，沉井施工面積小、工序多、質(zhì)量控制難度大、施工過程錯綜復雜，是一項實踐性很強的施工技術。因此，施工前應充分掌握地層地質(zhì)狀況，選定下沉方法，制定切實可行的施工方案。施工中要加強管理，精心安排，嚴格按設計和規(guī)范施工，控制好井體的制作質(zhì)量。另外，下沉過程中要做好觀測，出現(xiàn)問題及時處理。只有這樣，才能保證沉井施工的質(zhì)量和進度。

參考文獻

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