射水法沉井技術在雨污水泵站施工中的應用

郭新月

摘 要：本文結合工程實例，詳細介紹了射水法沉井技術在雨污水泵站施工中的應用及施工沉井下沉施工控制要點，可為今后類似相關施工提供參考。

關鍵詞：射水法； 沉井下沉； 控制要點

中圖分類號：TU992.25文獻標識碼：A文章編號：1006-3315（2014）05-178-001

1.工程概況

泵站坐落在天津經濟技術開發區西區，位于夏青路以西、北大街以北的市政用地內，為一座集雨水、地道雨水、污水三種功能于一身的三合一泵站，占地面積7044.86平方米。泵站主體結構部分排水泵房基礎為沉井施工，建筑面積1584.1平米，其平面為矩形，外壁長43.4m，寬36.5m，地下部分深16.27m。

2.地質、氣候條件

（1）地質條件

（2）氣象

泵站所在地區面臨渤海，屬大陸季風性氣候，四季分明。地區四季降雨很不均勻，夏季降水量最多，集中在6～9月份，降雨量為441～568mm，占全年降雨量的80～84%。

3.沉井結構

泵站主體結構部分平面為矩形，長43.4m，寬36.5m，地下部分總深16.27m。泵站沉井結構采取預制、排水下沉施工方法，分為三次制作，三次下沉。

第一節澆注，自標高-6.70m澆注至-12.5m，澆注高度5.80m。

第二節澆注，自標高-1.20m澆注至-6.70m，澆注高度5.50m。

第三節澆注，自標高3.77m澆注至-1.20m，澆注高度4.97m。

4.沉井射水法下沉施工

4.1系數計算、驗算

4.1.1下沉系數計算

結合本工程《巖土工程勘查報告》，確定沉井在下沉前的穩定狀態，不均勻沉陷情況和下沉系數。

規范要求K0值的范圍：K0=1.00～1.25

1)沉井下沉段制作總體積(制作高度16.27m)

V=V刃腳+V井壁+V橫隔梁+V底梁=6189.424m3

下沉段沉井制作總重量G0：(25—鋼筋砼容重)G0=6189.424×25=154735.6KN

沉井下沉起始高程：-1.5m(開挖4m深基坑)；沉井刃腳底面設計高程：-12.5m；沉井下沉深度：11.0m

2)沉井側面阻力F=43.4*11.0*2+36.5*11.0*2*f0=1757.8×15=12999.8KN

3)刃腳踏面正面阻力R刃=190.1*1.8×224+1.3*34*6*224=136053.12KN

下沉系數K0:K0=G0/(F+R刃) 式中K-下沉系數；

G0-沉井自重及附加荷載(KN),取值為154735.6KN；F---沉井壁與土之間的摩阻力(KN)，取值12999.8KN；

K0=G0/(F+R刃)=154735.6/(12999.8+136053.132)=1.04<1.25

沉井的下沉系數小于規范規定的數值，不會發生沉井出現超沉突沉，故不需采取止沉措施。

4.1.2沉井下沉穩定系數驗算。規范規定沉井下沉穩定系數范圍為0.8～0.9，沉井下沉座落在3C粉質粘土層上，其極限承載力為224～349KN/m2

沉井制作自重G0=154735.6KN；沉井側面阻力F=12999.8KN；刃腳正面阻力R1=136053.12KN；底梁正面阻力R2=251.4×224=56313.6KN

下沉穩定系數=154735.6/(12999.8+136053.12+56313.6)=0.753<0.9沉井終沉時處于穩定狀態。

4.2射水下沉法施工控制要點

4.2.1取土順序和泥漿平衡。取土順序為先中央后四周，并沿刃腳留土臺，最后對稱分層沖挖，不斷沖空刃腳踏面下的土層。要保證四周對稱、均勻射水，平穩下沉為原則。施工時，應使高壓水槍沖入井底的泥漿量和滲入的水量與水力吸泥機吸出的泥漿量保持平衡。

4.2.2水力沖、吸泥機控制。水力沖泥機的作用是將土沖成泥漿，使之流向集泥坑，以便用水力吸泥機將這些土塊及泥漿排到井外。

水力吸泥機將沉井內所沖成的泥漿排到井外，使沉井下沉。水力吸泥機施工時，每小時壓入水量100m3，可吸出泥漿量約為5～10m3，揚泥高度35～40m，噴射速度約為3～4m/s。吸入的泥漿和高壓水混合以后所形成的稀釋泥漿，在管路內的適當流速應不超過2～3m/s。噴嘴處的高壓水流速一般應控制在30～40m/s。

4.2.3水力機械化施工控制。沖泥時，在水力吸泥機的吸泥龍頭下方，沖挖出一個直徑約為2.0～2.5m的集泥坑。然后用水力沖泥機開拓各個方向通向集泥坑的水溝2～4條，溝的縱向坡度3～5%。即可向四周開挖，為了防止沉井突然下沉，引起很大的偏差，以及減少井外土的攏動坍塌等情況，可在沉井四周刃腳旁保留寬0.5～1.0m的土堤。

（2）對于多孔（格）沉井的施工，亦可參照上述順序進行開挖，各井孔之間，在沉井偏斜不大時，應力爭同時沖挖。如果沉井偏斜較大時，井孔之間的開挖情況應根據偏斜情況加以調整。

為防止沉井下沉過程中產生較大的偏斜,應根據土質情況、入土深度等,控制井內除土深度。下沉中隨時注意土層變化情況,分析和檢驗土體應力與沉井重量關系,控制其沖土部位及抽泥量,使沉井均勻平穩地下沉。在下沉過程中,經常測量底面標高、下沉量、傾斜和位移,隨時注意糾正沉井的偏斜,并觀察沉井周圍地面塌陷和開裂情況。沉井下沉到設計標高以上2m左右時,控制井內出泥量,注意調平沉井,避免沉井發生突然大量下沉或大的偏斜,造成難以按標準下沉至設計標高。當沉井下沉到設計標高時,刃腳下的土不允許掏空。

4.2.4糾偏。射水過程必須保證統一指揮、統一速度、統一深度、統一方向。糾偏時不能一側超挖糾偏，應與相鄰的兩側同時進行，一次糾偏不要過大，讓沉井在下沉過程中緩慢校正。

4.2.5沉井封底。沉井下沉至設計標高時,立即連續進行沉降觀測,如8小時沉降量不大于10mm，方可封底。

5.結語

本工程沉井施工完畢后，各項指標均滿足設計及規范要求，射水法在沉井下沉施工工程中的成功應用，無論在施工安全、質量，還是進度方面均取得了良好的效果，具有較好的推廣應用價值。