關(guān)于沉井和明開挖施工泵站的優(yōu)缺點研究

張靖

摘要：沉井施工法和明開挖施工法都是基礎(chǔ)施工中采用的主要施工方法，要根據(jù)不同的地理環(huán)境和實際情況來選擇施工方法，本文對沉井施工法和明開挖施工法的特點和優(yōu)缺點進行了闡述分析研究。

關(guān)鍵詞：沉井施工 明開挖施工 泵站 方法 優(yōu)點 研究

1 概述

在深基礎(chǔ)施工中常用的一種施工方法就是沉井施工法，該方法不僅具有施工簡單、速度快、安全可靠的特點，還具有對周圍建筑物影響小、占地面積小、挖土量少等優(yōu)點，比基坑圍護施工、基坑放坡大開挖施工等方法更具優(yōu)勢。在水構(gòu)筑物、排水泵房、各類隧道（管道）的盾構(gòu)或頂管工作井等施工中比較常見這種方法，先在地面上做出一個井狀結(jié)構(gòu)，然后在井內(nèi)不斷挖土，使井體不斷的下沉，直到達到預定設(shè)高之后，再進行封底工作，構(gòu)筑井內(nèi)底板、梁、樓板、內(nèi)隔墻、頂板等構(gòu)件，最終形成一個地下建筑物或者建筑物基礎(chǔ)。

沉井埋深較大，整體性好，穩(wěn)定性好，可以承受較大的垂直和水平荷載。不僅如此，沉井施工法的工藝非常簡單，相關(guān)技術(shù)也安全可靠，并且對設(shè)備的要求不高，可以有效的避免過大沉降，能夠被廣泛的應(yīng)用在深基礎(chǔ)或地下結(jié)構(gòu)中。但沉井基礎(chǔ)施工工期較長，在井內(nèi)抽水時粉砂、細砂類土容易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，造成沉井傾斜，同時如果沉井下沉過程中遇到障礙物或者井底巖層表面傾斜過大，會加大施工的難度。

明開挖施工，不僅在爆破時需要使用各類鑿巖、鉆孔機械鉆孔，采用該方法還需要使用挖掘機械、鏟運機械、有軌運輸機械、無軌運輸機械等。由于每個施工現(xiàn)場的條件都是不同的，應(yīng)該根據(jù)不同的施工條件選擇合適的配合方式，進行挖、裝、運、卸等各項作業(yè)。同時在選擇施工機械和施工方法時也需要考慮許多客觀因素，比如工程規(guī)模、施工條件等。在特定條件下，可采用水力開挖的方法開挖土方；也有采用爆破開挖的方法，即用拋擲爆破或揚棄爆破技術(shù)，不僅將土石破碎，并全部或部分地將其拋棄到設(shè)計邊界以外。

2 某污水泵站沉井施工技術(shù)及其優(yōu)缺點

某污水處理廠的一個加壓污水泵站。假設(shè)經(jīng)多方案比較優(yōu)化，泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計為沉井結(jié)構(gòu)，沉井結(jié)構(gòu)尺寸為28.6m×23m，下沉深度為16.1m。沉井施工方案為：沉井根據(jù)設(shè)計井壁形式，采取分2次制作、1次下沉，施工順序為：挖基坑——鋪設(shè)砂墊層，安裝墊架——制作底節(jié)、第二節(jié)沉井、隔墻——拆除墊架、模板、挖土下沉到設(shè)計深度——沉井封底、澆筑鋼筋砼底板——制作第三節(jié)沉井。

分析過往經(jīng)驗得出沉井高度超過12m，澆筑困難，下沉易引起傾斜，本沉井高達16.1m，容易出現(xiàn)上述問題，宜采取分節(jié)制作。沉井下沉系數(shù)計算如下：K=Q/L（H-2.5）f其中：Q代表井壁自重；L代表井壁外周長；H代表井壁高度；f代表土壤的摩擦系數(shù)；K代表沉井下沉系數(shù)。第一次下沉系數(shù)：K=（539+346.42+151.8+26.38+89.7+40.5）×24/100.4×（16.1-6-2.5）×25=1.5>1.15本沉井根據(jù)沉井井壁設(shè)計分節(jié)，采取分三節(jié)制作，高度分別為7.1m，5.5m，3.5m，澆筑程序是第一、二節(jié)沉井砼和底梁、隔墻砼澆好后，待其達到設(shè)計強度100%后，即進行下沉12.1m然后進行封底、澆注設(shè)備平臺、澆筑第三層沉井砼。

為了減少下沉深度，最大限度的降低施工作業(yè)面，施工時最好在基坑中開挖沉井。開挖深度為6m，由于很多客觀因素的要求，基坑需比沉井寬2m，并且要求地下水位比基坑底面低0.5m，通過在四周挖排水溝，集水井可以實現(xiàn)上述要求，施工時采用的設(shè)備是1臺小松220-31.0m3反鏟挖掘機。對于挖出的土方考慮到人工修坡和平整坑底的要求，需把其運至棄土場堆放。

沉井抗浮計算也是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，如果井壁及封底砼重量與井壁與土的摩擦力之和小于地下水對沉井的浮力時，需要采取必要措施進行抗浮，然而參考相關(guān)資料中對地下水的描述，穩(wěn)定水位是55-56m，但是沉井底高是58m，可以發(fā)現(xiàn)地下水對沉井的浮力是很小的。所以，在地下水浮力的作用下沉井是能夠保持穩(wěn)定的。

但是，沉井存在一個下沉糾偏問題，如果在沉井下沉過程中出現(xiàn)異常情況，應(yīng)加強觀測并采取有效措施糾正。沉井的主要優(yōu)點是：整體性好，穩(wěn)定性強，可以承受較大的垂直和水平荷載；工藝簡單，技術(shù)可靠，對設(shè)備要求不高，簡化了施工；沉井施工時對鄰近建筑物影響較小。缺點為：施工期較長；施工技術(shù)要求高；施工中易發(fā)生流砂造成沉井傾斜或下沉困難等。

此外，靠近河溪的地方還容易出現(xiàn)管涌，由于管涌出現(xiàn)，大量排水，造成塔吊傾斜，無法使用，在最后幾天，沉井出土采用汽車吊，增加了很大的額外的費用。沉井過程對周邊道路、建筑物的影響管涌的出現(xiàn)對周邊環(huán)境影響很大，距離沉井10m的硬化小路下沉近1m，附近20m內(nèi)，地面均有不同程度的下沉。但只要施工場地附近沒有建筑物，不會造成更大的影響。

3 某污水泵站明開挖施工技術(shù)及其優(yōu)缺點

為了保證正常的工程施工及工程進度，施工現(xiàn)場必須采用有效的降排水措施。由于基坑大部分位于原衙邊涌河道內(nèi)，該處地下水豐富，根據(jù)本工程的水文地質(zhì)條件、巖土地質(zhì)條件及周邊環(huán)境，決定采取水明排的方式進行降排水。

在基坑開挖過程中，在坑底周邊灌注樁邊沿基坑縱向設(shè)置明溝及集水坑。應(yīng)該保證挖土工作面一直高于集水坑間的明溝底0.5m，排水溝的坡底排水坡率為0.2%～0.5%，集水坑底低于挖土工作面1m，水流入集水坑后用污水泵抽到坑頂?shù)呐潘鳒希皶r引走。在基坑拋石擠淤基坑穩(wěn)定并達到一定的荷載之后，用灰砂磚砌筑集水坑，并在集水坑底鋪設(shè)天然級配砂石200mm作為濾水層，用BW-200水泵從集水坑里抽水，降低地下水位確保了基坑不浸水及底板的順利施工。

各項準備工作都已做好，才可以進行土方開挖，在這個過程中需嚴格按照“先撐后挖、分層開挖、嚴禁超挖”的原則。

①在開挖前對基坑周邊的建（構(gòu)）筑物、各類管線等進行詳細的勘察，對需移除或保護的建（構(gòu)）筑物先行妥善處理，同時在開挖時加大測量監(jiān)控的力度，進行位移及沉降的觀測，及時反映周邊建（構(gòu)）筑物的動態(tài)變化情況。endprint

②基坑豎向分層開挖，泵站基坑部分分三大層，第一層開挖深度到標高±0.000m，第二層開挖深度至標高-3.300m，第三層開挖至基坑底，開挖時須分段開挖，分段換填。

③土方開挖作業(yè)時，基坑周邊灌注樁、中間的支撐樁及基礎(chǔ)樁周邊的土方預留0.5m保護層，由人工削坡，確保支撐樁與基礎(chǔ)樁不被破壞，確保支撐體系的穩(wěn)固。

④每層土方橫向開挖均遵循先挖基坑中間部分后挖兩側(cè)的原則，最后挖掘兩側(cè)排樁的被動土壓區(qū)，用來保證灌注樁前和樁背土壓力變化平穩(wěn)。

在基坑開挖及基坑施工過程中，必須嚴格遵守動態(tài)信息化施工原則，同時為了保證施工安全和施工質(zhì)量，應(yīng)對基坑開挖全過程和支護結(jié)構(gòu)完成過程進行監(jiān)測。監(jiān)測頻率為：支護結(jié)構(gòu)施工中1次/天，主體結(jié)構(gòu)施工1次/周。

除此之外，明挖法施工具有以下優(yōu)點：①土建造價相對較低、施工快捷；②適合多種不同的地質(zhì)條件，可以有效的減少線路的埋深；③施工工藝簡單、技術(shù)成熟、施工安全、工期短、施工質(zhì)量易保證；④防水方法簡單、質(zhì)量可靠。明挖法的缺點：①施工時對周邊環(huán)境和交通影響大。②引起大量拆遷。③工程綜合造價較深埋條件下礦山法高。

4 結(jié)束語

綜上所述，沉井施工法和明開挖施工法都是基礎(chǔ)施工中采用的主要施工方法。根據(jù)地理情況和適用條件，選擇合理的施工方法。比如：如果上部荷載較大，但是表層地基土的容許承載力不高，擴大基礎(chǔ)開挖工作量大，以及支撐困難，然而在一定深度下有好的持力層，在這種情況下，最好采用沉井基礎(chǔ)的施工方法，此時采用該方法在經(jīng)濟上最為合理；在有的特殊地質(zhì)環(huán)境下，采用擴大基礎(chǔ)施工圍堰制作施工起來很有難度，那么這時選擇沉井是比較適用的施工方法。

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