淺析沉井在濱海地區(qū)泵站安裝工程中的應(yīng)用

任文周

青島市市政設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司 山東 青島 266000

引言

深基坑支護(hù)技術(shù)在工程土建施工中廣泛應(yīng)用，支護(hù)形式多樣，應(yīng)用于不同地質(zhì)環(huán)境，因此，深入研究適合的深基坑支護(hù)技術(shù)，對(duì)提高工程結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性有著現(xiàn)實(shí)意義

1 工程概況

泵站位置距海岸線1公里，該泵站為將區(qū)域內(nèi)污水系統(tǒng)收集，經(jīng)加壓提升后由南往北接入污水主管道，最終排入污水處理廠。項(xiàng)目采用一體化泵站，埋深為10m，地下常水位標(biāo)高為1m，高潮水位標(biāo)高為3.5m，地質(zhì)為素填土、淤泥質(zhì)黏土。地下水豐富，受潮汐影響顯著[1]。

2 支護(hù)方案

2.1 工藝選擇分析

本項(xiàng)目基坑開挖，地下水豐富，鋼板樁支護(hù)+井點(diǎn)降水，三重管旋噴止水+鉆孔灌注樁排樁支護(hù)，地連墻等為常用截水支護(hù)工藝。根據(jù)地勘情況及當(dāng)?shù)毓こ探?jīng)驗(yàn)，海水與地下水系貫通，井點(diǎn)降水效果不明顯。泵站基底為淤泥質(zhì)黏土+素填土，非透水層標(biāo)高為-13m，拉森鋼板樁過長(zhǎng)，不建議使用。三重管旋噴止水+鉆孔灌注樁排樁支護(hù)造價(jià)高昂，施工速度慢，不建議采用。查閱相關(guān)資料及文獻(xiàn)，制作好的沉井可通過下沉穿越地層到預(yù)定位置，并可水中作業(yè)。結(jié)合工藝分析及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，采用不排水下沉挖土方案。

2.2 沉井設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（1）沉井尺寸擬定。沉井一般由刃腳、底板、側(cè)壁、隔墻等組成，本項(xiàng)目預(yù)制泵站與預(yù)制集水井凈距為5m，沉井側(cè)壁寬為11.8m，為減少側(cè)壁彎矩采用雙孔矩形沉井。根據(jù)地勘報(bào)告，側(cè)壁與土層側(cè)摩阻力較大，需于沉井外側(cè)設(shè)置一級(jí)臺(tái)階刃腳。沉井平面長(zhǎng)寬比不宜大于2，沉井寬為6.8m，根據(jù)地勘報(bào)告與施工工藝，確定刃腳構(gòu)造。井壁設(shè)凹槽與插筋，確定井壁與底板構(gòu)造。

沉井計(jì)算需考慮下沉階段與使用階段，沉井長(zhǎng)為11.5m，需考慮分節(jié)制作，根據(jù)《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》要求，沉井分兩節(jié)澆筑底節(jié)沉井高度為6m，頂節(jié)沉井為5.8m。

（2）沉井結(jié)構(gòu)計(jì)算。沉井下沉過程中刃腳所受的力比較復(fù)雜，對(duì)于分次制作的沉井，取沉井剛?cè)胪翣顟B(tài)計(jì)算刃腳向外彎曲的力。沉井沉至最后階段，刃腳踏面下土可能全部掏空，此為刃腳向里彎曲的最不利狀態(tài)。刃腳計(jì)算根據(jù)水平框架作用判別，刃腳在荷載作用下按懸臂計(jì)算，向外彎曲最大彎矩為19kN.m，向內(nèi)彎曲最大彎矩為18kN.m。

結(jié)合地勘報(bào)告與擬定沉井尺寸，確定沉井摩阻力及下沉穩(wěn)定計(jì)算，采用抓斗、水里機(jī)械吸泥機(jī)等水下挖土等方案使沉井到達(dá)指定標(biāo)高。沉井井壁采用水平框架進(jìn)行下沉階段內(nèi)力分析，或采用邁達(dá)斯建立板單元模型進(jìn)行受力分析。

沉井地下水豐富，需考慮不排水封底，需將井底浮泥清除干凈，并先鋪設(shè)碎石墊層，封底混凝土采用導(dǎo)管法灌注。需注意封底混凝土預(yù)埋與底板連接筋，增加封底與底板的連接。封底養(yǎng)護(hù)7～10天強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，方可從沉井抽水，按排水封底法施工上部鋼筋混凝土底板。

圖1 沉井下沉過程最不利彎矩(kN.m)

封底混凝土需進(jìn)行封底混凝土計(jì)算，確定混凝土厚度，待底板完成后，進(jìn)行沉井使用階段抗浮穩(wěn)定驗(yàn)算與封底后井壁計(jì)算。采用邁達(dá)斯建立板單元模型進(jìn)行受力計(jì)算。

圖2 封底后沉井最不利彎矩(kN.m)

一體化泵站基礎(chǔ)鋼筋預(yù)埋筋預(yù)埋入沉井底板，可解決一體化泵站抗浮問題。沉井后期填入中粗砂，可方便后期開挖對(duì)泵站檢修[2]。

3 結(jié)束語

濱海地區(qū)地下水豐富，受潮汐影響明顯，長(zhǎng)期處于海水侵蝕，地質(zhì)相對(duì)較差，采用沉井工藝用于小結(jié)構(gòu)物的基坑開挖可減少造價(jià)，采取非降水措施，對(duì)周邊環(huán)境影響較小，取得了良好的效果，對(duì)類似工程的實(shí)施具有借鑒意義。