淺析沉井在濱海地區泵站安裝工程中的應用

任文周

青島市市政設計研究院有限責任公司 山東 青島 266000

引言

深基坑支護技術在工程土建施工中廣泛應用，支護形式多樣，應用于不同地質環境，因此，深入研究適合的深基坑支護技術，對提高工程結構的安全性和可靠性有著現實意義

1 工程概況

泵站位置距海岸線1公里，該泵站為將區域內污水系統收集，經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。項目采用一體化泵站，埋深為10m，地下常水位標高為1m，高潮水位標高為3.5m，地質為素填土、淤泥質黏土。地下水豐富，受潮汐影響顯著[1]。

2 支護方案

2.1 工藝選擇分析

本項目基坑開挖，地下水豐富，鋼板樁支護+井點降水，三重管旋噴止水+鉆孔灌注樁排樁支護，地連墻等為常用截水支護工藝。根據地勘情況及當地工程經驗，海水與地下水系貫通，井點降水效果不明顯。泵站基底為淤泥質黏土+素填土，非透水層標高為-13m，拉森鋼板樁過長，不建議使用。三重管旋噴止水+鉆孔灌注樁排樁支護造價高昂，施工速度慢，不建議采用。查閱相關資料及文獻，制作好的沉井可通過下沉穿越地層到預定位置，并可水中作業。結合工藝分析及現場實際情況，采用不排水下沉挖土方案。

2.2 沉井設計要點

（1）沉井尺寸擬定。沉井一般由刃腳、底板、側壁、隔墻等組成，本項目預制泵站與預制集水井凈距為5m，沉井側壁寬為11.8m，為減少側壁彎矩采用雙孔矩形沉井。根據地勘報告，側壁與土層側摩阻力較大，需于沉井外側設置一級臺階刃腳。沉井平面長寬比不宜大于2，沉井寬為6.8m，根據地勘報告與施工工藝，確定刃腳構造。井壁設凹槽與插筋，確定井壁與底板構造。

沉井計算需考慮下沉階段與使用階段，沉井長為11.5m，需考慮分節制作，根據《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規程》要求，沉井分兩節澆筑底節沉井高度為6m，頂節沉井為5.8m。

（2）沉井結構計算。沉井下沉過程中刃腳所受的力比較復雜，對于分次制作的沉井，取沉井剛入土狀態計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。刃腳計算根據水平框架作用判別，刃腳在荷載作用下按懸臂計算，向外彎曲最大彎矩為19kN.m，向內彎曲最大彎矩為18kN.m。

結合地勘報告與擬定沉井尺寸，確定沉井摩阻力及下沉穩定計算，采用抓斗、水里機械吸泥機等水下挖土等方案使沉井到達指定標高。沉井井壁采用水平框架進行下沉階段內力分析，或采用邁達斯建立板單元模型進行受力分析。

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，并先鋪設碎石墊層，封底混凝土采用導管法灌注。需注意封底混凝土預埋與底板連接筋，增加封底與底板的連接。封底養護7～10天強度達到設計強度后，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)

封底混凝土需進行封底混凝土計算，確定混凝土厚度，待底板完成后，進行沉井使用階段抗浮穩定驗算與封底后井壁計算。采用邁達斯建立板單元模型進行受力計算。

圖2 封底后沉井最不利彎矩(kN.m)

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

3 結束語

濱海地區地下水豐富，受潮汐影響明顯，長期處于海水侵蝕，地質相對較差，采用沉井工藝用于小結構物的基坑開挖可減少造價，采取非降水措施，對周邊環境影響較小，取得了良好的效果，對類似工程的實施具有借鑒意義。