大坑口污水泵站沉井施工技術(shù)

1、大坑口污水泵站沉井施工技術(shù)摘 要：介紹沉井下沉受力計(jì)算和沉井施工技術(shù)，總結(jié)沉井對(duì)周邊建筑物的影響。 關(guān)鍵詞：沉井刃腳管涌封底 1、工程概況 大坑口污水泵站是通過加壓將南寧市朝陽溪污水經(jīng)跨江管道輸送到江南污水處理廠的一個(gè)加壓污水泵站。泵站位于南寧市大坑口朝陽溪旁，經(jīng)多方案比較優(yōu)化，泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為沉井結(jié)構(gòu)，這也是目前南寧市在建最大的沉井結(jié)構(gòu)之一。沉井結(jié)構(gòu)尺寸為28.6米23米，下沉深度為16.1米。 2、水文地質(zhì)情況、氣候條件 泵站地面高程73.2m，沉井底部高程為57.4m泵站場(chǎng)地土層自上而下分別為雜填土 、粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、圓礫、粉礫和泥巖。場(chǎng)地地下水主要為貯存于填土層的上層滯水和貯存于圓礫

2、、粉砂中的空隙承壓水。上層滯水的穩(wěn)定水位為67.567.9m，空隙承壓水與邕江水有互補(bǔ)關(guān)系（邕江水位全年水位61.1568.19，未計(jì)洪水水位）。 南寧市氣候?yàn)閬啛釒夂颍L(zhǎng)夏無冬，雨量充沛，降雨多集中在59月間，約占全年降雨量的72左右。 3、沉井施工方案 沉井根據(jù)設(shè)計(jì)井壁形式，采取分2次制作、1次下沉，施工順序?yàn)椋和诨愉佋O(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(jì)深度沉井封底、澆筑鋼筋砼底板制作第三節(jié)沉井。 4、沉井結(jié)構(gòu) 下沉受力計(jì)算根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，沉井高度大于12m，澆筑困難，下沉易引起傾斜，本沉井高達(dá)16.1m，采取分節(jié)制作，分節(jié)高度應(yīng)保證其穩(wěn)定性，使沉井

3、能在自重下順利下沉，沉井下沉系數(shù)計(jì)算如下：K=Q/L（H-2.5）其中：K沉井下沉系數(shù)Q井壁自重H井壁高度L井壁外周長(zhǎng)f土壤的摩擦系數(shù)第一次下沉系數(shù)（包括第一、二節(jié)沉井和底梁、隔墻）：K=（539+346.42+151.8+26.38+89.7+40.5）24100.4（16.1-6-2.5）251.51.15本沉井根據(jù)沉井井壁設(shè)計(jì)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(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%后，即進(jìn)行下沉12.1m然后進(jìn)行封底、澆注設(shè)備平臺(tái)、澆筑第三層沉井砼。 5、沉井施工過程 5.1施工坑開挖沉井采取在基坑中制作，以減

4、少下沉深度，降低施工作業(yè)面。開挖深度為6米，考慮到拆除墊架和支模操作的需要，基坑比沉井寬2米，四周挖排水溝，集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1臺(tái)小松220-31.0m3反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸車運(yùn)至棄土場(chǎng)堆放。 5.2沉井制作 5.2.1刃腳支設(shè)本沉井高度大，重量重，地基強(qiáng)度較低，采用墊架法支撐。 沉井刃腳鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)枕木（160mm220mm2500mm）作支承墊架的墊木，然后在其上支設(shè)刃腳及井壁模板，澆筑砼。地基上鋪設(shè)砂墊層，可減少墊架數(shù)量，將沉井的重量擴(kuò)散到更大的面積上，避免制作中發(fā)生不均勻沉降，同時(shí)易于找平，便于鋪設(shè)墊木和抽除。 根據(jù)第一

5、、二節(jié)沉井的重量和地基的承載力設(shè)計(jì)，按下式計(jì)算枕木用量：n每米內(nèi)墊木根數(shù)（根）；G第一節(jié)沉井的單位長(zhǎng)度的重力（kN/m）；F每根墊木與地基（或砂墊層）的接觸面積（平方米）；f砂墊層（或地基土）的承載力設(shè)計(jì)值（kN/平方米） n1193.824/（97.20.222.5250）2.14枕木間距為0.46m，共用97.20.46212根。設(shè)8組定位架，砂墊層厚度為50cm，滿足砂墊層底面處的自重應(yīng)力加砂層底面處加附加應(yīng)力小于或等于砂墊層底部土層的承載力設(shè)計(jì)值。選用中砂用平板振動(dòng)器振搗并灑水，控制干密度1.56t/m3，地基整平后，鋪設(shè)墊木，使頂面保持在同一水平面上，用水平儀控制其標(biāo)高差在10mm以

6、內(nèi)，并在其孔隙中墊砂夯實(shí)，墊木埋深為其厚度一半。 5.2.2模板支設(shè)和鋼筋綁扎沉井制作的模板支設(shè)和鋼筋綁扎與普通結(jié)構(gòu)施工要求一樣，只不過由于是在軟基上施工，所以要均勻?qū)ΨQ施工，以防止不均勻沉降。 5.2.3混凝土澆筑混凝土采用商品砼，并用砼輸送泵，送至沉井澆筑部位，沿井壁均勻?qū)ΨQ澆筑。澆筑采用分層平鋪法，每層厚30cm，將沉井沿周長(zhǎng)分成若干段同時(shí)澆筑，保持對(duì)稱均勻下料，以避免一側(cè)澆筑，使沉井傾斜，每層混凝土量為23立方米，要求2h內(nèi)澆筑一層。 兩節(jié)混凝土的接縫處設(shè)凹型水平施工縫，上節(jié)混凝土須待下節(jié)混凝土強(qiáng)度達(dá)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。 5.3沉井下沉

7、控制 5.3.1下沉速度的控制根據(jù)土質(zhì)情況，采用臺(tái)階形挖土自重破土方式。采用從中間開始向四周逐漸開挖，并始終均衡對(duì)稱地進(jìn)行，每層挖土厚度為0.41.5m.刃腳處留1.21.5m寬土垅，用人工逐層全面、對(duì)稱、均勻地削薄土層，每人負(fù)責(zé)23m一段，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削515cm，當(dāng)土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時(shí)，沉井便在自重作用下破土下沉，削土?xí)r應(yīng)沿刃腳方向全面、均勻、對(duì)稱地進(jìn)行，使均勻平衡下沉，刃腳土方開挖方法如下圖所示。 沉井挖土下沉采用人工挖土，一臺(tái)塔吊吊運(yùn)出土，由于挖土施工困難，綜合考慮挖土、吊運(yùn)的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為30cm/天。沉井自

8、2003年5月19日開始挖土下沉到7月21日封底，歷時(shí)64天，基本按預(yù)定的速度進(jìn)行。沉井下沉中，如遇到砂礫石或硬土層，當(dāng)土垅削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則按平面布置分段的次序，逐段對(duì)稱地將刃腳下掏空，并挖出刃腳外壁10cm，每段挖完后用小卵石填滿夯實(shí)，待全部掏空回填后，再分層刷掉回填的小卵石，可使沉井因均勻地減少承壓面而平衡下沉。 在沉井開始下沉和將沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，周邊開挖深度小于10cm，避免發(fā)生傾斜，尤其在開始下沉5m以內(nèi)時(shí)，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否則繼續(xù)下沉不易調(diào)整，在離設(shè)計(jì)深度20cm左右停止取土，依靠自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。 5.3.2下沉觀測(cè)沉井位置的控制是在井

9、外地面設(shè)置縱橫十字控制樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)。下沉?xí)r，在井壁上設(shè)十字控制線，并在四側(cè)設(shè)水平點(diǎn)。于壁外側(cè)用紅鉛油畫出標(biāo)尺，以測(cè)沉降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測(cè)系在井內(nèi)壁四邊標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)，對(duì)準(zhǔn)下部標(biāo)志板來控制，并定時(shí)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測(cè)。挖土?xí)r隨時(shí)觀測(cè)垂直度，當(dāng)垂球離墨線邊達(dá)50mm或四面標(biāo)高不一致時(shí)，立即糾正，沉井下沉過程中，每班至少觀測(cè)兩次，并在每次下沉后進(jìn)行檢查，做好記錄，當(dāng)發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)時(shí)，及時(shí)通知值班隊(duì)長(zhǎng)，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(dāng)沉至離設(shè)計(jì)標(biāo)高2m時(shí)，對(duì)下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，以防超沉。

10、5.3.3下沉糾偏沉井下沉過程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。 產(chǎn)生傾斜的可能原因有：刃腳下土質(zhì)軟硬不均；拆刃腳墊架時(shí)，抽出承墊木未對(duì)稱同步進(jìn)行，或未及時(shí)回填；挖土不均，使井內(nèi)土面高低懸殊；刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉；排水下沉，井內(nèi)一側(cè)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；刃腳局部被大石塊或埋設(shè)物擱??；井外棄土或施工荷載對(duì)沉井一側(cè)產(chǎn)生偏壓。 操作中可針對(duì)原因予以預(yù)防，如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng)挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石，必要時(shí)配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。 位移產(chǎn)生的原因多由于傾斜導(dǎo)致，如沉井在

11、傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時(shí)，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時(shí)，由于重力作用，有時(shí)也沿傾斜方向產(chǎn)生一定位移，因此預(yù)防位移應(yīng)避免在傾斜情況下下沉，加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)糾正傾斜。位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設(shè)計(jì)中心位置吻合時(shí)，再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。 沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內(nèi)。 5.4下沉到位、封底技術(shù)當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)23天，下沉已穩(wěn)定，在8h內(nèi)累

12、計(jì)10mm時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底兩種方案，本沉井對(duì)封底質(zhì)量要求嚴(yán)格，不允許出現(xiàn)滲漏，再者涌水量不大，井底土質(zhì)較密實(shí)，因此確定采取排水封底方案，分兩步進(jìn)行。第一步進(jìn)行土形整理，使之呈鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝，填以石子做成濾水暗溝，在中部設(shè)24個(gè)集水井，井深12m，插入直徑0.60.8m，周圍有孔的混凝土或鋼套管，四周填以卵石，使井中的水都匯集到集水井中，用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面3050cm.刃腳混凝土鑿毛處洗刷干凈，然后，在井底對(duì)稱均勻澆一層0.70.9m厚的混凝土墊層，強(qiáng)度達(dá)到30%后，綁鋼筋，澆筑上層550mm厚的防水混凝土底板。澆筑應(yīng)在

13、整個(gè)沉井面積上分層由四周向中央進(jìn)行，每層厚3040cm，并搗固密實(shí)?；炷琉B(yǎng)護(hù)14d期間，在封底的集水井中應(yīng)不間斷地抽水，待底板混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行第二步，對(duì)集水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)進(jìn)行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向?yàn)V水井管中灌入C30早強(qiáng)干硬性混凝土搗實(shí)，裝上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板平。封底時(shí)因上部結(jié)構(gòu)尚未施工，設(shè)備管道未安裝，應(yīng)驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定性。 5.5沉井抗浮計(jì)算若地下水對(duì)沉井的浮力大于井壁及封底砼重量與井壁與土的摩擦力之和，可以采取在井壁上加載的方法抗浮，但根據(jù)地勘資料中對(duì)地下水的描述，穩(wěn)定水位為5556m，而沉井底高為58m，地下水對(duì)沉井的浮力很小

14、?？紤]洪水期施工的影響，取土層滯水的穩(wěn)定水位67m為水面標(biāo)高，則地下水對(duì)沉井的浮力為Fghs1其中水的密度，取103Kg/立方米。h水面至井底高度67m-58m9ms1井底面積，23.626.6627.76平方米F水對(duì)沉井的浮力F5649.8t井壁與土層的摩擦力fs2s2井壁表面積（23.626.6）1221204.8平方米單位摩擦力，取最小值20Kpaf2409.6t井壁及封底砼自重：pv19002.44563tF5649.8因此，沉井在地下水浮力的作用下，是能夠保持穩(wěn)定的。 6、沉井施工中管涌處理及經(jīng)驗(yàn)體會(huì) 6.1管涌及處理因沉井近靠朝陽溪，沉井在下沉至距離基底2米時(shí)，開始出現(xiàn)管涌現(xiàn)象，共有6處，且涌水量大小不一，涌水的同時(shí)帶出大量的細(xì)砂，影響了沉井開挖、下沉，處理措施主要是采用卵石裝袋，