江灘涂泥上的沉井施工技術

肖榮美

1 工程概況

池州市供排水有限責任公司江口水廠一期工程——原水輸水管線工程，水廠地處池州經濟技術開發區濱江大道以南、牧之路以東，取水口位于長江邊，管線沿著灘涂布設，取水頭部至取水泵房長度680m，管道材料為雙排d1 400鋼管，中間設接收井2個及工作井2個。泵房地下部分設計為鋼筋混凝土圓形沉井式結構，沉井面積530 m2，該泵房沉井結構尺寸為直徑26 m(外墻線)，井壁厚1 500 mm，自然地面以下的下沉深度為18 m。結構混凝土強度等級C30，防滲等級S8。根據地質報告，沉井所處土層為:第①層11.5 m～9.8 m為粉質粘土，厚度在1.7 m左右;第②層9.8 m～3.9 m為淤泥質粉質粘土，厚度在5.9 m左右;第③層3.9m～-3.9m為粉土，厚度約7.8 m;第④層-3.9 m～-7.5m為粒徑在2 cm～3 cm卵石，厚度約3.6 m。透水層與長江水有直接水力聯系，根據現有長江水位，滲水層應在高程4.0 m以下。

2 施工方案

因工期較緊，實際施工時采取以下兩項趕工措施:

1)將基坑明挖至5.5 m高程，減少沉井部分深度，沉井下沉深度約為11 m;

2)高程10 m以下沉井結構分五節制作、兩次下沉。第一節制作高度取3 m(-3.5 m以下刃腳部分)，第二節制作高度3.5 m (±3.5 m～0.00 m)，第一、二節沉井結構混凝土澆筑達到設計要求強度后開始第一次下沉;第三、四節制作高度均為3.5 m(0.000 m～7.0 m)，第五節制作高度均為3.5 m(7.0 m～10.0 m)，第三節～第五節沉井結構混凝土澆筑達到設計要求強度后開始第二次下沉到位。

3 沉井施工工藝流程

首先是下沉段的結構制作，其工序包括:基坑明挖→基底排水溝、集水井→刃腳下部混凝土墊層→第一節沉井結構(刃腳)鋼筋綁扎→第一節沉井結構支模架搭設及模板安裝→第一節沉井結構混凝土澆筑及養護;完成第一節后再制作第二節→沉井結構壁鋼筋綁扎(同第一節)→拆模拆架→第一次下沉;第一次下沉到位后進行第三節～第五節沉井結構制作→拆模拆架→第二次沉井下沉到位→沉井封底;最后進行隔墻與沉井上部結構施工。

4 施工說明

1)基坑測量放樣。整平場地后，根據沉井的中心坐標定出沉井中心樁、縱橫軸線控制樁及基坑開挖邊線。

2)基坑開挖。基坑開挖邊線確定后，即可進行挖土工序的施工。挖土采用1 m3的單斗挖掘機，并與人工配合操作。基坑底面的浮泥應清除干凈并保持平整和干燥。為防止流砂及管涌產生采用在基坑邊設置一套輕型井點降水，在底部四周設置排水溝與集水井相通，集水井內匯集的雨水及地下水及時用水泵抽除，防止積水而影響刃腳墊層的施工。

3)刃腳墊層。刃腳墊層采用砂墊層和混凝土墊層共同受力。a.砂墊層厚度的確定。砂墊層厚度H可采用公式N/B+γ砂H≤［σ］計算。根據計算結果，無論是工作井還是接收井，砂墊層厚度H均為60 cm，砂墊層采用加水分層夯實的辦法施工，夯實工具為平板式振搗器。b.混凝土墊層厚度的確定。混凝土墊層厚度可按h=(G0/R-b)/2計算。根據計算結果，混凝土墊層厚度h= 15 cm。混凝土墊層表面應用水平儀進行校平，使之表面保持在同一水平面上。在沉井刃腳部分，鋪800 mm厚，下寬2 000 mm，上寬2 800 mm中砂并夯實，面做150 mm厚，2 000 mm寬混凝土墊層，用作沉井刃腳底支撐地基，如圖1所示。砂墊層底應在地下水位以上(根據現場進行挖坑確定)，砂墊層施工前，先在基坑底周邊設300 mm寬的排水溝(最淺處深度300 mm)和6個集水井，砂墊層施工期間和沉井制作期間，如有雨水天氣可及時進行排水措施，保證砂基礎不被浸泡。砂墊層分層振實，每層250 mm厚砂振實一次，用平板振搗器拖振，振搗時重疊區域為1/3，邊灑水邊振搗，砂層含水量達到20%左右，密實度達到93%以上。考慮到上部荷載較大，采取在砂墊面上澆150 mm厚C15素混凝土墊層作為沉井刃腳底模和沉井刃腳支模架立桿基礎。

4)立井筒內模和支架。模板采用16 mm厚雙面覆模膠合板，50 mm×100 mm杉木方，φ48×3.5鋼管;模板采用內撐外掛的方式整體固定在內腳手架上，支撐腳手架采用φ48×3.5標準鋼管，井筒內雙排腳手架，呈正多邊形布置，內外腳手架立桿橫距1 200 mm，縱距1 500 mm，橫桿步距1 800 mm，沉井內腳手架設置水平向和豎向剪刀撐。井壁模板采用φ14對拉螺栓(圓鋼制作)連接，縱、橫間距400 mm×500 mm，呈梅花形，兩端用雙螺母緊固。螺桿中央滿焊40×40鋼止水片，兩端木墊塊限位。內外模背豎向楞采用φ48×3.5標準鋼管間距250 mm，沿筒內外模(背豎向楞鋼管外側)每400 mm設一道2Φ20鋼筋箍外楞，鋼筋箍采用花籃螺栓拉緊后焊接交圈。對拉螺栓采用雙螺母擰緊。模板加固示意圖，如圖2所示。

5)鋼筋綁扎。沉井鋼筋由加工場成型制作，井壁鋼筋分次綁扎接高，φ16以上鋼筋采取閃光對焊工藝接長，綁扎時接頭相互交叉。井壁雙層鋼筋用φ10鋼筋撐腳把網片撐開。鋼筋規格、尺寸應符合設計圖紙要求和規定，綁扎鋼筋時應采用撐件將二層鋼筋位置固定，保證鋼筋設計間距。為了保證保護層的厚度，應在鋼筋與模板之間設置同強度標號的水泥砂漿墊塊，墊塊應與鋼筋扎緊并互相錯開。

6)立外模和支架。沉井制作采用組合定型鋼模板，在沉井插筋部位用木模板間隔拼裝，拼裝的木模表面刨光，拼縫嚴密平整。立模前所有模板涂刷脫模劑，使混凝土表面能平整、光滑。內外模板順序原則上先立內模，后立外模。模板與鋼筋安裝應互相配合進行。模板采用雙層鋼筋用φ48×3鋼管作豎圍囹，φ25鋼筋彎成與井壁同圓形作水平圍囹，內外模用φ16對拉螺桿與模板圍囹結合牢固，支架的底腳襯墊30 mm×60 mm木板，支架每隔9 m設一道剪刀撐與地面的夾角控制在45°左右。外腳手架的縱向立桿間距為1.4 m，橫向立桿間距為1.2 m。

7)養護及拆模。混凝土澆搗完成后應及時養護，養護方法采用自然養護。在養護過程中，對混凝土表面需澆水濕潤，嚴禁用水泵噴射而破壞混凝土。養護確保混凝土表面不發白，至少養護7 d以上。拆模時間控制在混凝土澆搗后的3 d～4 d內進行，拆模順序一般是先上后下，小心謹慎，以免對混凝土表面造成破壞。對于分段澆搗混凝土部位，應保留最后一排模板，利于向上接模。

8)沉井下沉。根據沉井的自重計算下沉系數與穩定系數，沉井下沉前，割除對拉螺栓的拉桿，并用水泥砂漿分兩次對拉桿割除位置進行修補。

9)沉井封底。a.準備工作。沉井下沉至設計標高的要求范圍內，經沉降觀測沉降率在允許范圍內即可進行封底。沉井封底前繪出沉井內開挖鍋底簡圖。本工程在井點降水條件下施工，在封底前應用大石塊先將刃腳下墊實，同時加強井點降水保持連續抽水。封底前應準備好集水井筒。b.干封底與澆筑鋼筋混凝土底板。封底前整理好鍋底和清除浮泥，對新老混凝土接觸面應鑿毛清洗，井內積水應盡量排干并在每個井格底部中央設置至少一個集水井，其深度和大小要滿足水泵吸水要求。本工程封底前按照規定，先鋪碎石，填平整實后再澆筑素混凝土封底，此類工作均須沿井壁四周向中央進行。素混凝土封底一次澆筑、分格、逐段、對稱進行，不得中途停頓。素混凝土封底的表面應平整，當強度達到設計強度的25%以上時才允許在上面綁扎底板鋼筋。當底板鋼筋混凝土強度達到設計要求時，根據抗浮計算，地下水位控制值可適當提高。鋼筋混凝土底板表面應平整，整個底板不得有滲漏現象。封底根據底梁分格情況進行對稱分格置換，先清除1個～2個井格內的土體，拋大石塊鋪填碎石，澆筑素混凝土墊層，然后依次進行。

5 沉井施工質量要求

1)基坑開挖后，下設砂填層，井壁四周均勻設置墊木，墊木長度為2 m，厚度0.2 m，寬度0.3 m，每米內墊木不少于四塊，墊木中心線與刃腳中心線重合，埋置深度為其側壁厚度的1/2。2)沉井開始下沉時，抽除墊木應在專人指揮下，分組編號按順序依次對稱，同步地抽除，抽墊過程中，應隨抽隨填夯砂石或砂礫石，在刃腳外填筑土堤并分層夯實。3)采用水力機械沖泥時，應以集泥坑為圓心逐漸向四周沖射，并注意在刃腳內側保留0.5 m～1.0 m寬的土臺，均衡對稱地自上而下一層層沖去，嚴禁用水槍掏挖刃腳踏面以下的土層。4)采用人工挖土時，次序是先中央后四周，均衡對稱地進行，并應根據需要留有土臺，逐層切削，使沉井均勻下沉。5)沉井施工刃腳底離設計標高2 m時，應減緩挖土速度，嚴禁超挖以免超沉。6)施工時定時觀測井外四角點沉降情況。7)井壁施工時，不能遺漏地梁，墻板、平臺、水管及中間隔板出水管等預留鋼筋，并應留出足夠搭接長度和鏟開接頭。

6 結語

沉井分節制作排水下沉的施工技術在本工程中取得成功，該方法具有高安全，無排險，低投入，短工期等優點，對類似大尺寸沉井結構的施工具有一定借鑒。

［1］ GBJ 141-90，給水排水構筑物施工及驗收規范［S］.