城市污水處理廠沉井施工要點(diǎn)

【摘 要】 沉降施工技術(shù)具有施工簡便、開挖量小，且能減少對周圍臨近建筑、路面的不利影響等特點(diǎn)，近年來，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中被廣泛采用。本文結(jié)合沉降施工法在城市污水處理廠工程中的應(yīng)用，從沉井制作、沉井下沉、下沉觀測、防偏、終沉控制、沉井封底等方面介紹了沉降施工要點(diǎn)，其經(jīng)驗(yàn)和體會值得類似工程參考。

【關(guān)鍵詞】 沉井；下沉；防偏措施；終沉控制；沉井封底

近年來，城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)步伐加快。為了減少工程施工對現(xiàn)有的道路、建筑物及人們的生產(chǎn)生活帶來影響，新的技術(shù)和工藝在基礎(chǔ)工程建設(shè)中被大量采用。沉井施工技術(shù)就是應(yīng)用得比較廣泛的施工方法之一。沉井施工法與同類地下工程的工法相比，由于工程的地面部分小，場地易于布置，工程進(jìn)度快，干擾因素少，有利于文明施工，各種資源能較好地利用，能確保周圍既有設(shè)施完好無損，確保居民生命、財(cái)產(chǎn)安全，避免線路繞行和居民臨時(shí)遷移，節(jié)約了大量土方搬運(yùn)、工程拆遷、地面場地占用等費(fèi)用，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

1 工程概況

某城市污水處理廠工程，污水處理設(shè)計(jì)規(guī)模15萬m3/d，占地面積約203111平方米，污水廠進(jìn)廠總管為Φ2200，進(jìn)水泵房采用鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，高度15.22m，下沉深度約14.88m，井壁厚度0.70m～1.00m。

2 水文地質(zhì)情況（見表1）

3 沉井施工方案簡述

進(jìn)水泵房為鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，采用分3節(jié)預(yù)制2次排水下沉。

①根據(jù)現(xiàn)場施工條件，沉井結(jié)構(gòu)施工分三節(jié)制作，分節(jié)高度分別為：

第一節(jié)標(biāo)高：-12.55m～-3.60m，高8.95m；

第二節(jié)標(biāo)高：-3.60m～+0.60m，高4.20m；

第三節(jié)標(biāo)高：+0.60m～+3.50m，高2.90m。

②兩次下沉：第一節(jié)預(yù)制完畢，混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求70%即可下沉，下沉至標(biāo)高-8.03m、粉質(zhì)粘土上，然后回填刃腳，在沉井內(nèi)部刃腳鋪設(shè)墊木后，在第一節(jié)沉井上預(yù)制第二節(jié)沉井；二節(jié)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高-12.550m，做封底混凝土后，澆注第三節(jié)沉井。

③第一節(jié)沉井在原基礎(chǔ)地面上（平整夯實(shí)）鋪砂墊層、方木進(jìn)行預(yù)制（計(jì)算附后）。第一節(jié)沉井下沉至標(biāo)高-8.03m時(shí)所處地層為粉質(zhì)粘土層，為控制二節(jié)沉井在預(yù)制時(shí)不出現(xiàn)突然沉降，在刃腳下回填砂加碎石回填，鋪設(shè)墊木（計(jì)算附后）。第二節(jié)沉井在下沉到位后，對沉井進(jìn)行混凝土封底，封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度后再進(jìn)行第三節(jié)沉井制作，以確保制作過程中的沉井的穩(wěn)定。

④沉井挖土采用人工挖土下沉，搖頭扒桿出土。

4 工藝流程圖

5 沉井施工過程

5.1 沉井制作

5.1.1 砂墊層及刃腳墊木

為使地基均勻承受沉井墻身重量，不致在混凝土澆筑過程中突然下沉或傾斜，導(dǎo)致墻身刃腳裂縫破壞和便于支設(shè)模板，在沉井下部鋪設(shè)墊木。墊木采用方木（150mm×150mm×2000mm）作支撐墊木。

5.1.2 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。

5.1.3 混凝土澆筑

混凝土采用商品混凝土，并用混凝土輸送泵，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，將沉井沿周長澆筑，保持均勻下料，避免一側(cè)集中澆筑，使沉井傾斜，每層混凝土要求2h內(nèi)澆筑完畢。

5.1.4 第二節(jié)沉井預(yù)制

兩節(jié)混凝土的接縫處設(shè)凸型水平施工縫，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。

第一節(jié)沉井預(yù)制高度8.9m，實(shí)際下沉11.0m，這時(shí)，沉井受5個(gè)力作用：沉井自重、施工荷載、外井壁摩阻力、井內(nèi)刃腳以上未取出土對內(nèi)井壁摩阻力、刃腳踏面下土體的支承力。經(jīng)計(jì)算，此時(shí)下沉系數(shù)大于1.15，因此沉井處于不穩(wěn)定狀態(tài)，采取向井內(nèi)灌水，經(jīng)復(fù)核灌水后沉井制作的穩(wěn)定系數(shù)0.97，滿足施工時(shí)的穩(wěn)定要求。

5.2 沉井下沉

5.2.1 準(zhǔn)備工作

沉井下沉前，應(yīng)將沉井內(nèi)支撐破除，并做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作，包括人員、機(jī)具等的準(zhǔn)備。沉井下沉前，應(yīng)采用1臺經(jīng)緯儀控制沉井的中線位置。并在沉井的4個(gè)角上各設(shè)置一個(gè)水平觀測點(diǎn)，在下沉過程中用水平儀不斷監(jiān)測沉井的下沉速度和下沉深度，根據(jù)測量結(jié)果調(diào)整下沉方式。

5.2.2 承墊木抽除

當(dāng)模板拆除后，沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求強(qiáng)度70%，方可下沉。沉井完全支撐在墊木上。抽除墊木是沉井下沉的開始，是沉井下沉的重要工序之一。抽除墊木時(shí)，必須統(tǒng)一指揮，及時(shí)、迅速的將墊木抽出。

（1）墊木編號

為使抽除墊木能在沉井內(nèi)外及時(shí)配合進(jìn)行，墊木抽除前，應(yīng)對墊木分組編號，按設(shè)計(jì)確定的順序用紅油漆寫在沉井內(nèi)外壁上。

（2）墊木抽除

墊木的抽除應(yīng)準(zhǔn)備齊全施工機(jī)具，包括鐵錘、鐵鍬等。墊木抽除時(shí)，先拆內(nèi)橫梁下的，再拆短邊井壁下的；長邊墊木應(yīng)隔根抽除，先抽除單號方木，再拆除雙號方木，然后以四角處的定位墊木為中心由遠(yuǎn)及近地對稱抽除，最后抽定位墊木。每抽出一根墊木，需及時(shí)用砂對抽除的位置進(jìn)行回填、夯實(shí)。墊木抽除應(yīng)設(shè)有一名指揮進(jìn)行統(tǒng)一指導(dǎo)，并根據(jù)沉井的測量結(jié)果不斷進(jìn)行調(diào)整。

5.2.3 取土下沉

沉井挖土下沉采用人工挖土、搖頭扒桿取土，由于挖土施工困難，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為30cm/d。

沉井處于淤泥質(zhì)及淤泥土層取土?xí)r，下稱系數(shù)遠(yuǎn)大于1.15，如果下沉?xí)r挖土處理不當(dāng)，可能出現(xiàn)沉井下沉過快現(xiàn)象。挖土順序應(yīng)遵從先中后邊，逐步擴(kuò)挖至刃腳附近，使沉井平穩(wěn)、均衡地徐徐擠土下沉。中心“鍋底”深度應(yīng)從嚴(yán)控制，謹(jǐn)防“鍋底”過深發(fā)生“突沉”。每層挖土厚度為0.4m～1.5m。必要時(shí)利用沉井井格底梁與沉井刃腳一起擠壓土下沉。

5.3 下沉觀測

沉井位置的控制是在井外地面設(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，以測沉降，井內(nèi)中心線與垂直度的觀測系在井內(nèi)壁四邊標(biāo)出垂直軸線，各吊垂球一個(gè)，對準(zhǔn)下部標(biāo)志板來控制，并定時(shí)用2臺經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差觀測。挖土?xí)r隨時(shí)觀測垂直度，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2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，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)，對下沉與挖土情況應(yīng)加強(qiáng)觀測，以防超沉。

5.4 防偏措施

沉井下沉過程中產(chǎn)生偏差原因及預(yù)防措施見表2。

6 終沉控制

當(dāng)沉井刃腳踏面下沉至離設(shè)計(jì)標(biāo)高還剩lm左右時(shí)，即進(jìn)入終沉階段，應(yīng)切忌“深鍋底”，因?yàn)檫^深的鍋底，可能導(dǎo)致刃腳下土體大量向井內(nèi)涌入，易發(fā)生突然下沉或超沉。應(yīng)先挖刃腳附近的土體，形成“反鍋底”，然后視情況再挖中心部位土體，控制好下沉速度，務(wù)求沉井緩緩擠土下沉到位。

7 沉井封底

沉井下沉到位后，觀測沉井在8h內(nèi)累計(jì)沉降量小于l0mm時(shí)，方可進(jìn)行封底。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)密實(shí)，因此確定采取排水封底方案。如沉井不穩(wěn)定，可采取分倉封底措施加以控制。

8 沉井施工中涌土處理及經(jīng)驗(yàn)體會

8.1 涌土及處理

沉井在下沉至距離粉質(zhì)粘土層0.5m時(shí)，由于傾斜和多次糾偏，西側(cè)井壁中間部位出現(xiàn)刃腳懸空，雨水順井外壁流入井內(nèi)，出現(xiàn)涌土現(xiàn)象，共有3處，且造成井外坍塌，影響了沉井開挖、下沉。處理措施主要是對坍塌處進(jìn)行及時(shí)回填，使沉井刃腳埋入粉質(zhì)粘土層1.5m，形成一個(gè)沿刃腳的土堤，以阻礙土體從井外向井內(nèi)涌入，有效的穩(wěn)定井外土體。

8.2 經(jīng)驗(yàn)與體會

8.2.1 涌土的危害

細(xì)格柵及曝氣沉砂池距沉井6m，沉井下沉至約10.5m時(shí)細(xì)格柵曝氣沉砂池在進(jìn)行沉管灌注樁樁基施工，樁基振動使井內(nèi)出現(xiàn)涌土、井外土體坍塌，造成樁基暫停施工，影響了細(xì)格柵曝氣沉砂池施工進(jìn)度安排。

8.2.2 沉井過程對周邊施工便道、建筑物的影響

涌土的出現(xiàn)對周邊環(huán)境影響很大，距離沉井7m的施工便道下沉近1m，附近15m內(nèi)，地面均有不同程度的下沉。但施工場地附近沒有建筑物，未造成更大的影響。

9 結(jié)束語

綜上所述，沉井施工面積小、工序多、質(zhì)量控制難度大、施工過程錯(cuò)綜復(fù)雜，是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的施工技術(shù)。因此，施工前應(yīng)充分掌握地層地質(zhì)狀況，選定下沉方法，制定切實(shí)可行的施工方案。施工中要加強(qiáng)管理，精心安排，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和規(guī)范施工，控制好井體的制作質(zhì)量。另外，下沉過程中要做好觀測，出現(xiàn)問題及時(shí)處理。只有這樣，才能保證沉井施工的質(zhì)量和進(jìn)度。

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