偏壓富水復雜地質條件下雨水泵站沉井施工技術

文/尹航、于德強 中建一局集團第二建筑有限公司 北京 102600

雨水泵站被廣泛應用在臨江、河處市政道路的雨水排放、防洪排澇工程，泵站的基礎由于埋置較深，受場地限制或臨江富水影響，不宜采取大面積開挖土方施工，大都采取沉井法施工。沉井法下沉控制難度大，施工措施稍有欠缺就可能造成偏斜或超沉。

1、沉井法的概念

沉井法是修筑深基礎和地下構筑物的一種施工方法，其原理是在井身內部分層取土，隨著挖土和土面的降低，沉井井身藉由其自重克服與土壁間的摩擦力和刃腳反力下沉，直至設計標高，最后進行封底。

2、工程概況

(1）漳州市南江濱路工程第I標段1#雨水泵站排水工程，位于漳州市南江濱路、靖城新大橋東南側的綠化帶內。泵站設計規模為4m3/s，總占地面積為1392m2。其中泵站下部結構采用沉井施工。

(2）沉井結構長24.4m，寬17.2m，刃腳底標高為-2.4m、頂標高14.3m，四周肥槽寬度1.5m。沉井位置地面標高9.0m，緊鄰的現狀防洪堤標高14.79m，緊鄰的九龍江非汛期常水位3.5m，地下水位豐富且防洪堤對沉井位置土體有一定側向土壓力。

3、沉井法的具體施工

本實施過程主要包括施工準備、地基壓密注漿、刃腳制作、回填土加固與導向、井壁制作、取土下沉及控制、沉井封底。應用實例沉井采取分三次澆筑、一次排水下沉、干封底。

3.1 施工前準備工作

沉井施工前應做好場地平整、臨時設施搭設、水電供應、編制專項方案、測量控制網布設。

3.2 采用地基壓密注漿方法加固地基及偏壓側土體、隔斷淺層水

由于場地表面為雜填土，承載力較低，且緊鄰的九龍江防洪堤對土體有較大側向土壓力，為減小沉井預制及下沉時對沉井的偏移影響，現場采取挖除2m表層雜填土，利用液壓設備把能固化的漿液注入土層加固土體及邊坡，壓漿深度為刃腳下1.5m。壓密注漿采取梅花型布孔，以保證漿液均勻滲透，使得處理后地基連成一體，增強沉井工作面及偏壓側土體承載力，保證沉井均勻下沉，減小防洪堤對沉井處土體的側向土壓力，同時隔斷基底淺層水及偏壓側滲水。

3.3 沉井刃腳制作

本工程沉井分為制作刃腳、井壁施工。采用磚胎模法制作沉井刃腳，主要是取消刃腳斜面部位的支撐、模板和底面的承墊木。沉井內刃腳部位用胎模和砼墊層來代替模板和墊木，胎模按刃腳的形狀成型后，內壁用1：3水泥砂漿抹平并壓光，在澆筑混凝土前刷隔離劑，保證刃腳光滑，以減少摩擦便于下沉。

3.4 回填土加固與導向

采用淺開槽制作刃腳再回填壓實土方，對沉井刃腳結構起到很好的穩定作用，可顯著減少下沉過程中的偏位，保證沉降均勻下沉，同時壓實后的土方可為井壁搭設腳手架提供優良工況。

3.5 沉井井壁制作

(1)井壁腳手架搭設完畢后進行上部井壁施工，井壁分兩次澆筑，首節澆筑4.5m高，次節澆筑4m高。

(2)每節豎筋可一次綁到頂部，在頂部用幾道環向鋼筋固定，水平筋分段綁扎。豎筋與上一節井壁連接處伸出的插筋采用焊接或搭接連接，接頭錯開，接頭面積的百分比不應超過50%。為確保鋼筋位置和保護層厚度正確，內外鋼筋之間加設梯子筋。在鋼筋外側墊置水泥砂漿保護層墊塊。

(3)模板采用對拉螺栓緊固，因一次澆筑混凝土較高，在支模前對模板進行計算，避免脹模、跑模的現象出現。對拉螺栓中間設鋼板止水片，止水片與對拉螺栓必須滿焊。

(4)澆筑沉井混凝土時，應均勻、對稱進行，以免不均勻沉降引起沉降開裂。

3.6 取土下沉

(1)當沉井井壁的混凝土強度達到設計強度100%時，方可鑿除刃腳下的混凝土墊層。沉井下沉前應檢查降、排水效果，當達到設計要求后方可開始下沉。

(2)挖土應分層進行，防止鍋底挖得太深或刃腳挖土太快，以防突沉傷人。在挖土時，刃腳處、隔墻下不準有人操作或穿行，以免刃腳處切土過快傷人。挖土下沉時先挖兩層土（讓沉井底部形成鍋底的形狀），再集中人力沿沉井井壁每2-3m一段，向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻的開挖土層，每次挖去5-10cm，沉井便在自重作用下豎直均勻破土下沉，下沉過程中不得有過大的傾斜，沉井挖土班組連續作業，中途不停頓，確保沉井連續、安全地下沉就位。

(3)在沉井的下沉過程中，應經常觀測沉井的傾斜度和刃腳踏面的高程。在刃腳的入土深度未及沉井高度的1/3時，應重點觀測沉井井筒的傾斜度；當沉井刃腳踏面的高程下沉到距設計高程約2m時，應加強對踏面高程及下沉量的觀測。

3.7 流砂處理

(1)流砂形成的原因:一是在井內抽水后的水位低于井外水位。二是井內外水力坡度較大,動水壓力大于顆粒的浸水浮重,使土粒懸浮失去穩定隨水沖入井內。三是從井底涌起或兩側涌入,變成流動狀態。

(2)處理措施：工期允許情況下,土方工程應在全年最低水位季節施工并在沉井周圍補打深井,將井外水位降于井內水位之下。

3.8 沉井排水法封底

(1)修筑鍋底：先鋪一層50cm厚的碎石，在其上澆筑一層混凝土墊層，在刃腳下填嚴，振搗密實，以保證沉井的穩定，再將封底混凝土與底板接觸的部位沖刷干凈并鑿毛,對井底進行修整,成為鍋底形,由刃腳向中心設置成放射形排水溝,溝內鋪設卵石作濾水暗溝。采用明溝排水與水泵抽水相結合的辦法進行，嚴格控制地下水位，保持基坑干燥。降水曲線應始終保持在開挖面0.5m以下，保證干地施工。

(2)清理井底：井底基礎表面不得有積水,待檢驗合格后, 澆筑一層厚500mm～1500mm的混凝土墊層，振搗必須密實。待墊層混凝土強度達50 %以后,即可綁扎底板鋼筋,鋼筋兩端應伸入刃腳或凹槽內,然后澆注混凝土。澆注時應分層,每層厚度 300mm～500mm,由四周向中央進行,振搗密實,自然養護。

結語:

在工程實施過程中會遇見各種難題，在復雜環境條件下的沉井施工應根據項目實際情況具體分析，做好過程中的質量和安全控制是工程順利進行的首要條件。本文通過實際案例為沉井工藝在類似條件下的應用提供一定技術支撐。