排水泵站沉井工程中不排水下沉施工技術的應用分析

鄧明莉

（中鐵十八局集團第四工程有限公司，天津300350）

0 引言

近年來，隨著我國城市化建設不斷發(fā)展，城市基礎建設快速發(fā)展，沉井在城市污水處理配套管網(wǎng)中的應用與日俱增，大大增加了排水泵站沉井的需求量，而傳統(tǒng)施工技術具有很強的局限性，而不排水下沉施工技術可有效避免城市基礎設施建設中因為降水沉降而導致周邊建筑物和道路不均勻下沉等問題發(fā)生。但我國對此方面的研究還不夠深入，因此，本文結合工程實例，對排水泵站沉井工程中不排水下沉施工技術的應用做了如下分析。

1 案例分析

本工程位于天津空港經(jīng)濟區(qū)，緯五路以北、經(jīng)一路以西，占地面積5 283.1平方米。泵站包括雨水泵站（設計流量17.23m3/s）和污水泵站泵房（設計流量1.9m3/s）主體各一座、變配電室及附屬用房一座、泵站進出水管線、雨污水進水交匯井、連接井、出水蝶閥井、流量計井、庭院圍墻大門、庭院道路、出水井、庭院給排水、綠化等工程。

2 施工方案的選擇

案例工程，沉井高度為14.8m，為保證施工質(zhì)量，根據(jù)工程實際情況，應用了分節(jié)制作下沉施工的方法，第一節(jié)沉井設計高度為8.5m，第二沉井的設計高度為6.3m，在具體施工時等第一節(jié)沉井中的混凝土強度達到設計標準90%以上時，才能進行下沉井施工，下沉到設計位置后，還要進行全方位校驗，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，確認無誤后才能進行第二節(jié)沉下沉操作，第二節(jié)下沉井操作時，要先穿過堆積層，然后穿過淤泥層等，最后坐落在粉砂巖上，該工程地下水位比較高，在施工前，通過一系列驗證，采用不排水下沉施工技術即可滿足具體要求，大大提高施工效率。

3 不排水下沉施工工藝

排水泵站沉井工程中不排水下沉施工工藝如圖1所示。

圖1 排水泵站沉井工程中不排水下沉施工工藝

4 不排水下沉施工技術的應用要點

4.1 合理鋪設砂墊層

在實際施工中，為最大限度避免發(fā)生地基承載力不足的問題，需要先在刃刀下鋪設厚度1.5～2.0m，寬2.5～3.0m的砂墊層，由于該工程基坑比較深，為提升填砂的質(zhì)量和穩(wěn)定性，采用了分層填砂的方法，每層回填的厚度不能超過30cm，每鋪設完一次，立即采用平板式振搗器進行壓實操作，并進行取樣試驗，確認各項操作都滿足實際要求后，才能進行下一道工序施工[1]。

4.2 墊木鋪設施工技術

當砂墊層鋪設完成后，即可進行枕木鋪墊，該工程采用了2000mm×220mm×60mm的枕木，相互之間距離為300mm，距離端部的位置要控制在3m之外，墊木之間的砂要盡量搗實，砂層的厚度不能低于墊木的一半。

4.3 沉井系數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)分析

就該排水泵站沉井工程而言，衡量其是否可采用不排水下沉法的指標有兩項，其一是沉井下沉系數(shù)，計算公式為

式中，Gk表示排水泵站沉井的自重標準值（kN）；Fk表示下沉過程中地下水浮力標準值（kN）；Tf表示排水泵站沉井壁的總體摩擦阻力（kN）；K0表示下沉系數(shù)，取值為1.05。

沉井穩(wěn)定性系數(shù)的計算公式為

如果在施工建設中，如果下沉系數(shù)超過1.30，且穩(wěn)定系數(shù)小于0.80，可采用不排水下沉法進行施工[2]。

圖2 沉井受力分析情況圖

4.4 下沉驗算

沉井受力分析情況如圖2所示

從圖2中可以看出，井內(nèi)土體開挖到刃腳位置時，外部和內(nèi)部井墻底的反力R1和R2都是0，下沉系數(shù)為K=（G-F浮）/（Rf1+Rf2）=1.32＞1.30，可滿足有效下沉的實際需求，而且還能有效克服摩擦阻力和地下水的浮力。

4.5 第一節(jié)沉井預制

案例工程在施工中刃腳采用18mm厚鋼板制作。在不排水下沉施工中，確保各個嵌縫的密實性，同時還要全方位檢測模板支撐的牢固性，而在進行混凝土澆筑時，要進行分層、均勻、對稱澆筑，并把混凝土的坍落度控制在2m之內(nèi)，在實際澆筑過程中，每層澆筑的厚度不能超過300mm。

在不排水下沉施工中沉井分為兩部進行制作，在進行第一節(jié)沉井制作時，必須合理地設置施工縫和止水帶，在實際澆筑前，要把表面鑿毛，并及時處理松動的石子。然后，再進行新的混凝土澆筑[3]。

4.6 做好下沉前的準備工作

在進行沉井下沉操作前，可在井外壁畫出觀測標尺和軸線控制點，并在四周合理設置4～8個沉降觀測點，井壁內(nèi)每個格孔中的四周均設置出垂直中心線，通過懸掛鉛錘的方法來對垂直度進行校驗。并通過臨時水準點來觀測沉井的實際下沉量以及是傾斜度，發(fā)現(xiàn)偏差及時處理，確認無誤后才能進一步施工。

4.7 第一節(jié)沉井下沉施工

4.7.1 合理拆除墊木

當沉井混凝土強度達到設計強度75%時，即可拆除沉井側模板，并立即進行井外壁填粗砂處理，以達到提升下沉摩擦力的目的，為后期施工提供便利的條件。墊木拆除時，要遵循先拆除短墊木，再拆除長墊木的原則。確認墊木徹底抽出以后，則還要進行中砂回填，在回填時還要進行分層灑水夯實。

4.7.2 下沉施工技術

第一，由于案例工程在施工中，土層多為淤泥質(zhì)黏土，而且地下水位比較高，為提高施工效率，采用不排水下沉施工技術，有效保證了整個工程的施工質(zhì)量，具體做法為：先通過高壓水槍進行沖泥操作，在沉井中央位置進行連續(xù)施工，可分層均勻施工，兩個相鄰格井的高層不能超過0.5m，促使沉井時刻保持均勻、平穩(wěn)的下沉。每個格井中配置一臺泥漿泵，在每臺泥漿泵上裝配兩支高壓水槍，可通過高壓水槍逐層把泥土沖刷成泥漿，形成集泥坑，然后通過泥漿泵連續(xù)抽吸，通過預先鋪設好的水泥管路把泥漿排放到泥漿沉淀池中[4]。

第二，在實際施工，為避免發(fā)生發(fā)生突沉現(xiàn)象，可在井外壁回填3.5～4.0m厚粗砂，提高下沉時產(chǎn)生的摩擦阻力，并控制井中水位時刻保持在1.5m以上。在沉井外刃腳的位置，預留出1.5m～1.8m的土堤，促使沉井時刻在外刃腳所在的位置做擠土下沉，以便最大限度減小不排水下沉施工對周圍土質(zhì)干擾，確保沉井所承受的外力和自重時刻保持平衡，這一點也是提升沉井施工質(zhì)量最關鍵的一步，需要著重控制。

第三，為最大限度保證排水泵站沉井施工質(zhì)量，在實際下沉過程中，每下沉0.5～0.8m，就要對沉井的傾斜量、位移量、下沉情況進行一次全方位校驗，以便及時發(fā)現(xiàn)誤差，并制定相應的糾偏處理措施，確保沉井施工符合設計標準和相關要求。

第四，沉井不排水下沉施工中，為保證高壓水槍用水和施工的總體水位，下沉施工的泥漿輸送到沉淀池中沉淀以后，可把沉淀完成后的水，重新抽送到井內(nèi)，確保井中施工水位滿足實際要求。

4.8 第二節(jié)沉井下沉施工

4.8.1 第二節(jié)沉井制作

第二節(jié)沉井下沉施工，是整個排水泵站沉井工程施工的重中之重。在具體制作過程中，為最大限度保證第二節(jié)沉井制作時地基穩(wěn)定性，采取向井內(nèi)灌水，在刃腳和井壁回填粗砂措施，具體制作和第一節(jié)沉井相同。

4.8.2 下沉施工

就案例工程而言，在進行第二節(jié)沉井下沉操作時，所遇到的土層包括：粉質(zhì)土層、粉砂巖等，為確保施工能夠順利進行，需要進一步增加高壓水槍的壓力，分層次分階段進行沖削土層操作，每次沖削的厚度控制在130～150mm之間[5]。如果在沖削過程中發(fā)生擠壓破裂，就需要進行破土下沉操作，以保證整個工程施工質(zhì)量。

5 結束語

綜上所述，本文結合理論實踐，深入分析了排水泵站沉井工程中不排水下沉施工技術的應用，分析結果表明，沉井不排水下沉施工技術具有綜合性，而且施工難度比較大。在施工前要切實做好嚴謹?shù)姆治龊陀嬎悖⑦x擇制定合理的施工工藝和質(zhì)量保證措施，才能確保各項工作順利開展。和其他施工技術相比，沉井不排水下沉施工技術具有技術更先進、經(jīng)濟更合理、施工更安全可靠、對周圍建筑影響比較小等優(yōu)點，符合目前我國實際發(fā)展的需求，值得大范圍推廣應用。