沉井技術在電廠循環水泵房中的應用

王明祖

摘 ?要：以印尼某電廠循環水泵房沉井方案選擇和施工實例為基礎，從方案設計、施工工藝、下沉控制等方面介紹沉井技術在循環水泵房中的應用。重點介紹了沉井制作工藝流程、沉井下沉方法、分段下沉的施工控制要點，指出了沉井在制作和下沉過程需要重點關注的問題。

關鍵詞：沉井技術 ?循環水泵房 ?下沉

中圖分類號：TU753 ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（b）-0058-02

沉井是一種在地面上制作、通過取除井內土體的方法使之沉到地下某一深度的井體結構，一般先在地表制作成一個井筒狀的結構物（沉井），然后在井壁的圍護下通過從井內不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達到預定設計標高后，再進行封底，構筑內部結構。利用沉井作為擋土的支護結構，可以建造各種類型或各種用途的地下工程構筑物。該文介紹的某循環水泵房位于海邊，排水施工有困難，采用沉井施工是最佳選擇。

1 ?工程概況

印尼某電廠循環水泵房土建工程主要包括循環水泵房本體、取水口以及相應的循環水管連接及安裝工作。場地位于印度洋海濱，地勢平坦開闊，一般自然地面標高約1.55m，主要是由沖擊沙組成的平坦土層，含粗沙50%、中粗沙30%及粉沙20%。

沉井工作主要包括4.7m以下所有土建，進水管安裝，及4.7m以下預埋件安裝。循環水泵房采用沉井結構，墻厚1.35m，水下混凝土厚2～3m，底板厚1.3m。使用混凝土約13000m3，以及鋼筋約1400t。工程緊鄰大海，地下水源豐富，原土主要是中粗沙，所以此沉井施工方法采用不排水下沉。

2 ?沉井施工

2.1 施工方案

循環水泵房位于海邊，距海面約15m。水泵房地下結構為整體鋼筋混凝土箱型結構，平面尺寸為38.73m×25.2m，泵房底標高為-8.1m，運轉層標高為4.7m，沉井低端標高為-12.40m。根據設計和現場施工條件，將水泵房土建分為如下7個階段：沉井制作、沉井下沉、水下封底、底板施工、沉井上部施工、泵房內部土建施工和泵房封頂。

2.2 沉井制作

沉井結構設計分為兩部分，下部從-12.40m至6.00m，上部從6.00至1.70m。外墻厚1.35m，內墻厚1.05m，內有橫隔墻3道，總隔墻3道，地梁2道。沉井設計分兩次制作，第一節高6.40m，第二節高7.7m，總高14.1m，使用混凝土5000m3，鋼筋850t，沉井重約13000t（含鋼重與活荷載）。根據V型（耐海水型）水泥日供應量和儲存量有限，沉井改為分4節制作、留設3次施工縫。

沉井模板采用酚醛覆膜復合模板，板厚18mm，支撐系統采用50mm×100mm楞木、80mm×40mm×2.5mm薄壁方鋼組合支撐。內外模板間設采用φ16鋼作對拉螺栓，間、排距600mm×900mm。井壁支模時先支內模后支外模，每節支模高度與混凝土澆筑高度平齊。支模時，井壁內外搭雙排腳手架。沉井鋼筋采用人工綁扎。鋼筋直徑大于20mm采用錐螺紋接頭連接，其余鋼筋采用手工電弧焊或閃光對焊連接。鋼筋用掛線法控制垂直度，用水準儀測量并控制水平度，用木卡尺控制間距，用水泥砂漿墊塊控制保護層厚度。沉井不同部位鋼筋保護層厚度分別為：沉井墻板a=50mm、沉井頂板a=35mm、地梁及壁柱a=50mm、下次澆筑混凝土及導流墻a=30mm、臨時封堵板a=100mm。混凝土在現場拌合站拌合，采用混凝土泵車進行澆筑。混凝土澆筑前，要清除底面雜物，并對底面進行沖洗，為便于雜物能順利排除，在模板底部每隔一定距離預留孔洞，待沖洗完畢后予以封堵。

沉井分成若干段同時對稱均勻分層澆筑，每層厚300～500mm，防止地基不均勻下沉，產生傾斜;沉井分節處水平施工縫接縫時，應先鑿毛并進行沖洗處理，再繼續澆筑下一節，并在澆筑前先鋪一層30mm厚砂漿（與同混凝土配合去掉石子） ;井壁采用C30等級S8抗滲混凝土。施工過程中還須注意保證所有預埋件按設計位置和數量埋設。

2.3 沉井下沉

沉井為長方形38.73m×25.2m，分18格組成，下沉深度約12m，根據現場地質報告，該沉井澆筑在粗中沙層上，由于地下水源豐富，該沉井將采用不排水下沉法進行下沉施工。

在井內設置10套6寸泵吸泥系統，主要包括立式泥漿泵和配套的輸送管道，每臺流量200m3/h，揚程16m。井外設置10臺高壓泵水沖系統，清水沖泥系統主要包括臥式或立式清水立壓泵和配套的輸送管道，每臺流量50m3/h，揚程50m。

按沉井平面布置，設置坐標控制網和高程控制點，用全站儀和水準儀進行定位放線，定出沉井中心軸線和基坑輪廓線以及水準點，作為沉井制作和下沉深度控制的依據。

沉井的整個下沉分為初沉、中沉和終沉3個階段。初沉在井內、井外、井上、井下的一切準備就緒后，開始下沉施工，先排水下沉破壞原土層，使井在井的本身自重下插入土層，根據井內土層上涌情況，及井外的涌土情況，決定是否可繼續排水下沉。否則在井內注2/3的水，采用不排水下沉，確保沉井的質量及施工人員、沉井的安全。

中沉沉井采用不排水下沉，在井內注水2/3，將井底中央吸成蝸底狀，井內壁四周吸到刃腳底平，逐步降低井內水位，使井內的水壓小于井外的土方壓力，達到沉井緩緩下沉，使井外的涌土方很少，在沉井下沉過程中，井外用水準儀測量沉井的下沉速度及井的高差情況，發現沉井下沉高差大于20cm時，及時加大井內水壓，使井不再下沉，重新重復吸土，在高角處多吸土，吸土的深度大于低角處的深度，井下潛水員憑手感了解井下的情況，井上測量員用繩尺測量井內的土層深度，確定是否降低水位即水壓，使沉井繼續下沉，重復進行，使沉井在正常規范內下沉。在沉井離到位還有50cm或60cm時，沉井下沉進入終沉階段，這時沉井的高差要控制在100cm之內，測量員24h監控沉井的高差和沉井的下沉變化，到位前一般是在水下吸土時不讓沉井下沉（即井水水壓大于井外土壓及擦阻力）。在測量好井內的土層深度，結合沉井的高差，在高角邊加深吸土深度，再慢慢減少井內水壓（即降低井內水位），使沉井在下沉過程中縮小高差的情況下下沉，慢慢接近到位標高，一旦發現高差接近平的時候，井內注水，使井內的壓力大于井外壓力，使井不動，井內平衡吸土，重復降水下沉，這時降水要慢降、慢沉，隨時注水控制井下沉，使沉井慢慢接近標高，一般可控制在50m高差之內，拋高10cm之內最佳。

在沉井到位后，原井內的水位一般保持在井口下50cm之內，井內水壓遠遠大于井外的壓力，使沉井絲毫不動。這時水下吸土，使沉井中央的蝸底深度比刃腳深1.5m，四周吸土至刃腳平，潛水員水下整平，清洗四周底板向下井壁，停止水下沖土，水下吸泥泵吸盡井底浮土，及時補充井內水壓，使井內土層情況達到封底的規范要求。在吸土、拋石、整平、清洗工序完成后，就可以進行水下封底工作。

3 ?結語

（1）在沉井下沉過程中，如井外無建筑物需保護，土質不是較差的情況下，可保持井內水壓與井外的土方壓力相等的情況下吸土，隨著吸土的深度加大，沉井邊吸土，邊下沉，同時加強測量力度，使沉井保持正常高差下沉。

（2）沉井下沉時應嚴格控制下沉速率，防止突然下沉或超沉。刃腳平均標高與設計標高偏差小于±50mm。平面中心線的水平位移小于±100mm，沉井四角中的任意兩角的刃腳底面高差小于100mm。

參考文獻

[1] 給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計[S].中國工程建設標準化協會，2015.

[2] 循環水泵房沉井土建施工圖[S].西南電力設計院，2010.

[3] 循環水泵房地下結構施工計劃與方案[S].PT.Indo Panshi Bumi，2010.