關(guān)于污水泵站沉井施工技術(shù)分析
摘 要：沉井施工在現(xiàn)階段應(yīng)用廣泛，技術(shù)比較成熟，施工效果良好。但在具體工程中，仍有很多值得注意的問(wèn)題。本文結(jié)合具體工程實(shí)例，探討污水泵站沉井施工關(guān)鍵技術(shù)以及一些值得注意的問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：污水泵站;沉井;封底;糾偏
沉井施工工藝是指先做一個(gè)混凝土筒壁，等到筒壁達(dá)到一定強(qiáng)度，把筒壁中下部的土取出，在取土過(guò)程中利用筒壁自重大于下沉阻力使筒壁自由下沉的施工工藝進(jìn)行沉井。隨著我國(guó)工業(yè)化、城市化的快速發(fā)展，建筑量逐年增加，沉井施工工藝已經(jīng)在很多工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。技術(shù)上比較穩(wěn)妥可靠，挖土量少，對(duì)鄰近建筑物的影響比較小，沉井基礎(chǔ)埋置較深，穩(wěn)定性好，能支承較大的荷載。但在應(yīng)用過(guò)程中也產(chǎn)生了一系列的技術(shù)問(wèn)題。本文根據(jù)筆者在工業(yè)旋流井施工過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)，探討污水泵站沉井施工關(guān)鍵技術(shù)以及一些值得注意的問(wèn)題。
1.工程概況
某污水泵站周?chē)需F路、民房且距離較近，經(jīng)多方案比較優(yōu)化，污水泵站結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為沉井結(jié)構(gòu)。沉井結(jié)構(gòu)尺寸為16.5×9.94m，下沉深度為14.2m。污水泵站地面高程14.8m，沉井底部高程為0.6m。污水泵站場(chǎng)地土層自上而下分別為雜填土、粉粘土、細(xì)砂、粉土、粉質(zhì)粘土、細(xì)砂和粉質(zhì)粘土。場(chǎng)地地下水屬第四系松散層孔隙潛水，實(shí)測(cè)穩(wěn)定水位埋深均在6.9m~7.0m。
2.沉井施工方案
沉井根據(jù)設(shè)計(jì)井壁形式，采取2次制作、1次下沉，施工順序?yàn)椋和诨?rarr;鋪設(shè)砂墊層，安裝墊架→制作底節(jié)、第二節(jié)沉井→拆除墊架、模板、挖土下沉到設(shè)計(jì)深度→沉井封底、澆筑鋼筋砼底板→制作第三節(jié)沉井。
3.沉井施工過(guò)程
3.1施工坑開(kāi)挖
沉井采取在基坑中制作，以減少下沉深度，降低施工作業(yè)面。開(kāi)挖深度為4.5m，考慮到拆除墊架和支模操作的需要，基坑比沉井寬2m，四周采用高壓旋噴樁止水圍幕布止水，挖土采用1臺(tái)反鏟挖掘機(jī)進(jìn)行，人工配合修坡和平整坑底。
3.2沉井制作
3.2.1刃腳支設(shè)
本沉井高度大，重量重，地基強(qiáng)度較低，采用墊架法支撐。沉井刃腳鋪設(shè)標(biāo)準(zhǔn)枕木(160mm×220mm×2500mm)作支承墊架的墊木，然后在其上支設(shè)刃腳及井壁模板，澆筑砼。地基上鋪設(shè)砂墊層，可減少墊架數(shù)量，將沉井的重量擴(kuò)散到更大的面積上，避免制作中發(fā)生不均勻沉降，同時(shí)易于找平，便于鋪設(shè)墊木和抽除。
根據(jù)第一、二節(jié)沉井的重量和地基的承載力設(shè)計(jì)，按下式計(jì)算枕木用量：
n=G/Ff
其中：n—每米內(nèi)墊木根數(shù)(根);G—第一節(jié)沉井的單位長(zhǎng)度的重力(kN/m);F—每根墊木與地基(或砂墊層)的接觸面積(m2);f—砂墊層(或地基土)的承載力設(shè)計(jì)值(kN/m2)
n=1193.8×24/(97.2×0.22×2.5×250)=2.14
枕木間距為0.46m，共用97.2÷0.46≈212根。設(shè)8組定位架，砂墊層厚度為50cm，滿足砂墊層底面處的自重應(yīng)力加砂層底面處加附加應(yīng)力小于或等于砂墊層底部土層的承載力設(shè)計(jì)值。選用中砂用平板振動(dòng)器振搗并灑水，控制干密度≥1.56t/m3，地基整平后，鋪設(shè)墊木，使頂面保持在同一水平面上，用水平儀控制其標(biāo)高差在10mm以內(nèi)，并在其孔隙中墊砂夯實(shí)，墊木埋深為其厚度一半。
3.2.2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(guò)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。
3.2.3混凝土澆筑
混凝土采用商品砼，并用砼輸送泵，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(zhǎng)分成若干段同時(shí)澆筑，保持對(duì)稱均勻下料，以避免一側(cè)澆筑，使沉井傾斜，每層混凝土量為12.24m3，要求1h內(nèi)澆筑一層。兩節(jié)混凝土的接縫處設(shè)凹型水平施工縫，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。
3.3沉井下沉控制
3.3.1下沉速度的控制
根據(jù)土質(zhì)情況，采用臺(tái)階形挖土自重破土方式。采用從中間開(kāi)始向四周逐漸開(kāi)挖，并始終均衡對(duì)稱地進(jìn)行，每層挖土厚度為0.4~1.5m。刃腳處留1.2~1.5m寬土垅，用人工逐層全面、對(duì)稱、均勻地削薄土層，每人負(fù)責(zé)2~3m一段，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削15~20cm，當(dāng)土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時(shí)，沉井便在自重作用下破土下沉，削土?xí)r應(yīng)沿刃腳方向全面、均勻、對(duì)稱地進(jìn)行，使均勻平衡下沉。
沉井挖土下沉采用人工挖土，一臺(tái)吊車(chē)吊運(yùn)出土，由于挖土施工困難，綜合考慮挖土、吊運(yùn)的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制為50cm/天。
3.3.2下沉糾偏
沉井下沉過(guò)程中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。產(chǎn)生傾斜的可能原因有：刃腳下土質(zhì)軟硬不均;拆刃腳墊架時(shí)，抽出承墊木未對(duì)稱同步進(jìn)行，或未及時(shí)回填;挖土不均，使井內(nèi)土面高低懸殊;刃腳下掏空過(guò)多，使沉井不均勻突然下沉;排水下沉，井內(nèi)一側(cè)出現(xiàn)流砂現(xiàn)象;刃腳局部被大石塊或埋設(shè)物擱住;井外棄土或施工荷載對(duì)沉井一側(cè)產(chǎn)生偏壓。
操作中可針對(duì)原因予以預(yù)防，如沉井已經(jīng)傾斜，可采取在刃腳較高一側(cè)加強(qiáng)挖土并可在較低的一側(cè)適當(dāng)回填砂石，必要時(shí)配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。
位移產(chǎn)生的原因多由于傾斜導(dǎo)致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時(shí)，如傾斜一側(cè)土質(zhì)較松軟時(shí)，由于重力作用，有時(shí)也沿傾斜方向產(chǎn)生一定位移，因此預(yù)防位移應(yīng)避免在傾斜情況下下沉，加強(qiáng)觀測(cè)，及時(shí)糾正傾斜。位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設(shè)計(jì)中心位置吻合時(shí)，再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產(chǎn)生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使其向位移相反方向產(chǎn)生位移糾正。
沉井下沉產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)的原因是多次不同方向傾斜和位移的復(fù)合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內(nèi)。
3.4下沉到位、封底技術(shù)
當(dāng)沉井沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)2~3天，下沉已穩(wěn)定，在8h內(nèi)累計(jì)10mm時(shí)，即可進(jìn)行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底兩種方案，本沉井對(duì)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)較密實(shí)，因此確定采取排水封底方案，分兩步進(jìn)行。第一步進(jìn)行土形整理，使之呈鍋底形，自刃腳向中心挖放射形排水溝，填以石子做成濾水暗溝，在中部設(shè)2個(gè)集
水井，井深1~2m，插入直徑0.6~0.8m，周?chē)锌椎幕炷粱蜾撎坠?，四周填以卵石，使井中的水都匯集到集水井中，用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面30~50cm。刃腳混凝土鑿毛處洗刷干凈，然后，在井底對(duì)稱均勻澆一層0.7~0.9m厚的混凝土墊層，強(qiáng)度達(dá)到30%后，綁鋼筋，澆筑上層550mm厚的防水混凝土底板。澆筑應(yīng)在整個(gè)沉井面積上分層由四周向中央進(jìn)行，每層厚30~40cm，并搗固密實(shí)?；炷琉B(yǎng)護(hù)14d期間，在封底的集水井中應(yīng)不間斷地抽水，待底板混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行第二步，對(duì)集水井逐個(gè)停止抽水，逐個(gè)進(jìn)行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向?yàn)V水井管中灌入C30早強(qiáng)干硬性混凝土搗實(shí)，裝上法蘭，再在上面澆筑一層混凝土，使之與底板平。封底時(shí)因上部結(jié)構(gòu)尚未施工，設(shè)備管道未安裝，應(yīng)驗(yàn)算沉井的抗浮穩(wěn)定性。
4.結(jié)束語(yǔ)
沉井分節(jié)制作一次下沉，沉井下沉?xí)r根據(jù)工程地質(zhì)條件采用適當(dāng)?shù)慕档偷叵滤绞剑潜ＷC沉井下沉質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。如果沉井過(guò)程中遇到技術(shù)問(wèn)題，首先要查明并分析產(chǎn)生的原因，認(rèn)真檢測(cè)、評(píng)估其程度，確定有效的預(yù)防與糾偏處理措施。
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