沉井在污水泵站施工中的技術應用

顏為明 張進 許海巖 謝非 王慶石

摘要：介紹沉井結構設計制作過程和下沉過程中糾偏控制,總結沉井施工技術方法,作為一個典型軟弱地基條件下污水泵站沉井工程，對沿海地區同類型工程施工具有一定的參考和借鑒意義。

關鍵詞：軟基處理；沉井；制作；下沉；糾偏控制；封底

Abstract：Introduction of open caisson structure design and control of sinking deviation. Sum up the skills of open caisson construction. As a typical sewage pumping station in the soft foundation, this construction can offer some reference information for similar construction works in coastal regions.

Keywords：soft foundation treatment, open caisson, construct, sink, deviation control, cap end

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：

1地質環境及周邊環境

污水泵站位于橫琴島環島北路AK3+180南側，是珠海市橫琴新區市政基礎設施BT項目子單位工程。施工場地周邊地勢空曠，無地下管線，30m范圍內無建筑物。淤泥層深厚（達14m），地層按自上而下的順序依次為素填土（2.5～3.0m,代號①原老路基填筑有較多塊石）、淤泥(-3～-16m,代號②)、淤泥混砂(-16～-18m,代號③)、礫質性粘土(-17～-19m，代號④)、花崗巖（-19m以下，代號⑤），地質條件復雜是本工程最為顯著的特點，施工難度較大。

施工場地除污水泵站外的附近其他區域地基大部分采用直徑400mmCFG樁進行軟基處理，設計樁身強度為C15，成正三角形布置，間距1.6 m，樁身穿過淤泥層進入礫質性粘土層或全風化巖層不小于0.5m，樁長約為24m，復合地基承載力為110kpa。經CFG樁對場地進行軟基處理，樁頂標高為+2m，上設300mm厚級配砂石褥墊層加雙向土工格柵。泵房范圍周邊采用高壓旋噴樁作為施工帷幕，泵房范圍內采用承載高壓旋噴樁復合處理，復合地基承載力為250kpa。

2 沉井設計與制作

2.2污水泵房沉井結構概述

泵房和格柵間是污水處理廠收集管網工程泵站的主要部分，沉井施工是污水泵站工程的重點和難點。泵房和格柵間是聯體沉井結構，沉井平面為矩形，泵房部分尺寸為14.25×12.75m，井壁厚550-800mm。電機房部分尺寸為3.35×12.75m，聯體矩形總長為17.6m。沉井頂至刃腳的高度為14.75m。沉井橫向有幾道隔墻，分成幾個小倉,其結構如下圖所示：

沉井施工工藝流程如下：墊層基坑開挖→換砂基礎砼墊層施工→第一節模板鋼筋施工→第一節沉井結構混凝土澆筑及養護(5m)→拆除墊層、挖除砂基并下沉到位→完成第一節后再制作第二(5m)、三節(3.95m)→拆模拆架→澆筑封底砼（或水下澆筑→澆筑底板砼→3.9m深泵房制作。

泵房沉井可分為三次澆筑和三次下沉到位。在沉井制作前按現有的帷幕樁及坑內高壓旋噴承壓樁和改善土體粉噴攪拌樁后進行開挖，開挖啟沉標高為2.0米。當開挖達到設計深度后，在基坑底鋪墊中粗砂墊層，厚為500mm，然后開始澆筑C15刃腳底墊層，墊層厚為150mm，對于砂墊層的承載力，在新澆沉井第一節砼時，不允許沉降太多， 取砂墊層承載力165kN/m2,經計算驗證砼墊層厚度150mm滿足承載力要求。

2.2 砂墊層厚度計算

計算原理：沉井荷重經過砂墊層擴散作用后，傳至下臥層面上的應力小于地基土的承載力特征值，取地基土極限承載力p=165kpa，砂墊層擴散角取45°。

沉井荷重G0=156 kN

砼墊層有效承力面積S=（2h＋b）×1=1.1m2

砂墊層厚度H= G0/（2hs＋ 1）（2hs＋ 0.6）=49mm

當hs=0.5m 時，承載力滿足要求。

砂墊層是保證沉井在制作過程中的穩定性和不致下沉過大的關鍵，為避免沉井制作階段和制作完成后，下沉前出現不均勻沉陷，施工中應注意：砂墊層的材料必須采用顆粒級配良好，質地堅硬的中砂或粗砂，砂中不得含其他雜質，含泥量控制在5%以內；砂墊層厚度0.5m ,在施工過程中，砂墊層應分層鋪設，振密。砂墊層干容重1.5~1.6kg/cm2（ 呈中密狀態）。

2.3鋼筋模板工程

鋼筋接頭：主筋采用電焊搭接，底板、梁采用閃光對焊;柱主筋采用電渣壓力焊焊接,鋼筋直徑Φ14 以下的可采用綁扎。

墻板模作為模板工程重點，其關系到安全、質量及觀感問題。鑿毛施工縫面上的混凝土，用高壓水清冼。預制Φ14鋼拉桿，長度＝墻寬＋500 mm,間距為500mm×500mm板模由側板（用19mm 厚竹七夾板、或復合模板）、立檔、橫檔、斜撐，斜拉桿等組成，中間拉桿應加焊3×60×60mm的防水環，并在拆模后立即沿螺栓四周鑿成30mm 深的凹坑，將螺栓兩端割除，再用膨脹水泥砂漿堵實。

2.4砼工程

混凝土澆筑要點：混凝土采用商品混凝土、兩臺輸送泵送料，分層對稱施工，混凝土面保持同步均勻上升，以免造成地基不均勻下沉或產生傾斜，同時密切觀測沉井沉降，防止井壁產生裂縫；混凝土在澆注12h后即進行澆水養護。施工縫的技術處理：對于施工縫的處理傳統做法是留凹凸縫，不僅施工復雜而且防滲效果不理想，常常出現滲漏，而本工程中用3mm鋼板止水帶環繞施工逢一圈，防滲漏效果更好。

3 沉井下沉施工

沉井各倉內除土須分層、對稱、均勻地進行，先中間開始擴展到四周，每層高0.4～0.5m，沿刃腳周圍保留0.5～1.5m寬的土堤，然后沿沉井壁，每2～3m一段向刃腳方向逐層削土，這樣沉井便在自重作用下均勻垂直擠土下沉，使不產生過大傾斜。

3.1沉井下沉參數計算

（1）相關參數：經石灰攪拌樁處理后的淤泥土單位摩阻力標準值為f=20kpa。計算沉井的下沉穩定系數（按制高13.95m，下沉11.35m）。

（2）第一節沉井下沉完成澆筑時：

井壁自重G1=8200kN，沉井側壁周長C=51.4m

沉井井壁截面總面積S=59.55m2，fb,=140×2=280kN

Rb= fb ,×S=280×59.55=16674kN

即Rb＞G1反土力大于沉井自重。

①下沉系數kst計算：

Ft-下沉過程中地下水浮托力（kN）,本工程采

取排水下沉，Ft取值為0

Tf1-井壁總摩阻力，按Tf1＝0.5×（0.7f）×51.4

×5+f×51.4×1.5=1799kN

下沉系數 kst1＝==4.56＞1.05

②下沉穩定系數kst2，驗算：

刃腳下地基土極限承載力之和Rb= fb ×S

=59.55×200=11910kN

kst1，＝==0.60＜1.0

計算結果可知kst1，＜1，說明沉井停沉時能夠穩定 而不會發生超沉。

（3）第一節沉井下沉完成澆筑時：

第一、二節井壁自重：G2=8200+7433=15633kN