武汉市汉阳市政建设集团公司
摘要：结合某地区污水改造泵站工程实例，对沉井工程降排水施工和地基土加固进行介绍，采用小分节、多次下沉的施工方案，满足软弱地层条件下沉井施工需要。采用方钢搭设沉井接高施工平台，较好地解决了沉井内壁脚手架和模板施工难的困扰，对同类工程具有一定的借鉴意义。
关键词：沉井；分节；下沉；封底
引言
沉井工程是一种特殊的深基坑施工方法。首先，沉井施工作业面小，不受场地限制；其次，相较于放坡明挖施工，虽然工程周期延长，施工难度加大，但挖除土方量少，沉井井壁又可以有效挡土，施工中无需设置额外支护，对周围的土体扰动小。一般沉井工程会配合水泥搅拌桩止水帷幕，来保障周边建构筑物的安全。鉴于沉井基础稳定性好，承载作用显著，在如桥梁墩台基础、地下泵房、矿用竖井等深基础工程中应用越来越广泛。
本文以某污水泵站工程沉井施工为依据，论述两相邻沉井施工的施工方法，采用小分节、多次下沉的施工方案，为软弱地质情况下沉井下沉提供思路。
1 工程概况
1.1 工程简介
根据地区污水量预测与计算，确定泵站设计规模为1.5m3/s，占地面积1986m2。场地地貌属于汉江一级阶地，泵区西侧为机场河明渠和现状道路，南侧为在建住宅小区。工程设计范围内主要构筑物有格栅间、泵房、阀门井、流量计井、管理房等。其中起污水清理和提升功能的格栅间和泵房，由于两者深度较大，均采用沉井施工。
泵房沉井顶面标高为21.000m（绝对标高，下同），刃脚底标高为5.450m。其规格为长15.5m，宽11m，深13.3m，刃脚高度为2.25m，井壁厚1m。格栅间沉井顶面标高为21.000m，刃脚底标高为8.100m。其规格为长16.2m，宽5m，深10.7m，刃脚高度2.2m，井壁厚0.7m。格栅间与泵房两者相距5m，由D1020污水管道连通。
泵房沉井有一面厚0.5m中隔墙与井壁同时浇筑下沉，平面尺寸见图1。格栅间沉井有两面厚0.4m中隔墙与井壁同时浇筑下沉，平面尺寸见图2。
由土层分布情况可知，本场地地质较差，作为地基承载层的（4）淤泥质粉质粘土强度较低，应进行加固处理。
1.3 水文简况
场地内地下水主要有两层：一层为赋存于素填土中的上层滞水，其水位、水量随季节变化，主要受大气降水，生活排放水渗透补给；二层为赋存于下部砂层中的孔隙承压力水，水位和水量较为稳定。勘察期间测得上层滞水稳定水位埋深为1.00～4.00米，水位标高为17.80～21.20米。根据武汉地区经验，承压水位标高为18.00～20.00米，年变幅为3～4米。
本场地附近无污染源，结合区域地质资料分析，地下水对混凝土结构及混凝土中的钢筋具微腐蚀性，场地土对建筑材料具微腐蚀性。
2 沉井降水及支撑防护体系
2.1 沉井降水设计
沉井下沉前，根据岩土工程勘察报告，拟建工程场地赋存承压水。当地下水位较高时，基坑开挖易产生坑底突涌。为保证沉井排水下沉和干封底，在泵房与格栅间周边共布置6口降水井，1口观测井，并在沉井底部设有集水坑，保证沉井内外排水干作业。
2.1.1 井外降水设置
管井孔径为550mm，钢管管径250mm，管井长度为26m，滤水管有效长度6m，单井出水量不小于20m3/h。填砾采用不规则瓜子片，不含岩粉和泥，填至相应标高后方可采用粘土球填至地面。降水时要求地下水位降至基坑底面1m以下，满足基坑开挖与基础施工要求。
2.1.2 辅助降水措施
1）土方开挖期间，如沉井内潜水在短时间内不能完全通过降水井降低，发生局部大量透水时，可采用明排法导水，即在含水区域挖坑（坑大小根据水量和现场情况而定），下入滤管，管外填充级配砂石，管内下泵抽水。
2）沉井沉至设计标高后，在槽内挖设排水盲沟和集水坑，集水坑内下滤管，滤管四周及排水沟内填满碎石滤料。将边坡渗水、雨水等引入集水坑后用水泵抽走，排水盲沟坡度不少于1%。
3）在沉井顶部散水上砌一道挡水墙，以防雨水、坑外积水流入坑内；散水周边设置排水沟；基坑周边场地及时进行硬化处理。
2.2 高压旋喷桩止水帷幕
由于格栅间和泵房采用整板基础，埋深大，基础位于淤泥质粉质粘土层。为保证沉井顺利施工，本工程采用高压旋喷桩对泵房和格栅间沉井土体进行加固。
泵房刃脚下为一排Ф600旋喷桩，需确保桩底进入粉土层或粗砂层不小于1000mm，刃脚标高以上为空桩，实桩桩长4.92m，桩中心间距为1000mm；沉井结构边线200mm外为Ф600@450旋喷桩，确保桩顶标高在淤泥质粘土以上500mm，实桩桩长12.18m。
格栅间沉井结构边线200mm外为Ф600@450旋喷桩，桩顶标高确保在淤泥质粘土以上500mm，桩顶标高以上为空桩，实桩桩长8m。
3 沉井制作及下沉施工工艺
3.1 沉井制作高度
为降低沉井施工难度和下沉时发生倾斜机率，沉井一般采用分节制作、分节下沉方法。沉井分节制作的高度，应保证其稳定性并能使其顺利下沉。根据本工程的特点与设计要求，沉井每次下沉高度定为3m，泵房沉井分5次制作4次下沉，格栅间沉井分4次制作3次下沉。采用流水作业，泵房沉井与格栅间沉井下沉交替进行，综合利用井壁混凝土养护的时间，有利于缩短工期。
3.2 刃脚支设形式
根据本工程的地质情况及施工条件分析，沉井的刃脚支设形式采用垫架法。采用垫架法时，先在刃脚处铺设砂垫层50cm，再在其上铺设垫木和垫架。模板加固木枋规格选用10mm×5mm，间距0.25m。垫木采用1.5m×0.2m×0.2m的方木。垫架的数量根据第一节沉井的重量和砂垫层的容许承载力计算确定，泵房沉井垫木间距为0.5m，数量为98根；格栅间沉井垫木间距为0.7m，数量为57根。垫架应沿刃脚对称铺设，布置形式见图4。
3.3 沉井下沉方法与技术措施
3.3.1沉井下沉的作业顺序
下沉准备工作→设置取土机械设备→挖土下沉→井内外排水、降水→边下沉边观测→纠偏措施→沉至设计标高→核对标高、观测沉降稳定情况→井底设碎石盲沟、集水坑→井内封底垫层→底板防水处理→底板钢筋施工与隐蔽工程验收→底板混凝土浇筑→井内结构施工→上部建筑及辅助设施→回填土。
1）下沉准备
下沉前首先将预留孔洞木模板拆除，然后砌一砖厚标准砖将洞口封塞，防止泥土流入工作井内。
用水准仪将下沉标高标注在沉井外侧的四个基准点，以便随时掌握沉井的下沉变化情况。
抽离枕木必须由中间往两侧对称、同步进行。沉井下沉时根据设计要求井壁砼强度必须达到100％。
2）井内挖土和土方吊运方法
沉井内的分层挖土和土方吊运采用人工和机械相配合的方法。根据本工程的沉井施工特点，采用一台30T的吊车负责提升井内土方吊运至地面装车外运。泵房两个井孔空间较大，可增配一台小型（0.25m3）液压反铲挖掘机和人工配合开挖，格栅间以人工开挖为主。采用流水循环作业，合理运用汽车吊出土。井内靠周边的土方以人工开挖、扦铲为主，以此严格控制每层土的开挖厚度，防止超挖。
3）沉井下沉
沉井下沉采用排水下沉，沉井内设排水坑，边挖边用水泵抽水。根据土质情况，采用碗形挖土自重破土方式。在井内挖掘，从中间开始挖向四周，均匀对称地进行，使沉井能均匀竖直下沉，每层挖土厚度为0.5m，在刃脚处留1.0m宽土台，人工逐层切削，每人负责2～3m。切削方法是按分层顺序逐渐往刃脚方向削薄土层，每次削5-15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使沉井均匀平衡下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理，并且保持沉井中心与刃脚处的土台高差在0.5m左右。
沉井下沉时，由专人负责监挖，做到边沉边观测，随时掌握下沉速度，防止沉井倾斜或超沉，挖土从中心向周围对称挖土，以保证沉井均匀下沉，当下沉至设计标高还有1.5m时，要放慢挖土速度，当下沉至设计标高还有1.0m时，要停止人工下沉，让沉井由于自重而下沉，最后根据下沉具体情况分析计算出挖土深度，继续慢慢地进行人工挖土，以防超沉。
3.4 施工平台及脚手架搭设
1）施工平台搭设
由于沉井采用小分节、多次下沉的施工方案，为简化沉井内侧脚手架搭设，方便内壁模板架设，根据井孔长宽，选用100×80可伸缩方钢，厚7mm，沿着井壁和中隔墙预埋的套筒按60cm间距铺设，再在其上满铺模板作为施工平台。其优点是沉井内外壁仅需搭设3m脚手架，可有效缩短工期，节约成本，更无需担心沉井突沉引发内壁模板松动。
2）脚手架的搭设参数
沉井内外采用双排落地脚手架，其搭设尺寸为：立杆的纵距为1.06米，立杆的横距为1.1米，立杆的步距为0.6米；沉井内外脚手架搭设均为高度为2.7m，立杆计算采用单立管；内排架距离壁板长度为0.35米；大横杆在下，搭接在大横杆上的小横杆根数为2；采用的钢管类型为Φ48×3.5；横杆与立杆连接方式为单扣件；扣件抗滑承载力系数为0.80。
4 结语
本工程作为改善一方水土的水务改造工程，汇聚地区污水、提升至污水处理厂综合处理，是雨水、污水分流的重要节点。鉴于场区地质条件较差，采用沉井基础小分节、多次下沉的施工方案，结合轻型井点降水和高压旋喷桩加固土层，极大的满足了沉井施工的需要。施工平台的搭设，较好地解决了沉井内壁脚手架和模板施工难的困扰，对同类工程具有一定的借鉴意义。
参考文献：
[1] 给水排水构筑物工程施工及验收规范，GB50141-2008.
[2] 周申一，张立荣，杨仁杰.沉井沉箱施工技术[M],人民交通出版社,2005-10-01.
[3] 江正荣.建筑施工计算手册[M],中国建筑工业出版社,2001.7.
[4] 昝军宏，饶斌.沉井基础降排水下沉施工技术应用[J],建筑与工程,2012.
[5] 陈平，史志利.泵站沉井刃脚结构形式设计的探讨[J]，中国给水排水，2013(24).
论文作者:肖三秀,张裕
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/30
标签：沉井论文; 标高论文; 泵房论文; 格栅论文; 井壁论文; 工程论文; 脚手架论文; 《防护工程》2017年第14期论文;