射水法沉井技术在雨污水泵站施工中的应用

郭新月

摘 要：本文结合工程实例，详细介绍了射水法沉井技术在雨污水泵站施工中的应用及施工沉井下沉施工控制要点，可为今后类似相关施工提供参考。

关键词：射水法； 沉井下沉； 控制要点

中图分类号：TU992.25文献标识码：A文章编号：1006-3315（2014）05-178-001

1.工程概况

泵站坐落在天津经济技术开发区西区，位于夏青路以西、北大街以北的市政用地内，为一座集雨水、地道雨水、污水三种功能于一身的三合一泵站，占地面积7044.86平方米。泵站主体结构部分排水泵房基础为沉井施工，建筑面积1584.1平米，其平面为矩形，外壁长43.4m，宽36.5m，地下部分深16.27m。

2.地质、气候条件

（1）地质条件

（2）气象

泵站所在地区面临渤海，属大陆季风性气候，四季分明。地区四季降雨很不均匀，夏季降水量最多，集中在6～9月份，降雨量为441～568mm，占全年降雨量的80～84%。

3.沉井结构

泵站主体结构部分平面为矩形，长43.4m，宽36.5m，地下部分总深16.27m。泵站沉井结构采取预制、排水下沉施工方法，分为三次制作，三次下沉。

第一节浇注，自标高-6.70m浇注至-12.5m，浇注高度5.80m。

第二节浇注，自标高-1.20m浇注至-6.70m，浇注高度5.50m。

第三节浇注，自标高3.77m浇注至-1.20m，浇注高度4.97m。

4.沉井射水法下沉施工

4.1系数计算、验算

4.1.1下沉系数计算

结合本工程《岩土工程勘查报告》，确定沉井在下沉前的稳定状态，不均匀沉陷情况和下沉系数。

规范要求K0值的范围：K0=1.00～1.25

1)沉井下沉段制作总体积(制作高度16.27m)

V=V刃脚+V井壁+V横隔梁+V底梁=6189.424m3

下沉段沉井制作总重量G0：(25—钢筋砼容重)G0=6189.424×25=154735.6KN

沉井下沉起始高程：-1.5m(开挖4m深基坑)；沉井刃脚底面设计高程：-12.5m；沉井下沉深度：11.0m

2)沉井侧面阻力F=43.4*11.0*2+36.5*11.0*2*f0=1757.8×15=12999.8KN

3)刃脚踏面正面阻力R刃=190.1*1.8×224+1.3*34*6*224=136053.12KN

下沉系数K0:K0=G0/(F+R刃) 式中K-下沉系数；

G0-沉井自重及附加荷载(KN),取值为154735.6KN；F---沉井壁与土之间的摩阻力(KN)，取值12999.8KN；

K0=G0/(F+R刃)=154735.6/(12999.8+136053.132)=1.04<1.25

沉井的下沉系数小于规范规定的数值，不会发生沉井出现超沉突沉，故不需采取止沉措施。

4.1.2沉井下沉稳定系数验算。规范规定沉井下沉稳定系数范围为0.8～0.9，沉井下沉座落在3C粉质粘土层上，其极限承载力为224～349KN/m2

沉井制作自重G0=154735.6KN；沉井侧面阻力F=12999.8KN；刃脚正面阻力R1=136053.12KN；底梁正面阻力R2=251.4×224=56313.6KN

下沉稳定系数=154735.6/(12999.8+136053.12+56313.6)=0.753<0.9沉井终沉时处于稳定状态。

4.2射水下沉法施工控制要点

4.2.1取土顺序和泥浆平衡。取土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留土台，最后对称分层冲挖，不断冲空刃脚踏面下的土层。要保证四周对称、均匀射水，平稳下沉为原则。施工时，应使高压水枪冲入井底的泥浆量和渗入的水量与水力吸泥机吸出的泥浆量保持平衡。

4.2.2水力冲、吸泥机控制。水力冲泥机的作用是将土冲成泥浆，使之流向集泥坑，以便用水力吸泥机将这些土块及泥浆排到井外。

水力吸泥机将沉井内所冲成的泥浆排到井外，使沉井下沉。水力吸泥机施工时，每小时压入水量100m3，可吸出泥浆量约为5～10m3，扬泥高度35～40m，喷射速度约为3～4m/s。吸入的泥浆和高压水混合以后所形成的稀释泥浆，在管路内的适当流速应不超过2～3m/s。喷嘴处的高压水流速一般应控制在30～40m/s。

4.2.3水力机械化施工控制。冲泥时，在水力吸泥机的吸泥龙头下方，冲挖出一个直径约为2.0～2.5m的集泥坑。然后用水力冲泥机开拓各个方向通向集泥坑的水沟2～4条，沟的纵向坡度3～5%。即可向四周开挖，为了防止沉井突然下沉，引起很大的偏差，以及减少井外土的拢动坍塌等情况，可在沉井四周刃脚旁保留宽0.5～1.0m的土堤。

（2）对于多孔（格）沉井的施工，亦可参照上述顺序进行开挖，各井孔之间，在沉井偏斜不大时，应力争同时冲挖。如果沉井偏斜较大时，井孔之间的开挖情况应根据偏斜情况加以调整。

为防止沉井下沉过程中产生较大的偏斜,应根据土质情况、入土深度等,控制井内除土深度。下沉中随时注意土层变化情况,分析和检验土体应力与沉井重量关系,控制其冲土部位及抽泥量,使沉井均匀平稳地下沉。在下沉过程中,经常测量底面标高、下沉量、倾斜和位移,随时注意纠正沉井的偏斜,并观察沉井周围地面塌陷和开裂情况。沉井下沉到设计标高以上2m左右时,控制井内出泥量,注意调平沉井,避免沉井发生突然大量下沉或大的偏斜,造成难以按标准下沉至设计标高。当沉井下沉到设计标高时,刃脚下的土不允许掏空。

4.2.4纠偏。射水过程必须保证统一指挥、统一速度、统一深度、统一方向。纠偏时不能一侧超挖纠偏，应与相邻的两侧同时进行，一次纠偏不要过大，让沉井在下沉过程中缓慢校正。

4.2.5沉井封底。沉井下沉至设计标高时,立即连续进行沉降观测,如8小时沉降量不大于10mm，方可封底。

5.结语

本工程沉井施工完毕后，各项指标均满足设计及规范要求，射水法在沉井下沉施工工程中的成功应用，无论在施工安全、质量，还是进度方面均取得了良好的效果，具有较好的推广应用价值。