结合工程实例论泵房沉井施工

胡庆

【摘要】本文是作者结合多年的工作经验，以及具体工程实例，针对在软土地基上修建泵房的沉井施工技术做出了相关的阐述，并提出技术难点，以及解决措施，可供同行参考。

【关键词】工程实例；沉井施工；

1 工程概况

该工程位于沿海城市某开发区内，地处开发区内河流西边，距离河堤50m，地下静止水位埋深3.2m。其中提升泵房分上下两层的结构，上部为排架厂房，下部为9.2m×14m的方形沉井，沉井深度为13m，其内部设置中隔墙、框架梁及楼板。沉井混凝土强度等级为C30，抗渗透等级为S6，抗冻标准为D150。沉井利用自重下沉。

2 施工方案的选择

因地质较软，地下水位高，沉井刃脚处于第二层土体为高流塑性淤泥层，此为软弱地基，故施工中采取了以下措施。（图1）为施工现场平面布置图，（图2）为局部立面图。

图l施工现场平面布置图 图2 施工现场局部立面图

（1）水泥深层搅拌桩地基处理

在流塑状淤泥中做沉井下沉，极易产生突沉、偏沉滑移，井内涌水、涌泥和超沉不止，根据设计意图，在沉井内部预打水泥土搅拌桩打桩进行加固处理，因上部土方要挖除，所以只对下部土进行处理。沿沉井位置设置水泥深层搅拌桩，搅拌桩桩径0.6m，桩总长20m，搅拌机注水空钻进入地底8m后，掺入水泥，水泥掺量为被加固土体重量的15%。通过搅拌机在地基深部使水泥与湿土充分拌合，凝结成桩体，连续施工，此次地基处理共打桩162根，28d抗压强度可达800～1000kPa，满足沉井施工要求，可以有效防止超沉，为沉井封底后泵房的稳定提供了保障。

（2）水泥深层搅拌桩连续墙控制下沉

①导向和防止突沉、涌土

根据初步设计构想，在井壁密度范围内、刃脚之下，预打水泥深层搅拌桩是防止沉井突沉、沉降速度过快和涌土的综合性措施，

②控制沉井下沉的设计深度

沉井下沉至设计标高，刃脚底面之下土层仍为淤泥时，由下沉系数可知，淤泥土承载能力远远不够，将会下沉不止，现采取刃脚下预打水泥搅拌桩地下连续墙，能够使沉井刃脚底面下沉至设计标高时，落在水泥搅拌桩地下连续墙的桩顶面上，解决了控制沉井下沉深度问题。当需要沉井下沉时，只需凿除桩头，沉井可凭自重克服土体的摩擦力和支撑力而下沉，一旦刃脚实至桩头即可止沉。

（3）刃脚垫木铺设

第一层土地基承载力[σ]=120kPa，综合考虑l期钢筋混凝土沉井的预制重量、模板和脚手架重量、上部施工人员及机具重量、振捣荷载、混凝土倾倒冲击力等因素，计算出最不利荷载组合G，利用公式S≥G/[σ]计算承压面积。采用铁路专用轨枕，折算成单边铺设枕木根数N，枕木下铺设100mm厚碎石找平层，垫木面应保持在同一水平面上。

3沉井的施工

3.1沉井的制作

沉井制作时应注意以下几个方面：①在混凝土中掺加TL型高效早强减水剂及IC-2型钢筋阻锈剂。严格控制混凝土的水灰比，采用混凝土输送泵输送，通过导管浇注，振捣密实。②模板采用组合钢模板，在墙壁对拉螺栓处加设50mm×60mm的木条，竖向每900mm设一道，模板外侧用两根Φ50mm钢管作为横楞及竖楞。内外架立双排脚手架，以保证模板的强度、刚度及稳定性。③预埋件及套管要求准确就位，并与井壁筋焊牢，中心最大偏差应小于1cm。④模板间采用Φ16mm的拉杆，中间设止水片，拆模后凿掉拉杆露出混凝土表面的部分并在局部剔除表面混凝土厚2cm，用膨胀水泥抹平，施工缝采用企口缝的型式。⑤预留3组混凝土试件，通过试压确认混凝土达到设计强度的100%后方可下沉。

3.2沉并的下沉

（1）施工准备

①井壁外画观测标志，在沉井四角设水准观测点，观测下沉量及平衡情况；在中轴线处设垂直线，观测沉井位移及平衡。

②运土设备的安装。在北侧井口架设3道工宇钢横梁，铺设人行步板，加工2组提升架，取土手推车自井底提升至井顶后由人工将土倒入沉井外侧的滑槽，滑至机动翻斗车内，运至弃土场。

（2）取土下沉

①抽去垫木

原则：先抽一般垫木，再抽定位垫木，定位点为每边距端头0.15L（L为沉井边长）处，每15根垫木为一组。

方法：由专人指挥，分区依次对称、同步地进行。将垫木底土挖去，使垫木下空，抽除垫木，每抽出3根随即用大砂砾回填夯实，定位垫木视情况对称抽除，被压断的枕木待取土下沉时逐一取出。

② 挖土下沉

采用人工台阶式挖土、利用自重下沉。挖土从提升架处开始挖向四周、均衡对称地进行，每层挖土厚度50cm，边挖边运，在刃脚处留1.0m宽土台用人工逐层切削。每人负责2～3m，沿刃脚方向均匀、对称、同步进行。每次削5～15cm，当地垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下下沉，刃脚上部土方必须边挖边清理。当地垅削至刃脚，沉井不沉或下沉不均衡时，则可按平面布置分段的次序逐段对称地将刃脚下的土挖空，并挖出刃脚5～10cm，随即用碎石回填夯实，待全部挖空回填后，再分层取走碎石，使沉井均匀下沉。下沉初期，应保持缓慢均匀，每次下沉深度为30cm，待刃脚切入土体2.0m 后，每次下沉70～80cm，直至设计标高，平均每天下沉深度1.5m。

（3）测量控制

抽除垫木前，在井外壁測设井壁轴线，标出墨线用以观测轴线的偏移。在墨线上用红铅油标出设计标高线，每50cm为一刻划，用以观测倾斜及下沉量。在井内壁十字中轴线处，由井口吊设四个垂球，标出墨线，在下部划出标尺，每1cm为一分划，以便井内取土指挥人员观察垂直度， 当垂直球偏离墨线5cm 时，立即纠正。每班观测两次，做好记录，发现倾斜、位移、扭转时随时纠偏。当沉井刃脚沉至距设计标高2m时，对下沉与挖土情况要加强观测。

3.3封底

当沉井刃脚沉至封底标高，并在8h内自然下沉量不超过10mm时即可进行封底。沉井刃脚处在易液化的土层中。一经扰动容易形成橡皮泥。封底时，抛填一层片石，然后用混渣作为找平层，上部分层夯填土石屑至垫层底标高。在沉井中央设置1～2个集水井，自刃脚向集水井设置放射状盲沟，使井底水汇集到集水井中，用污水泵排出。待底板混凝土强度达到70% 后，进行封堵。将井内水抽干后灌入C30早强混凝土，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板持平。垫层浇注应均匀、对称地进行，待强度达到30%后，进行底板混凝土的施工，浇注应先沿四周尔后向中央分层进行，捣固密实，并加强养护。

4 结语

在距海河近、地下水位高的情况下，挖土下沉沉井如此顺利，在诸多措施中由搅拌桩地基处理和搅拌桩连续墙控制下沉起着关键性的作用，防止了流砂、突沉和涌土的发生；对于平面尺寸较大的沉井，在井内增加1～2个降水井起到降水效果，同时可替代封底集水井，待沉井封底时，采用封集水井的办法封死降水井。设计方案中沉井施工考虑了现场地基承载情况分为二次浇注、一次下沉，在条件允许时是保证了施工，提高了工效，经济效益可观。

参考文献：【1】北京市政设计研究总院，给排水设计手册【S】2004