超大沉井及大口徑深井降水應用施工探析

1.工程概況

寧波北區污水處理廠污水主干管工程，全長17.9km,管徑Φ1100~Φ2000，沿線包括兩座污水泵站，本文所描述的工程范圍包括兩個泵站接受井，長度為4342m。鎮駱路泵站是為污水提升而設計建造的，泵房井平面尺寸刃腳部分為24.81m×20m墻體部分為24.51m×19.7m,整個結構高度為18.4m。刃腳部分外墻厚度為1.05m，中間地梁為0.9m，墻體部分外墻厚度為0.75m，中間隔墻部分厚度為0.6m。泵房沉井施工時，整體結構先制作到17.2m，待沉井封底完畢后，再制作剩余的1.2m頂板部分。

2.沉井及大口徑深井降水施工

2.1沉井施工

該泵房沉井采用五次分節澆注，二次下沉。第1節為底梁和刃腳的框架部分，分為五節制作，沉井到位后，進行封底，再進行頂板結構施工。第1次下沉前先制作四節砼結構，砼方量總為1324.83m3，第1次沉井到位后，再重新搭設井內和井外腳手架，制作第五節砼結構，砼方量總為383.87m3。施工流程如下：

首先，做好沉井施工的控制測量工作是首要任務，要布好沉井施工的控制觀測網點，在施工現場水準基點的設置擬設地面明標與地下暗標各一座，基點位置設置在不受施工影響、地基堅實、便于保存的地方。

其后，進行基坑開挖，根據業主提供的坐標，進行測量、放樣，定出沉井四個外角點位置，循環泵房平面形狀為矩形，基坑所有邊，坡均按照1∶1放坡，基坑處砂墊層為滿堂鋪設，再鋪設1.2米砂墊層，采用中粗砂、分段分層振實。

然后，分節制作沉井。

第1步，搭設腳手架。外腳手架豎管須座落在井基礎內的砂墊層之上，內腳手架利用刃腳及地梁框架結構作平臺，防止破壞支架。

第二步，進行模板施工。采用木模板組裝而成與扣件式腳手管配套使用，第1次沉井制作的模板均由刃腳踏面二側的砼墊層支承模板的自重，第二至第五次沉井制作的模板自重均依靠老砼墻身上保留的M1４拉條螺拴抗剪來支承荷載，在澆筑砼之前應對模板進行質量驗收；在砼澆搗完成以后的第二天或第三天后，拆卸木模板和扣件式鋼管；拆除后的模板、鋼管腳手、五金配件，應及時清理，堆放整齊，對彎曲變形的模板要及時處理。

第三步，進行鋼筋施工。沉井鋼筋用吊車垂直吊裝就位，用人工綁扎，豎筋一次到位，水平筋則分段綁扎，與前一節井壁連接處伸出的插筋采用搭接焊接連接方法，接頭錯開四分之一，確保鋼筋位置和保護層的契合，綁扎完成后對鋼筋進行焊接固定，鋼筋焊接工藝和質量驗收按照《鋼筋焊接及驗收規程》(JGJ18-96)的規定執行。

第四步，澆筑混凝土。材質和調配規格采用C30混凝土，抗滲等級S6，水泥采用42.5#普通硅酸鹽水泥；砼選澆筑時用攪拌車運送混凝土，沿沉井周圍進行分布均勻澆灌，可先澆灌沉井井壁部分，然后澆灌底梁和隔墻部分，澆筑時應注意對稱、分層均勻施工，在連續澆灌時，前一節的強度必須達到規定要求才能進行下一節的澆灌，對施工縫處必須振搗密實，并及時進行自然養護。

2.2沉井下沉

沉井下沉前需要做好一系列的準備工作。在靠近沉井的北側的河邊布置取水設備，鋪設取水管路，對安裝好的管路及破土機械進行試運轉；選用3臺TSW50-7級水泵；做好在水力機械法沉井時的泥漿處理，在附近空地設立泥漿池，將泥漿可先排放至泥漿池內，沉淀固結；清理沉井結構上的物件，嵌補好對拉螺栓留下的凹口；在井壁附近的范圍布置大口徑井點管，并保證在沉井下沉時能正常降水；沉井之前在井內外搭設扶梯和平臺，井上布置欄桿照明等輔助設施；在沉井四周外井壁設置四處沉井下沉高程控制點，要求各控制點、基準點穩固可靠，并根據沉井降水的影響的情況隨時進行復測、校正。

準備工作完成后，進行沉井下沉施工。采用排水下沉法，水力機械挖土，沉井分為初沉階段、正常下沉階段和終沉階段3個階段，沉井實施干封底。

在初沉階段，下沉深度在0~3米范圍內，首先鑿除井壁外圈的素砼墊層和鑿除內圈墊層，取出井中砂墊層的黃砂。當沉井四角高差值偏大時，就應該及時糾偏，選擇挖土區域，一般由沉井四角處不均勻對稱地挖土，利用不同的挖土深度，對沉井刃腳標高高的一處多挖土，對刃腳標高小的一處少挖土，調整井內刃腳踏面的土反力分布狀況，使得沉井改變傾斜狀態，逐步過渡到豎直方向下沉。施工完成后，每3天測一次平面位移，每4小時測量一次井四角高差，在初沉的末期至少要全面測報一次。

在正常下沉階段，確定初沉階段末期的各項技術指標良好。沉井下沉時，各格倉內應對稱挖土，均勻下沉，先掏挖每格倉內中央部位的土體，再掏挖底梁及隔墻下土（根據工況需要及時調整，嚴禁施工人員隨意沖泥）。井內各格倉土面高差不得大于1.0米。施工時應隨時觀測下沉情況，若發現傾斜，及時采取糾偏措施，防止出現井內地梁被擱置而刃腳懸空等現象。施工中作好沉井下沉的記錄工作，畫出下沉的s-t曲線圖，為終沉施工提供可靠的數據依據。由于沉井自重大，土質狀況較差，沉井下沉時須特別注意突沉和超沉。

在終沉階段，沉井的進尺到2m，挖土鍋底形狀由“凹”面逐步過渡到“凸”形反鍋底，并且適當放慢取土速度和數量，嚴格按照均勻對稱的原則布置挖土范圍，終沉階段是沉井的關鍵時刻，故一定要加強觀測，測量在階段應每隔不少于1小時，提供一份測量報告，嚴格控制沉井的下沉速率，一旦沉井刃腳踏面標高達到設計要求的標高并上拋15cm后，應立即停止取土，沉井施工到位后，對倉內鍋底用毛石進行回填，并澆注素砼墊層。測量要求每隔8小時觀測一次四角高差。

2.3深井降水施工

深井降水的控制關系到沉井的質量和安全，包括鉆機進場、定位、開孔、下戶口管等一系列流程。首先，在施工前要落實材料和人員，合理安排人財物，專人負責進料，確保井壁管、過濾管（外包尼龍網）、圍填砂、粘土等材料的質量，然后將鉆機移動到位，埋設埋設護孔管，鉆進清孔，再按設計井深事先將井管排列、組合，下管要準確到位，自然落下，稍轉動落到位，不可強力壓下，以免損壞過濾結構，下好井管后，把井管居中固定，填礫沖孔，20分鐘后，上部填優質粘土封孔，再采用活塞洗井方法洗井，確保洗井質量，直至井內出清水，基本不含砂，出水量大，洗井結束后，待水位恢復可按設計下泵，進行抽水試驗，實施一道也是關鍵的工序——大口徑井點降水，在沉井離終沉標高還有1m時，降水設備滿負載降水，為確保連續降水，現場必須具備兩個備用泵。當沉井底板制作結束并達到設計強度后，方可停止降水，現場必須備一臺60KW柴油發電機，防止供電系統故障搶修時停電，保證降水系統正常運行，確保沉井施工安全。

3.工程質量和安全管理

為了優質、高效的完成本工程，質量管理體系實施三級管理。第1級為具體操作班組質量員管理；第二級是項目經理部專職質量員，負責對第1級班組質量員的工作進行檢查，并負責對各道工序的檢查和驗收工作；第三級是由公司工程管理部門人員組成，負責對第二級管理人員實施監督、檢查，并負責內業資料的匯總和歸檔工作。在施工中嚴格執行質量自檢、復檢和質監制度、技術資料審批制度、質量責任制度、實行質量否決權等質量管理制度。

安全管理要落實到崗位，責任到人，管理層要積極制定安全生產工作規劃和安全生產責任制，不斷完善安全生產管理制度，定期分析安全生產情況，對職工進行安全、遵章守紀及勞動保護教育，組織安全生產檢查；技術施工人員要落實各項安全生產規章制度，不違章作業，正確使用勞動防護用品的安全防護設施裝置，注意愛護保養工具設備，參加安全活動，提出改進安全管理，消除事故隱患的建議，認真學習，嚴格執行工種安全操作規程的技術。

4.結語

泵站沉井工程的規模大、周邊土層環境復雜，存在諸多不確定因素，尤其是選擇在軟弱土層沉井在下沉過程中的不均勻下沉和突沉現象很容易發生，因此，做好質量安全工作，控制終沉是泵站沉井施工技術的難點也是重點之一，在施工技術改進中始終是重要課題之一。

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