沉井在污水泵站施工中的技术应用

颜为明 张进 许海岩 谢非 王庆石

摘要：介绍沉井结构设计制作过程和下沉过程中纠偏控制,总结沉井施工技术方法,作为一个典型软弱地基条件下污水泵站沉井工程，对沿海地区同类型工程施工具有一定的参考和借鉴意义。

关键词：软基处理；沉井；制作；下沉；纠偏控制；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

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：

1地质环境及周边环境

污水泵站位于横琴岛环岛北路AK3+180南侧，是珠海市横琴新区市政基础设施BT项目子单位工程。施工场地周边地势空旷，无地下管线，30m范围内无建筑物。淤泥层深厚（达14m），地层按自上而下的顺序依次为素填土（2.5～3.0m,代号①原老路基填筑有较多块石）、淤泥(-3～-16m,代号②)、淤泥混砂(-16～-18m,代号③)、砾质性粘土(-17～-19m，代号④)、花岗岩（-19m以下，代号⑤），地质条件复杂是本工程最为显著的特点，施工难度较大。

施工场地除污水泵站外的附近其他区域地基大部分采用直径400mmCFG桩进行软基处理，设计桩身强度为C15，成正三角形布置，间距1.6 m，桩身穿过淤泥层进入砾质性粘土层或全风化岩层不小于0.5m，桩长约为24m，复合地基承载力为110kpa。经CFG桩对场地进行软基处理，桩顶标高为+2m，上设300mm厚级配砂石褥垫层加双向土工格栅。泵房范围周边采用高压旋喷桩作为施工帷幕，泵房范围内采用承载高压旋喷桩复合处理，复合地基承载力为250kpa。

2 沉井设计与制作

2.2污水泵房沉井结构概述

泵房和格栅间是污水处理厂收集管网工程泵站的主要部分，沉井施工是污水泵站工程的重点和难点。泵房和格栅间是联体沉井结构，沉井平面为矩形，泵房部分尺寸为14.25×12.75m，井壁厚550-800mm。电机房部分尺寸为3.35×12.75m，联体矩形总长为17.6m。沉井顶至刃脚的高度为14.75m。沉井横向有几道隔墙，分成几个小仓,其结构如下图所示：

沉井施工工艺流程如下：垫层基坑开挖→换砂基础砼垫层施工→第一节模板钢筋施工→第一节沉井结构混凝土浇筑及养护(5m)→拆除垫层、挖除砂基并下沉到位→完成第一节后再制作第二(5m)、三节(3.95m)→拆模拆架→浇筑封底砼（或水下浇筑→浇筑底板砼→3.9m深泵房制作。

泵房沉井可分为三次浇筑和三次下沉到位。在沉井制作前按现有的帷幕桩及坑内高压旋喷承压桩和改善土体粉喷搅拌桩后进行开挖，开挖启沉标高为2.0米。当开挖达到设计深度后，在基坑底铺垫中粗砂垫层，厚为500mm，然后开始浇筑C15刃脚底垫层，垫层厚为150mm，对于砂垫层的承载力，在新浇沉井第一节砼时，不允许沉降太多， 取砂垫层承载力165kN/m²,经计算验证砼垫层厚度150mm满足承载力要求。

2.2 砂垫层厚度计算

计算原理：沉井荷重经过砂垫层扩散作用后，传至下卧层面上的应力小于地基土的承载力特征值，取地基土极限承载力p=165kpa，砂垫层扩散角取45°。

沉井荷重G0=156 kN

砼垫层有效承力面积S=（2h＋b）×1=1.1m2

砂垫层厚度H= G0/（2hs＋ 1）（2hs＋ 0.6）=49mm

当hs=0.5m 时，承载力满足要求。

砂垫层是保证沉井在制作过程中的稳定性和不致下沉过大的关键，为避免沉井制作阶段和制作完成后，下沉前出现不均匀沉陷，施工中应注意：砂垫层的材料必须采用颗粒级配良好，质地坚硬的中砂或粗砂，砂中不得含其他杂质，含泥量控制在5%以内；砂垫层厚度0.5m ,在施工过程中，砂垫层应分层铺设，振密。砂垫层干容重1.5~1.6kg/cm2（ 呈中密状态）。

2.3钢筋模板工程

钢筋接头：主筋采用电焊搭接，底板、梁采用闪光对焊;柱主筋采用电渣压力焊焊接,钢筋直径Φ14 以下的可采用绑扎。

墙板模作为模板工程重点，其关系到安全、质量及观感问题。凿毛施工缝面上的混凝土，用高压水清冼。预制Φ14钢拉杆，长度＝墙宽＋500 mm,间距为500mm×500mm板模由侧板（用19mm 厚竹七夹板、或复合模板）、立档、横档、斜撑，斜拉杆等组成，中间拉杆应加焊3×60×60mm的防水环，并在拆模后立即沿螺栓四周凿成30mm 深的凹坑，将螺栓两端割除，再用膨胀水泥砂浆堵实。

2.4砼工程

混凝土浇筑要点：混凝土采用商品混凝土、两台输送泵送料，分层对称施工，混凝土面保持同步均匀上升，以免造成地基不均匀下沉或产生倾斜，同时密切观测沉井沉降，防止井壁产生裂缝；混凝土在浇注12h后即进行浇水养护。施工缝的技术处理：对于施工缝的处理传统做法是留凹凸缝，不仅施工复杂而且防渗效果不理想，常常出现渗漏，而本工程中用3mm钢板止水带环绕施工逢一圈，防渗漏效果更好。

3 沉井下沉施工

沉井各仓内除土须分层、对称、均匀地进行，先中间开始扩展到四周，每层高0.4～0.5m，沿刃脚周围保留0.5～1.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，每2～3m一段向刃脚方向逐层削土，这样沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。

3.1沉井下沉参数计算

（1）相关参数：经石灰搅拌桩处理后的淤泥土单位摩阻力标准值为f=20kpa。计算沉井的下沉稳定系数（按制高13.95m，下沉11.35m）。

（2）第一节沉井下沉完成浇筑时：

井壁自重G1=8200kN，沉井侧壁周长C=51.4m

沉井井壁截面总面积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下沉系数kst计算：

Ft-下沉过程中地下水浮托力（kN）,本工程采

取排水下沉，Ft取值为0

Tf1-井壁总摩阻力，按Tf1＝0.5×（0.7f）×51.4

×5+f×51.4×1.5=1799kN

下沉系数 kst1＝==4.56＞1.05

②下沉稳定系数kst2，验算：

刃脚下地基土极限承载力之和Rb= fb ×S

=59.55×200=11910kN

kst1，＝==0.60＜1.0

计算结果可知kst1，＜1，说明沉井停沉时能够稳定 而不会发生超沉。

（3）第一节沉井下沉完成浇筑时：

第一、二节井壁自重：G2=8200+7433=15633kN