肖江 梁莉莉
葛洲坝水务温岭有限公司 317500
摘要：在深厚淤泥质土层中进行粗格栅提升泵站沉井施工，其土质强度低，灵敏度高，自稳能力极差，易产生塌方，沉井下沉容易失稳、突沉。文中结合385座小沉井及4座泵站中型沉井施工案例，重点对粗格栅提升泵房的沉井制作、下沉控制、应急措施进行探讨。
关键词：沉井、验算、制作、下沉、控制、纠偏
一、工程概况
工程位于浙江省温岭大溪、泽国两镇市境内，该工程包含牧屿污水处理厂一期提标改造和二期扩建及大溪40KM管网及泵站三个单位工程。本工程涉及方形、圆形两类沉井，其中方形沉井大型沉井1座，中小型沉井268座，圆形沉井2座。大型沉井为二期扩建粗格栅及提升泵房工程，承重结构为钢筋混凝土结构，沉井尺寸为21.3×14.8m，总深度为13.8m。
二、地质概况
粗格栅及提升泵房工程沉井处于②粘土（灰黄色、软-软可塑、切面光滑、稍具光泽、无摇震反应，局部见少量铁锰质斑点，韧性及干强度高。局部缺失，层顶标高0.97~2.28m，层厚0.60~2.40m）及③淤泥层（灰色、流塑、切面光滑、稍具光泽、无摇震反应，见少量云母及贝壳碎屑，韧性及干强度及承载力低。全场分布，层顶标高-0.43~1.59m，层厚19.50~25.60m）。因含水量大，透水性差，强度低，灵敏度高，开挖后自稳能力差，因此沉井制作时需考虑对地基进行处理，保证沉井的稳定性。
三、沉井的施工工序
本工程粗格栅及提升泵房±0.00以下为钢筋混凝土水池，粗格栅沉井尺寸为21.3×14.8×10.3m，外池壁厚度为1.2m，中间隔墙厚度为0.8m，外壁及中间隔墙刃脚宽度均为0.6m。总高度为13.8m，其中-13.8~-3.50m高程采用沉井结构施工，-3.50~±0.00高程待沉井施工完成后浇筑。
1.基础施工
首先进行第一次基坑开挖，采用人工+机械配合开挖，开挖至标高上20cm 时采用人工开挖，防止扰乱老土。开挖至低于设计标高后铺设0.70米砂垫层，分三次铺设，第一次铺设25cm，第二次25cm，第二次20cm，并分层夯实，砂垫层完成后方可进行底节沉井制作。
2.沉井制作与下沉
沉井分节制作与下沉的方法是：第一段刃脚向上3.9米，第二段为6.4米。第一段制作完成达到设计强度100%后，进行下沉，下沉至-2.5m高程后，进行第二段沉井制作，达到设计强度后，下沉至设计底标高；观测沉降量满足规范要求后，进行封底施工，最后进行图纸中后浇部分施工至±0.00高程。上部框架结构施工待下部结构施工完成进行。
（1）刃脚支设形式
沉井下部为刃脚（如图所示），其支设方法取决于沉井的重量、施工荷载和地基承载力。
先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺设素混凝土垫层。素混凝土垫层采用C20。素混凝土垫层厚度根据第一节沉井的重量和砂垫层的容许承载力计算确定。
（2）刃脚素混凝土垫层厚度测算
为了沉井不产生过量沉降，由沉井刃角脚下的混凝土垫层及砂垫层支承，因此：G外=323.86×25/67.4=120.13kN/m； G隔=49.2×25/12.4=99.2kN/m；
外池壁混凝土垫层厚度计算：
混凝土垫层：L=b+n+2b1=0.6+0.8+2*0.6=2.6m（b1为施工安全宽度及施工需要宽度，一般为0.6~0.8m，本工程取0.6m）。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经计算，外池壁垫层厚度为h=0.2m，垫层宽度L=2.6m。
隔墙混凝土垫层厚度计算：
混凝土垫层：L=b+n+2b1=0.6+2*0.3+2*0.6=2.4m（b1为施工安全宽度及施工需要宽度，一般为0.6~0.8m，本工程取0.6m）。经计算，隔墙垫层厚度为h=0.2m，垫层宽度L=2.4m。
（3）沉井下沉验算
沉井下沉时，必须克服井壁与土间的摩阻力和地层对刃脚的反力，其比值称为下沉系数K，一般应不小于1.15~1.25。井壁与土层间的摩阻力计算，通常的方法是：假定摩阻力随土深而加大，并且在5m深时达到最大值，5m以下时保持常值。
第一节沉井下沉系数验算：K1 = 8953.92/【72.2×3.9/2×15】= 4.24；第二节沉井下沉系数验算：K2 = 22899.84/【72.2×[（10.3-5）+2.5）]×15】= 2.71，均满足下沉要求。
（4）下沉到位、封底技术
当沉井沉到设计标高，经 2～3 天，下沉已稳定，下沉量在 8h 内累计不大于10mm 时，经即可进行沉井封底。沉井封底采用排水封底，沉井封底质量要求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实，分两步进行。浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚 30cm，并捣固密实。混凝土养护期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待泵池主体土建工程完工后方可封堵严密。方法是在抽除井水后，立即向滤水井管中灌入 C30 早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平行。
三、常见问题及处理措施
1.下沉困难
原因可能是井壁与四周土质间摩阻力过大，沉井自重不够、下沉系数过小或遇到孤石、树根等障碍物。
处理措施：为了减少井外壁与涂层之间摩阻力，沉到一定深度后，在沉井四周设置土坝，分层夯实，采取边下沉边充填膨润土泥浆，确保泥浆不低于地面。
2.下沉过快
沉井下沉速度超过挖土速度，出现（突沉、涌土等）异常情况，原因可能遇到淤泥软土层，土的抗压强度变化较大，出现突沉、涌土等问题。
处理措施：根据前期地勘资料充分了解沉井深度范围内的地质情况，针对淤泥软土地基部分采用水泥搅拌桩进行处理，一是井壁底部水泥搅拌桩配比适当提高水泥浆配比以提高井底承载力。二是井壁底部上方部分采用空桩或水泥浆配比相对较低搅拌桩避免下沉摩阻力过大。三是对井壁四周距离井壁0.3-0.8m进行水泥搅拌桩处理，避免下沉开挖过程中四周泥土通过井底向境内涌土或减少涌土涌水量，以确保下沉安全施工。四是对设计沉井底高程至井底高程以下2m范围采取高压旋喷灌浆处理，防止地下水位上升来了涌土及翻泥现象；
沉井产生倾斜
当沉一侧发生突沉、下沉过快导致沉井井体产生倾斜等问题
处理措施：采取有效的纠偏措施，使沉井的平面位置尽快回到设计的同一高程，需要采取行之有效措施，一是察看井底挖土情况，及时调整不对称挖土，暂定挖土过快一侧挖土作业，集中于较慢一侧挖土，以达到井底各侧挖土进展保持一致。二是沉井下沉中加强降水，防止涌土、涌砂现象发生，温岭地下水位较高，淤泥等软土层宜采取排水下沉（深井）,深度宜在刃脚下1.8m左右。
四、结束语
沉井在施工在沿海地区淤泥等软土地区管网及泵站工程应用比较多，本文根据浙江省台州地区地质特点及工况条件，探讨了深厚淤泥质土层中提升泵站沉井施工方法及沉井施工过程中常见问题及处理措施。
参考文献
[1]《建筑施工计算手册》中国建筑工业出版社；
[2]《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2015；[3]《给水排水构筑物施工及验收规范》GB50141-2008；[4]《水电水利工程沉井施工技术规程》DL/T5702-2014；[5]《地下防水工程质量验收规范》GB50208-2012。
论文作者:肖江,梁莉莉
论文发表刊物:《防护工程》2018年第12期
论文发表时间:2018/10/23
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