上海建浩工程顾问有限公司 200030
摘要：庙彭排水系统工程泵站下部结构属于大型沉井，根据设计要求采用不排水下沉。本工程中采用的不排水法下沉，水下封底，水冲法进行沉井下沉，有着经济、快捷、可靠的优点，可供同类工程参考。
关键词：市政工程；施工阶段；
1工程概况及水文地质条件
拟建庙彭排水系统工程新建雨水泵站一座，占地面积4800m2。拟建场地较为平坦，场区地貌类型属于滨海平原地貌类型。庙彭排水系统服务面积约251万平方米。泵站设计规模241.92万吨/天、污水截流量1600立方米/日。新建泵房（含污水截流设施、除臭设施）、变配电间及管理用房，配置8台雨水抽芯式轴流泵、2台污水潜水离心泵，同步实施电气、仪表、监控、检修、场内道路、绿化等配套设施。新建雨水进水箱涵，重建原驳岸。
工程邻近场地河流主要有围场河及东茭泾。其中，围场河河道宽度约8m，东高泾河道宽度约30m。根据上海地区经验，年平均高地下水位（潜水）埋深为0.5m，年平均低地下水（潜水）埋深为1.5m。拟建场地影响本工程的承压水主要为⑦层，承压水水位相对较稳定。根据上海地区经验，承压水水位一般低于潜水位，年呈周期性变化，埋深3.0～12.0m。
拟建场地地基土分布较稳定，土层自上而下可分为8大层，4个夹层及1个透镜体。上部为①1层为近代填土，②1～⑤3层为第四纪全新世Q4沉积层，⑥层～⑧11层为上更新世Q3沉积层。泵房下沉深度范围内地基土主要为①层杂填土、②1层褐黄～灰黄色粉质粘土、③T层灰色砂质粉土、③层淤泥质粉质粘土，井底位于④层淤泥质粘土中，另外对沉井有影响的还有⑦层黄～灰色粉砂。
2沉井施工方案
本工程雨水泵房采用沉井施工，泵房为钢筋混凝土沉井结构，沉井主体结构采用三次制作一次下沉，下沉采用不排水法下沉。地面标高4.80m，起沉标高为3.350m，第一次制作4m(标高-12.05m～-8.05m),第二次制作7.55m(标高-8.05m～-0.5m)；第三次制作高度4.15m(标高-0.5m～3.65m)。混凝土采用C35（S8）。泵房上部设低配间及控制室为钢筋混凝土框架结构。底板下素混凝土等级强度等级为C20。根据以往的施工经验结合本工程现场踏勘情况，沉井采用砂垫层和素砼垫层，井体外采用水泥土搅拌桩围护施工。
2.1施工流程
基坑开挖→砂垫层→素砼垫层→沉井制作→拆模、拆脚手架→沉井下沉→沉井封底→沉井内部结构施工
2.2基坑开挖
利用业主移交并经施工单位复测后满足精度要求的控制点，以导线形式建立施工区域平面控制网。所有井位测量资料上报经审核后，方可进行下步工序。
沉井垫层制作前，先进行基坑放坡开挖，采用挖机和人工进行结合开挖，土方挖出进行装车外运。开挖到设计标高后，根据土质情况，为了减少沉井下沉对周边环境的影响，在沉井四周进行水泥土搅拌桩施工。在做砂垫层前，在开挖标高下，基坑四周开挖集水沟，深度为1.5m，同时用道渣、碎石、黄粗砂回填，在井的四周共做4个集水坑，向外排水，从而使表层的水排出，使土体的承载力加强，然后做砂垫层。
2.3 沉井制作
1）垫层施工
为使坑底地基承载强度足以支承沉井的重量，并避免在制作沉井时产生过大的沉降和不均与沉降，本工程沿沉井刃脚下铺筑混凝土垫层，以增大支承面积，再在混凝土垫层下铺设砂垫层，将沉井重量扩散到更大的面积上。
2）模板支设和钢筋绑扎
沉井工程的模板和钢筋的施工顺序一般是：支设内模——绑扎钢筋——支设外模
用于沉井的模板支架和钢筋的绑扎与其他工程做法类似，只是为满足沉井的需要和避免沉降的发生，施工时必须做到均匀与对称。在铺设之前，应该在沉井底部做钢刃脚，刃脚底模用水平尺进行校平，使之保持在同一水平面上。在钢筋捆绑结束之后，在钢筋外层设立双排的钢筋脚手架，以便于施工。大型预埋件要专门设置支撑，不得撑在井壁或隔墙的模板或钢筋上，内外脚手架应和模板与钢筋分开。在模板制作好了之后要进行严格的质量和尺寸检查。
3）井壁分节接高与混凝土的浇筑
1）沉井接高高度应有足够的稳定性，并有适当的重量使之能顺利下沉。
2）沉井第一节混凝土的浇筑高度应根据地基的容许承载力和沉井的结构情况确定，一般高度小于4m。在第一节混凝土达到设计强度C35的70%后可浇筑第二节混凝土。冬季制作沉井时第一节混凝土在达到设计强度C35以前，其余各节在达到设计强度C35的70%以前不得受冻。
3）沉井采取分节制作一次下沉时，制作总高度不宜超过沉井短边或者直径长。
4）井接高的轴线应与沉井中轴线重合或平行。在接高时混凝土浇筑过程中，应尽量使沉井刃脚塌面处压力保持均匀，防止因荷载不均匀而引起沉井偏斜。接高处的混凝土表面应先进行凿毛，清除水泥薄膜和表面的浮松石子和软硬混粘土层并冲洗干净。
5）在混凝土浇筑前应对模板、钢筋、预埋件及预留孔的位置和尺寸等按照现行“钢筋混凝土施工及验收规范”和设计中所提出的特殊要求进行仔细检查核对，经隐蔽工程验收手续合格后方可浇筑混凝土，刃脚混凝土必须一次浇筑完毕，不得中途停顿。
6）浇筑混凝土前应检查混凝土配比、水泥、外掺料砂石料等材质必须符合规范要求。有抗渗要求的沉井在抽承垫木之前应对封底及底板部位的刃脚、底梁和隔墙进行凿毛处理。
7）浇筑混凝土应连续进行，分层浇筑间隔时间不应超过混凝土初凝时间，否则应按施工缝处理。
8）沉井按接高位置一般应在沉井浇筑面露出地面尚有0.8-1.0m时进行。在接高前的一段下沉过程中应特别注意纠偏，应尽可能在刃脚底面呈水平状态时进行接高，接高前的前后一次下沉的刃脚宜沉实在土层中，使刃脚在土层中嵌固，有利于接高期间的井体稳定。
2.4沉井下沉
根据现场情况及设计要求，沉井采用分段制作一次不排水下沉至设计标高。
1）混凝土垫板的凿除
凿除混凝土垫板的时候应先内后外，应分区域对称按照顺序凿除，凿断线应与刃脚底边平齐，凿断的板要及时清楚，空穴立即用砂或者砂加石子回填。对混凝土点半的定位支点处应最后凿除，不得漏凿。
2）不排水下沉
不排水下沉施工，即高压射水枪切割土体，空气吸泥器除土。下沉施工过程中必须严格控制其垂直度、倾斜度、标高等各项指标，确保其偏差在允许规范范围内。其主要措施如下：
本工程下沉采用空气吸泥机冲洗，潜水员水下操作，钢结构水箱，用作泥水沉淀处理。不排水下沉，应控制好井内水位。下沉距设计标高约2m时，应放慢沉井速度，加强观察，沉至设计标高（根据实际情况考虑封底后还会下沉，适当抛高一定的高度），在8小时内沉井下沉量不大于10mm，方可封底。沉井下沉速度根据井内水位高低来控制，降低井内水位，下沉速度加快；升高井内水位，下沉速度减慢。合理安排吸泥设备，保证大锅底的形成；空气吸泥机排水量大，为保证井内水位平衡，用低压水泵向井内补水；井内水位高于井外地下水位；吸泥管口离开泥面高度一般为15～20cm，水枪压力大于2.0Mpa；在吸泥时，要进场移动位置，以提高泥浆浓度；及时纠偏，避免出现较大的偏差，防止沉井平面位移。
3)下沉的监测和控制措施
混凝土强度达到设计强度C35的70%后，在沉井外围的四角弹出标尺，供指挥人员测量控制，并设立加密沉降观测网点。
沉井初期下沉过程中，每天用测量仪器对沉井的四角高差进行跟踪监测，及时描绘出沉井的倾斜度、下沉速度、沉井中的水位，并做好记录，指导沉井挖土的位置，中期每天观测三次，后期每小时观测一次，并做好沉井下沉记录和跟踪测量。
在离设计标高1.5米左右时，应停止冲浆，观察24小时内的自然沉降率，确保其无突沉的情况下，再开始冲浆。当沉井沉至高于设计标高0.2米时，应停止冲浆，观察2-3天，待其自然沉至设计标高允许范围值时将沉井内壁四周冲洗干净降级水抽干，立即开始封底。
4)冲浆
沉井施工人员服从指挥台的统一指挥，注意分层对称冲浆，不能单边冲浆，每层厚度不得超过0.5米，冲浆应由中心向外围冲，掌握沉井的重心，不能将沉井的刃脚抽空，刃脚边始终要保持不少于0.5米宽的泥浆，在离设计下沉底标高1.5米以上时应将井底冲成窝底式，在1.5米以下时，将井底冲平，一层冲浆厚度不得大于0.2米。沉井下沉过程中，当沉井的倾斜未达到允许值的1/4时，应及时采取纠偏措施。
5）纠偏
1）沉井纠偏应根据测量资料随偏随纠，当沉井偏斜达到规范允许值的1/4时便要纠偏，沉井下沉过程中要做到勤测、勤纠、缓纠。
2）沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少冲少取”的原则，在取土过程中纠偏。刃脚下取土要逐步扩大，不能一次过量取土，不要经过大量取土来纠偏。
3）沉井气幕下沉过程中，每次下沉终了前要严格控制偏斜。终沉阶段须加强监控缓中求稳，严格控制超沉。
4）充气方法纠正井体倾斜时，可在井体偏高的一侧井壁外尽可能延长冲气时间，以减少井壁摩阻力。
6）终沉
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边每层开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度1m左右应放慢挖土，控制下沉速度，防止突沉和超沉。
终沉阶段必须严格控制下沉速度、出土量等下沉状态，同时加强下沉测量。
终沉阶段每小时至少测量一次，在软土地层中如停止挖土后沉井仍不能自沉时应立即采取措施控制下沉。当沉井下沉接近设计标高时应加强观测，待8h内沉井自沉累计不大于10mm时方可进行封底，此时井体的标高位移和倾斜应在允许偏差范围内，并经检验合格。
2.5 不排水法沉井封底
1）水下封底前，井内水位不应低于井外地下水位，锅底应潜水员按设计尺寸整理，沉积于井底的浮泥应予清除，然后铺碎石垫层。位于混凝土导管处的垫层厚度应适当加大。
2）水下混凝土选用直径25cm的导管，浇灌水下混凝土时，应保证各导管有效作用半径互相搭接，并能盖满沉井基底全部面积。
3）阻水装置可采用橡皮球、木球等。宜设于第一节法兰以下50cm处，漏斗的容量应能储存足够数量的混凝土，保证能允许导管及导管下筑成小堆，不得使导管进水。
4）封底采用C20水下混凝土，再开始浇筑时坍落度宜为20-22cm.浇筑过程中导管下端应埋在混凝土中1.5m,混凝土平均升高速度不应小于0.30m/h。
5）水下混凝土每浇灌100m3,取试块两组，其中一组经一天后拆模，放到水下进行同等条件养护；另一组在常温条件下养护，水下混凝土封底达到设计强度后方可从井内抽水。
3结束语
沉井在下沉时要时时刻刻进行测量，以便了解下沉速度并计算出下沉系数，这样还能在一定程度上保障下沉时以垂直的方式下沉，不至于倾斜的过于厉害，而挖土主要以对称的方式进行，如果发生过度倾斜，应马上停止施工，并作出相应的补救措施，为以后沉井施工积累了经验。
参考文献
?[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94）
?[2]《沉井与气压沉箱施工技术规程》（DG-TJ08-2084）
?[3]《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）
论文作者:金东虎
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第7期
论文发表时间:2017/8/7
标签：沉井论文; 混凝土论文; 标高论文; 封底论文; 水位论文; 钢筋论文; 水下论文; 《建筑学研究前沿》2017年第7期论文;