浅谈沉井施工技术在沈阳黄家净水厂排水泵站工程的应用
摘要：结合沈阳黄家净水厂排水泵,介绍了污水池沉井制作、沉井开挖、沉井封底等主要工序的施工程序及施工方法,并提出了施工安全措施,从而使工程质量达到设计及规范要求。
关键字：沉井施工、施工安全、沉井制作、沉井开挖
0引言
沉井是地下工程和深基础工程的一种施工方法,也是深基础工程的一种结构形式。近年沉井的施工技术和施工机械都有很大改进,为了降低沉井施工中井壁侧面摩阻力,出现了触变泥浆润滑套法、壁后压气法等方法。在密集建筑群中施工时,为了确保地下管线和建筑物的安全,创造了“钻吸排土沉井施工技术”工艺和“中心岛下沉”工艺,这些新工艺的出现可使地表产生很小的沉降和位移
2沉井构造
沉井主要由刃脚、井壁、隔墙或横竖向框架、底板和盖板等组成。
(1)刃脚：是沉井壁最下端部位,下面有一水平支承面,称为刃脚踏面。踏面宽度通常在15cm～60cm,根据地层的软硬程度作调整。刃脚的侧面呈直角梯形,一般斜度≥45°。其作用主要是减少下沉时土的阻力。
(2)井壁。是沉井的主要部位,其厚度应根据沉井的结构强度、刚度的需要以及沉井能够在足够的自重条件下下沉等确定。一般为0.4m～1.2m左右。
(3)隔墙。根据使用和结构上的需要,在沉井内可设置隔墙,大型沉井还可能设置多道纵横隔墙。隔墙主要作用是减少外井壁受力计算跨度,同时增加沉井下沉过程中的刚度,避免沉井变形。
(4)横、竖向墙设计过多而影响使用或施工操作时,一般都设计壁柱和上下横梁来代替,同样可以减少井壁、底板的计算跨度,增加沉井的整体刚度,还有利于分隔封底的操作。
(5)）底板和盖板。由钢筋混凝土浇筑而成,对沉井的使用和防渗水有重要作用。
3沉井施工的特点原理及工艺流程
3.1特点
沉井是一种在地面上先制作上下开口的钢筋混凝土箱形结构，在箱体内挖土，随着土方开挖的加深，箱形结构靠自重切土下沉就位的施工技术，是一种关于地下筒体工程的比较经济、安全的施工方法。
3.2适用范围
适用于埋置较深而地下水位较低的地下工程。水位较高时需采取降低地下水位的措施，或采用不排水沉井工艺。适用于粘性土和砂性土层施工，不宜在含大块石和地下障碍物土层施工。
3.3工艺原理
沉井是在地面上就地分节制作或一次性制作的地下筒体结构，在结构强度达到一定要求时，以筒壁作护壁连续挖除筒壁内的积土，随着筒内土面逐渐挖深，靠结构自重克服土壤对筒壁的侧面摩阻力及刃脚下的阻力，不断切土下沉至设计标高，最后再完成封底板，顶板等施工地下结构工程的施工工艺。
3.4工艺流程图
4施工安全措施
4.1组织措施
建立以项目经理为首的安全生产领导小组,认真执行国家有关建筑工程安全文明施工管理规定,各工种人员持证上岗,并对操作人员进行安全技术交底。
4.2技术措施
施工高度大于2m后,做好周边施工平台的周边防护,工作平台搭设应满足施工荷载的要求。提土用卷扬机,定期检查钢丝绳和刹车,卷扬机的限位,停靠,保险装置必须安全可靠,电焊机要有防雨措施,动力和照明必须配备配电箱,用电设备实行一机一闸一保护。沉井挖土作业时,做好通风排风工作,沉井内照明采用36V安全电压。
5工程实例
5.1工程概况
沈阳黄家净水厂，位于沈阳市沈北新区黄家乡，是由沈阳市沈北新区政府投资建设的一座5万吨/日的净水厂，占地2.52公顷，总投资6000万元。因厂区地势较低，所以采用强排方式，增加污水强排泵站一座。施工前,技术人员经过认真讨论研究，考虑场地面积较小，且东侧5米处为已经建好的一座砖混厂房，西侧15米处为市政自来水管线，一旦损坏将影响市区供水，因此决定采用沉井式施工方法。沉井设计内壁尺寸为5m*15m，壁厚800mm，深度为10米。主筋的混凝土保护层厚度：梁30mm，顶板30mm，池壁35mm，底板40mm。沉井横断面尺寸的容许偏差，长宽为50mm；两对角线的差异为75mm。井壁厚度的偏差为15mm。下沉完毕后，沉井刃脚平均标高与设计标高的偏差不得超过100mm。沉井的水平偏移，不得超过下沉总深度的1%。沉井四角中任何两角的刃脚踏面高差，不得超过该两角水平距离的1%，且最大不得超过300mm。如两角水平距离小于10米时，其踏面高差允许为100mm。
5.2沉井制作
首先要做好地基处理控制砂垫层质量。使沉井第一次制作的重量,通过承垫木或素混凝土垫层扩散后的荷载小于下卧层地基上的容许承载力。当沉井接高时,应防止出现冷缝,并须满足沉井的稳定要求。由于沉井通常较深,一般采用分节制作。每节高度不宜超过沉井短边或直径一般在3-6m,最高不超过12m,特殊情况下允许加高,但要有可靠的计算数据并采取必要的技术措施,不致发生失稳。
按设计是分两节施工，根据现场实际情况，地下四米有上层滞水，所以修改了施工方案，改成分三节施工，第一节4米，下沉后顶面露出地面900mm,第二节模板不应直接支撑于地面上，应固定在第一节沉井上。沉井直壁模板应在混凝土达到设计强度的25%以上，刃脚斜面承受重量的模板应在混凝土达到设计强度的70%以上时方可拆除。第二节下沉后再按照同样方法制作第三节。
5.3沉井开挖
采用承垫木法施工时,则应按预先规定的先后顺序,对称、同步、协调地抽出垫木,并在抽出垫木的空隙位置回填砂堤。对于高压缩性的软土层,要严格控制“锅底”深度,防止“锅底”超深而引起沉井突然下沉。对沉井下沉过程中出现的基底隆起、管涌或承压水引起的不透水层爆裂,要做到严格掌握。在终沉阶段,刃脚的标高及平而轴线偏差,要始终控制在规范容许范围内。
施工的时候考虑水池长宽比较大，所以在底部加焊了三条工字钢，这样在下沉过程中能够起到一定的加固和平衡作用。沉井拆模采取先外后内,先上后下,逐步拆除。防止破坏混凝土池壁。模板拆除后经监理验收合格后,才能进入池壁防水层的施工,池壁处理严格按照设计图纸进行，本工序为整个施工工序的重点。开挖采用人工挖土,按照设计要求，基坑底部设置了一定坡度的排水沟，四角设置集水坑，集水坑比排水沟低500mm。边降水边开挖,开挖时先中间后四周,从对称侧均匀开挖,使沉井均匀下沉,防止突沉和倾斜,在池体四周用油漆标出标尺,以便在下沉过程中注意及时观察池体上各点下沉标高的一致性,发生不均匀沉降时,及时进行调整,遇有孤石或管道,马上停止开挖,等破除孤石或管道后再开挖。
沉到第三节的时候发现实际地质情况与勘查资料不符，基底涌出大量流沙，池体严重失稳，很难控制水平度。因此在池体外侧四角补打了四眼降水井，基坑内的集水坑同时进行排水，才将池体调整到水平。
5.4沉井封底
抽除垫木下沉应在第一节混凝土达到设计强度以后进行，第二节下沉时，混凝土达到设计强度的70%以上。抽除垫木应在专人指挥下，分组编号按顺序依次、对称、同步地抽除。在抽除垫木过程中，应随抽随填夯砂或砂砾石，在刃脚内外侧应填筑小土堤，并分层夯实。抽除垫木时应加强观测，注意下沉是否均匀，每班至少测量一次，并应在每次下沉后进行检查。初沉和终沉阶段应增加观测次数。为防止突沉，施工时应控制均匀挖土。在井壁四周靠近刃脚处挖土，应注意不宜掏挖过深。在底板混凝土达到设计强度后进行封井。封堵的方法是将集了水的井水抽干,在套管内迅速用干硬性混凝土填塞并捣实,然后将法兰盘螺丝拧紧,上部用混凝土垫平捣平。封井完成后绑扎中间隔墙钢筋、支模、浇筑混凝土。最后按设计要求施工沉井顶板。
6结束语
沉井的施工是一个局部较复杂的系统工程,施工前一定要有详尽的岩土工程勘察资料,充分掌握场地的水文地质和工程地质条件。同时在施工过程中必须严格执行有关规范和设计要求的规定。对施工的每一个环节都要作充分考虑,对每一道工序都应做出详细的安排。对施工中可能出现的不良情况要认真考虑并制定相应的对策。做好监测工作,以使及早发现问题及早处理,实行工程信息化管理。
参考论文：
[1]陈少华,王伟.实用建筑施工手册[M].北京:金盾出版社,2006,6.
[2]总参工程兵科研三所.地下工程防水技术规范(GB50108-2001)[S].北京:中国计划出版社,2007.
