某污水处理厂大型沉井施工工艺的探讨

　摘要：文章结合佛山市南庄污水处理厂工程实例，阐述了该污水处理厂粗格栅及进水泵房沉井施工过程的控制措施，并针对施工中的常见问题提出相应的处理措施。 

　　关键词：沉井；钢筋制作；下沉；封底 

　　中图分类号：TU392.2 文献标识码：A 文章编号： 

　　1工程概况 

　　佛山市南庄污水处理厂工程位于南庄镇禅港西路东侧，属于偏远郊区，首期工程规模为5万吨／日。场地为旧鱼塘堆填而成，周边100m内无任何已建构筑物及重要管线，沉井北边约12m为拟建细格栅，桩基础桩长近40m，计划在沉井施工完成后再施工，东南角近26m拟建生化池，桩基础，桩长40，在沉井施工理论影响范围以外。临时施工道路最近处约10m，沉井施工期间须进行交通管制，加强监测，并派专人负责指挥。沉井西边7m处有一临时砖砌围墙，天然基础，高1.8m，准备于沉井施工期间拆除约30m，改为轻质挡板围墙。详见四置图及基础平面布置图。  

　　2大型沉井施工工艺 

　　该沉井高为12.90m；长15.90m、宽13.30m；刃脚部位高0.9m；井壁下部宽1.0m，中上部0.90m，刃脚踏面均为0.30m，刃脚终标高－12.90m(相对标高)。该沉井分大小五格，横隔墙底面高出刃脚0.40m，宽0.30m。沉井设计为分段浇注到顶，一次下沉，下沉方法以不排水水力机械潜水员冲吸泥下沉为主和水下素砼封底。沉井下沉影响范围理论上为45°角。 

　　2.1 施工工艺流程 

　　施工准备→定位放线→基坑开挖→沉井基础垫层处理→第一节沉井制作→第二节沉井制作→凿除刃脚砖模及垫层→水力冲削土下沉→抛填块石→水下素砼封底→底板施工→资料整理。 

　　2.2 测量控制与沉降观测 

　　按设计总图和沉井平面布置要求，设置坐标控制网和高程控制点，用经纬仪和水准仪进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线以及水准点，作为沉井制作和下沉深度控制的依据。 

　　（1）在沉井下沉前，将每个沉井各个角点处的高程及沉井轴线放样并做好标记，记录测量原始数据，绘制测量监控平面图，计算下沉具体高度。 

　　（2）沉井位置标高的控制，在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线，水准基点，以控制沉井的位置。沉井垂直度的控制，在井外壁上四面用油漆画出标尺，用水准仪观测沉降。 

　　（3）沉井下沉时可能会对周边土体产生扰动，导致井外地面下陷，下沉前在井旁预备20m3干土或沙以供回填使用。 

　　（4）在沉井下沉影响范围外布设高程控制点，对相邻建筑物进行定期沉降观测。掌握下沉对周围建筑物的影响。 

　　2.3 基坑开挖 

　　根据设计施工图进行定位放线后，定出开挖范围，并放一定边坡，确保边坡土层稳定，采用PC120型反铲挖掘机挖土，接近标高时，采用人工辅助修理，确保持力层土层不受到扰动，在达到设计标高后进行现场验收合格后进入下道工序。 

　　2.4 降排水系统的设置 

　　在基坑四周和中间人工开挖300×300mm排水沟，铺碎石，外包无纺土工布形成闭合排水沟，同时在四周设四个直径600mm的集水井，集水井底应低于坑底600mmm，以提高排水效果，集水井内布置相应的潜水泵抽水。 

　　2.5 沙垫层辅设 

　　由于地基承载力较低，为保证沉井第一节制作时的稳定，刃脚底部需采用砂垫层进行换基，以提高地基承载力。 

　　在降水达到效果并经验收合格后即开始砂垫层施工，沙含泥率不得大于3，含水率应选用最优值，以保证垫层压实系数大于0.95。砂垫层辅设时应分层辅设、夯实的方法进行，分层厚度控制在20～30cm，采用平板振动器夯实，纵横各两遍，确保压实度。同时进行水平测量和修整，由质检部门验收。 

　　2.6 素垫层 

　　砂垫层施工完毕后，定位放线支垫层模板，垫层采用C15砼浇筑，厚度150mm，宽度1900mm，每隔2000mm设置禊木一块。 

　　素砼垫层浇筑时，应控制好厚度和平整度，采用3m长平直板刮平，用平板振动器拉平。 

　　2.7 刃脚砖胎模设置 

　　考虑承垫木抽除时，定位承垫木难以抽出，决定采用砖模。 

　　在混凝土垫层面上砌筑砖模（上宽24cm）。砖模用标准砖，M7.5水泥砂浆砌筑，并在斜面上铺一毡两油作为隔离层，砌筑时，间隔0.8m预留20-30mm垂直缝，便于立模时的对拉螺栓拉紧外模和砖模的拆除。详见刃脚砖模示意图。 

　　2.8 沉井钢筋制作 

　　沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，但由于是在软土地基上施工，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降而发生倾覆事故。 

　　1)模板支设 

　　（1）刃脚模板要承受井壁混凝土的巨大竖向压力并要将竖向压力有效分散传递至地基，经综合分析，决定采用Mu10标准砖，M7.5水泥砂浆砌筑砖模，与砼接触面用1：3水泥砂浆批面压光，并做一层911防水涂膜隔离。 

　　（2）要在钢筋绑扎完成并经验收完毕后再支模。内壁吊脚模板要利用竖向钢筋焊制凳仔支承。 

　　（3）模扳安装时按施工员弹出的边线装钉压脚板，再立侧模板，临时用支撑固定，然后钉绑φ48×3.5钢管作竖檀条，间距300，并用线锤校正，使墙体模板垂直。 

　　（4） 为保证墙体的厚度正确，防止浇筑混凝土时墙身跑模，模板拉固螺杆内设橡胶堵头，并用螺母定位顶紧模板内壁，有效保证墙壁厚度，并使拆模后容易折断螺杆并利于用砂浆封堵。 

　　（5）穿好螺杆后在螺杆上下各压一条φ48×3.5钢管作横檀条，间距458，用“山”字扣扣死后用双螺母紧固。 

　　（6）为防止墙体沿拉固螺杆渗漏，刃脚以上外围混凝土墙体模板螺杆必须于螺杆中间位置设置一块50×50×3钢片与螺杆满焊作止水环。 

　　（7）为进一步稳固和保证模板垂直，剪力墙两边采用山φ48钢管横竖间距为1500作斜支撑，并加拉φ10可调钢丝绳一道，一端拉紧横凛条，另端拉结地锚，以此方式来保证混凝土墙模板有可靠的"拉"、"顶"措施。 

　　2)钢筋绑扎 

　　1)钢筋绑扎前，施工员应认真审查图纸，对查出的问题及时找技术人员解诀，并对施工班组迸行认真详细的书面交底。 

　　2)钢筋绑扎时，钢筋施工员必须按着施工规范及图纸要求严格检查，特别注意钢筋的品种、规格、数量、间距、标高、播接倍数、保护层厚度是否符合图纸及规范的要求。钢筋绑扎完成后，应由班组自行检查。自检完成后由施工员组织技术员、质检员、监埋对钢筋进行隐蔽验收。钢筋验收后严禁对钢筋进行踩踏。在浇注混凝土的施工当中应派专人对钢筋进行看护，防止发生钢筋移位等现象，影响施工质量。 

　　3)井壁混凝土的浇筑方法 

　　因本次井筒立模较高（第二节高近11m），墙体混凝土体积较大，重量较重，而且是在软弱地基上施工，为保证混凝土浇筑质量，防止不均匀下沉导致井筒倾覆事故发生，必须严格执行以下浇筑方法： 

　　（1）充分湿润模板。（注意不要在地基上产生积水） 

　　（2）严格井壁混凝土的浇筑顺序，确保混凝土对称、均匀浇筑，严防模板偏心、跑位、倾覆。 

　　（3）严格控制每层混凝土浇筑厚度：每层混凝土必须控制在50cm内，按上述浇筑顺序循环依次逐层向上。 

　　（4）注意保证混凝土的振捣质量，使用50直径的内插式电动振动棒振捣，操作时要注意“快插慢拔”,快插是为了防止先将表面混凝土振实而与下部混凝土产生分层离析。慢拔是为了使混凝土能填满振动器抽出时所造成的空隙。每次插入要深至下层混凝土20，保证上下层混凝土充分结合。振动棒每插拔一次移动不应超过30。 

　　（5）严格控制混凝土的浇筑速度，每小时不得超过1.5m高（模板计算时按2.5m/h），防止一次浇筑过高产生过大侧压力而致爆模。必要时可控制混凝土搅拌站发料时间，暂时停止适当时间再继续施工。 

　　（6）采用37m臂长混凝土泵送车布料，下料时布料管尽量向壁内下探当串筒用，防止混凝土下料高度太高而产生离析沁水现象发生，但要注意小心操作不要使布料管碰撞模板。负责引导布料管的操作人员要尽量站在外脚手架位置，以减少用力引管时影响模板系统。泵送车必须由专职人员靠近指挥，充分发挥混凝土挥泵送车的灵活特性，尽量保证混凝土均匀、对称浇筑。 

　　2.9 沉井下沉 

　　1）初沉 

　　在进行安全质量技术交底后，各就各位实施下沉。初沉尤为重要，不能急于求成，力求稳。在准备工作做到位先采用排水冲吸泥下沉，先启动高压水泵，用高压水枪冲、切、割土层，搅和形成泥浆，再启动泥浆泵将泥浆吸排至泥浆区。当形成吸泥浆坑后，向周边冲刷土层，形成锅底，促使井下沉，如此循环。 

　　2）中沉 

　　当沉井下沉2m左右, 以形成初步轨道，可适当加快沉速，日下沉0.80m左右。 

　　(1)当沉井下沉到一定深度时，可能由于地下水随着下沉深度增加而增大等状况不能满足水力冲吸泥下沉时，由现场负责人员及时决定改为不排水潜水员下沉，即向井内注水（注水设备始沉前已安装到位），安装二套水下冲吸泥设备。 

　　(2)潜水员冲吸土顺序先格中间、隔墙下，形成锅底后，冲吸周边靠近刃脚吸土，深度不宜过深，以防井外不必要的塌方。 

　　(3)当潜水员在一定范围内冲吸到要求深度时，再移动冲枪和吸泥管。吸泥管的升降多少由潜水员通知浮排上操作人员，开启升降葫芦，调整吸泥管的深度，移至下一工作面，循环作业。 

　　(4)在井内土面高程达到一定深度时,井仍不下沉时,由潜水员直接冲扫刃脚斜面部位土层,使土层水下移位,减少阻力,促使井下沉，循环工序。 

　　(5)该沉井根据实际下沉情况，必要时采取抽水迫降。 

　　3）沉井的终沉阶段 

　　当沉井距标高1.50m时，进入终沉。此时应减慢下沉速度，加强沉井的观测，以纠偏为主，严格控制取土深度和速度，减少锅底深度，必要时可停机观察。既要考虑既能克服外摩阻力、刃脚踏面反力顺利下沉，但又要注意沉井到位时沉井稳定，不再往下沉，发生超沉事故，使沉井终标高控制达优良。所以这就要求刃脚踏面下土面高程不低于到位标高（保足预留量），确保沉井到位，当下沉进入预留标高后，井内水位必须高出地下水1米以上，井外回填至井口平，并碾压实，让动摩阻力逐步转为静摩阻力，当8小时累计下沉不超过1cm，方可进行下道工序：水下封底，浇筑素混凝土。 

　　2.10 沉井的纠偏： 

　　沉井下沉过程中产生位移、偏差、倾斜是必然的，实际下沉的过程就是纠偏、调正的过程，一定要做好下列工作： 

　　1）观察分析，严格控制取土，低处软土少取或不取，高处硬土多取，待正位后再均匀取土，逐渐取余土。 

　　2）对称、均匀折除砖模，及时调整方位和用砂回填夯实。 

　　3）清除障碍物。如遇到孤石，先将孤石周围土体清除，小块的直接吊运出井，大块的采用机械或爆破的方法将其破碎，然后吊运出井。 

　　4）平衡外侧压力，相反在低处加大外侧压力，促使井正位。 

　　5）加强测量的复核工作。 

　　6）尽量减少再次同方向的倾斜，有意的向相反方向允许的倾斜，或者继续往下沉，直到刃脚处中心线与设计中心线位置相吻合或少许超过，再将倾斜纠正。 

　　2.11 沉井封底、浇底板 

　　根据设计，沉井到位稳定系数验算刃脚底面着土不够稳定，须待沉井承载、外摩力达到极限方可进行封底。 

　　先清除刃脚斜面部位余土及井底浮泥，用水枪对井体与素砼接触部位进行清扫，以清除附着的淤泥等杂物，保证新老砼接触良好。然后按沉井结构特征，清除先中间后四周，再填碎石，由潜水员水下整平，填满缝隙后，分批分点浇筑混凝土，确保封底砼的质量。 

　　2.12 沉井的质量控制标准及下沉控制标准 

　　在沉井下沉施工过程中，必须加强监测，随时观测垂直度及位移，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使偏差控制在允许范围内。沉井下沉过程中，四角刃脚最大沉降差应控制在150以内，当下沉至设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。最终刃脚平均标高控制误差≤100mm，目标控制在50mm内，井体中心位移控制误差≤100mm，目标控制在50mm内。 

　　3结 语 

　　沉井作为建造地下构造物或深基础的一种方法，是一项实践性很强的施工技术，为保证沉井的顺利下沉和井身的稳定性，必须具有钻孔地质资料。施工前，应根据钻孔地质资料，编制沉井施工措施设计，选定下沉方法，计算各阶段的下沉系数，确定沉井制作、下沉施工方法，使施工人员能清楚地了解沉井在不同阶段的下沉情况，掌握各阶段的相应技术措施，保证下沉的施工质量和安全，沉井下沉对周围土体的破坏必须引起足够关注，并采取有效措施和应急预案。该工程经过设计、施工、监理、业主各方的密切配合，反复进行研究比选，最终确定了沉井设计方案和施工方案，到达了很好的效果。 

　　参考文献 

　　[1]《建筑施工手册》 (缩印本，第二版) 

　　[2]《基础工程施工手册》 (第二版) ；中国计划出版社