淺談沉井施工技術在沈陽黃家凈水廠排水泵站工程的應用
摘要：結合沈陽黃家凈水廠排水泵,介紹了污水池沉井制作、沉井開挖、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,從而使工程質(zhì)量達到設計及規(guī)范要求。
關鍵字：沉井施工、施工安全、沉井制作、沉井開挖
0引言
沉井是地下工程和深基礎工程的一種施工方法,也是深基礎工程的一種結構形式。近年沉井的施工技術和施工機械都有很大改進,為了降低沉井施工中井壁側面摩阻力,出現(xiàn)了觸變泥漿潤滑套法、壁后壓氣法等方法。在密集建筑群中施工時,為了確保地下管線和建筑物的安全,創(chuàng)造了“鉆吸排土沉井施工技術”工藝和“中心島下沉”工藝,這些新工藝的出現(xiàn)可使地表產(chǎn)生很小的沉降和位移
2沉井構造
沉井主要由刃腳、井壁、隔墻或橫豎向框架、底板和蓋板等組成。
(1)刃腳：是沉井壁最下端部位,下面有一水平支承面,稱為刃腳踏面。踏面寬度通常在15cm～60cm,根據(jù)地層的軟硬程度作調(diào)整。刃腳的側面呈直角梯形,一般斜度≥45°。其作用主要是減少下沉時土的阻力。
(2)井壁。是沉井的主要部位,其厚度應根據(jù)沉井的結構強度、剛度的需要以及沉井能夠在足夠的自重條件下下沉等確定。一般為0.4m～1.2m左右。
(3)隔墻。根據(jù)使用和結構上的需要,在沉井內(nèi)可設置隔墻,大型沉井還可能設置多道縱橫隔墻。隔墻主要作用是減少外井壁受力計算跨度,同時增加沉井下沉過程中的剛度,避免沉井變形。
(4)橫、豎向墻設計過多而影響使用或施工操作時,一般都設計壁柱和上下橫梁來代替,同樣可以減少井壁、底板的計算跨度,增加沉井的整體剛度,還有利于分隔封底的操作。
(5)）底板和蓋板。由鋼筋混凝土澆筑而成,對沉井的使用和防滲水有重要作用。
3沉井施工的特點原理及工藝流程
3.1特點
沉井是一種在地面上先制作上下開口的鋼筋混凝土箱形結構，在箱體內(nèi)挖土，隨著土方開挖的加深，箱形結構靠自重切土下沉就位的施工技術，是一種關于地下筒體工程的比較經(jīng)濟、安全的施工方法。
3.2適用范圍
適用于埋置較深而地下水位較低的地下工程。水位較高時需采取降低地下水位的措施，或采用不排水沉井工藝。適用于粘性土和砂性土層施工，不宜在含大塊石和地下障礙物土層施工。
3.3工藝原理
沉井是在地面上就地分節(jié)制作或一次性制作的地下筒體結構，在結構強度達到一定要求時，以筒壁作護壁連續(xù)挖除筒壁內(nèi)的積土，隨著筒內(nèi)土面逐漸挖深，靠結構自重克服土壤對筒壁的側面摩阻力及刃腳下的阻力，不斷切土下沉至設計標高，最后再完成封底板，頂板等施工地下結構工程的施工工藝。
3.4工藝流程圖
4施工安全措施
4.1組織措施
建立以項目經(jīng)理為首的安全生產(chǎn)領導小組,認真執(zhí)行國家有關建筑工程安全文明施工管理規(guī)定,各工種人員持證上崗,并對操作人員進行安全技術交底。
4.2技術措施
施工高度大于2m后,做好周邊施工平臺的周邊防護,工作平臺搭設應滿足施工荷載的要求。提土用卷揚機,定期檢查鋼絲繩和剎車,卷揚機的限位,�？�,保險裝置必須安全可靠,電焊機要有防雨措施,動力和照明必須配備配電箱,用電設備實行一機一閘一保護。沉井挖土作業(yè)時,做好通風排風工作,沉井內(nèi)照明采用36V安全電壓。
5工程實例
5.1工程概況
沈陽黃家凈水廠，位于沈陽市沈北新區(qū)黃家鄉(xiāng)，是由沈陽市沈北新區(qū)政府投資建設的一座5萬噸/日的凈水廠，占地2.52公頃，總投資6000萬元。因廠區(qū)地勢較低，所以采用強排方式，增加污水強排泵站一座。施工前,技術人員經(jīng)過認真討論研究，考慮場地面積較小，且東側5米處為已經(jīng)建好的一座磚混廠房，西側15米處為市政自來水管線，一旦損壞將影響市區(qū)供水，因此決定采用沉井式施工方法。沉井設計內(nèi)壁尺寸為5m*15m，壁厚800mm，深度為10米。主筋的混凝土保護層厚度：梁30mm，頂板30mm，池壁35mm，底板40mm。沉井橫斷面尺寸的容許偏差，長寬為50mm；兩對角線的差異為75mm。井壁厚度的偏差為15mm。下沉完畢后，沉井刃腳平均標高與設計標高的偏差不得超過100mm。沉井的水平偏移，不得超過下沉總深度的1%。沉井四角中任何兩角的刃腳踏面高差，不得超過該兩角水平距離的1%，且最大不得超過300mm。如兩角水平距離小于10米時，其踏面高差允許為100mm。
5.2沉井制作
首先要做好地基處理控制砂墊層質(zhì)量。使沉井第一次制作的重量,通過承墊木或素混凝土墊層擴散后的荷載小于下臥層地基上的容許承載力。當沉井接高時,應防止出現(xiàn)冷縫,并須滿足沉井的穩(wěn)定要求。由于沉井通常較深,一般采用分節(jié)制作。每節(jié)高度不宜超過沉井短邊或直徑一般在3-6m,最高不超過12m,特殊情況下允許加高,但要有可靠的計算數(shù)據(jù)并采取必要的技術措施,不致發(fā)生失穩(wěn)。
按設計是分兩節(jié)施工，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，地下四米有上層滯水，所以修改了施工方案，改成分三節(jié)施工，第一節(jié)4米，下沉后頂面露出地面900mm,第二節(jié)模板不應直接支撐于地面上，應固定在第一節(jié)沉井上。沉井直壁模板應在混凝土達到設計強度的25%以上，刃腳斜面承受重量的模板應在混凝土達到設計強度的70%以上時方可拆除。第二節(jié)下沉后再按照同樣方法制作第三節(jié)。
5.3沉井開挖
采用承墊木法施工時,則應按預先規(guī)定的先后順序,對稱、同步、協(xié)調(diào)地抽出墊木,并在抽出墊木的空隙位置回填砂堤。對于高壓縮性的軟土層,要嚴格控制“鍋底”深度,防止“鍋底”超深而引起沉井突然下沉。對沉井下沉過程中出現(xiàn)的基底隆起、管涌或承壓水引起的不透水層爆裂,要做到嚴格掌握。在終沉階段,刃腳的標高及平而軸線偏差,要始終控制在規(guī)范容許范圍內(nèi)。
施工的時候考慮水池長寬比較大，所以在底部加焊了三條工字鋼，這樣在下沉過程中能夠起到一定的加固和平衡作用。沉井拆模采取先外后內(nèi),先上后下,逐步拆除。防止破壞混凝土池壁。模板拆除后經(jīng)監(jiān)理驗收合格后,才能進入池壁防水層的施工,池壁處理嚴格按照設計圖紙進行，本工序為整個施工工序的重點。開挖采用人工挖土,按照設計要求，基坑底部設置了一定坡度的排水溝，四角設置集水坑，集水坑比排水溝低500mm。邊降水邊開挖,開挖時先中間后四周,從對稱側均勻開挖,使沉井均勻下沉,防止突沉和傾斜,在池體四周用油漆標出標尺,以便在下沉過程中注意及時觀察池體上各點下沉標高的一致性,發(fā)生不均勻沉降時,及時進行調(diào)整,遇有孤石或管道,馬上停止開挖,等破除孤石或管道后再開挖。
沉到第三節(jié)的時候發(fā)現(xiàn)實際地質(zhì)情況與勘查資料不符，基底涌出大量流沙，池體嚴重失穩(wěn)，很難控制水平度。因此在池體外側四角補打了四眼降水井，基坑內(nèi)的集水坑同時進行排水，才將池體調(diào)整到水平。
5.4沉井封底
抽除墊木下沉應在第一節(jié)混凝土達到設計強度以后進行，第二節(jié)下沉時，混凝土達到設計強度的70%以上。抽除墊木應在專人指揮下，分組編號按順序依次、對稱、同步地抽除。在抽除墊木過程中，應隨抽隨填夯砂或砂礫石，在刃腳內(nèi)外側應填筑小土堤，并分層夯實。抽除墊木時應加強觀測，注意下沉是否均勻，每班至少測量一次，并應在每次下沉后進行檢查。初沉和終沉階段應增加觀測次數(shù)。為防止突沉，施工時應控制均勻挖土。在井壁四周靠近刃腳處挖土，應注意不宜掏挖過深。在底板混凝土達到設計強度后進行封井。封堵的方法是將集了水的井水抽干,在套管內(nèi)迅速用干硬性混凝土填塞并搗實,然后將法蘭盤螺絲擰緊,上部用混凝土墊平搗平。封井完成后綁扎中間隔墻鋼筋、支模、澆筑混凝土。最后按設計要求施工沉井頂板。
6結束語
沉井的施工是一個局部較復雜的系統(tǒng)工程,施工前一定要有詳盡的巖土工程勘察資料,充分掌握場地的水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件。同時在施工過程中必須嚴格執(zhí)行有關規(guī)范和設計要求的規(guī)定。對施工的每一個環(huán)節(jié)都要作充分考慮,對每一道工序都應做出詳細的安排。對施工中可能出現(xiàn)的不良情況要認真考慮并制定相應的對策。做好監(jiān)測工作,以使及早發(fā)現(xiàn)問題及早處理,實行工程信息化管理。
參考論文：
[1]陳少華,王偉.實用建筑施工手冊[M].北京:金盾出版社,2006,6.
[2]總參工程兵科研三所.地下工程防水技術規(guī)范(GB50108-2001)[S].北京:中國計劃出版社,2007.
