粉質(zhì)粘土沉井施工工藝簡(jiǎn)介
 李  悅
[湖北省松滋市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督檢測(cè)站, 湖北 松滋 434200]
摘要：本文以粉質(zhì)粘土地質(zhì)沉井施工為例介紹沉井施工工藝，為今后同類型沉井施工提供參考。
關(guān)鍵詞：沉井  施工工藝  簡(jiǎn)介
一、前言
某乙烯工程取水設(shè)施圓形泵房地下部分采用沉井施工工藝。在實(shí)際施工過(guò)程中，項(xiàng)目部?jī)?yōu)化施工工藝，降低施工成本，趕超施工進(jìn)度，成效顯著，可供同類型沉井施工參考借鑒。
二、工程概況
（一）工程簡(jiǎn)介
某乙烯工程是國(guó)家“十一五”重點(diǎn)規(guī)劃項(xiàng)目，取水設(shè)施是乙烯工程重要配套項(xiàng)目，也是后續(xù)主體工程施工的前提與基礎(chǔ)。
取水設(shè)施包括圓筒泵房、引水井、取水頭部及相應(yīng)管線組成，如圖1所示。圓筒泵房地面以下構(gòu)筑物施工采取沉井施工工藝，沉井高度為24.3米（下沉到位后頂標(biāo)高為22.16米，黃海高程，下同），沉井內(nèi)徑19米，下端壁厚1.5米，中上部壁厚1.2米，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖1   取水設(shè)施流程圖

圖2  沉井結(jié)構(gòu)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)圖
取水設(shè)施工程于2010年3月31日正式開(kāi)工，擬定2011年9月29日完工。其中泵房沉井施工是第一道工序，計(jì)劃2010年10月份完工。
（二）施工環(huán)境及平面布置圖
取水泵房工程位于長(zhǎng)江中游，某大橋上游側(cè)1.8公里，沉井中心距離長(zhǎng)江干堤約220米。根據(jù)地質(zhì)勘測(cè)資料施工地質(zhì)以粉質(zhì)粘土為主，沉井底標(biāo)高距離沙層約7米。施工現(xiàn)場(chǎng)地處城郊，天氣屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，每年降水集中在6月-8月份，年最大降雨量1894毫米。                       
取水泵房工程受長(zhǎng)江水位影響，枯水季節(jié)是施工黃金時(shí)節(jié)，長(zhǎng)江汛期限制動(dòng)土施工，主汛期（每年7月-9月）禁止動(dòng)土作業(yè)。 
三、施工工藝流程，如圖3所示。
四、地基處理
根據(jù)勘測(cè)資料，沉井地基表層土為粉質(zhì)粘土，其允許承載力為130Kpa。為了保證沉井接高施工地基穩(wěn)定性，必須對(duì)地基進(jìn)行處理。地基處理采取中粗砂換填夯實(shí)的方法。測(cè)量放出井位后，開(kāi)挖基槽，開(kāi)挖深度為1.5m底寬為2m，如圖4所示。基槽開(kāi)挖并修整成形后，立即分層回填中粗砂，并分層夯（振）實(shí)。過(guò)干的砂可輔以灑水密實(shí)。
 
圖3  施工工藝流程
圖4  沉井區(qū)地基處理布置圖
五、接高施工
1、施工方案綜述
為了確保2010年10月份完成泵房沉井施工且已形成沉井構(gòu)筑物安全度汛，沉井施工分作兩個(gè)階段實(shí)施：第一階段于2010年6月30日前（即主汛期到來(lái)前）完成10.5米沉井澆筑并下沉到位；第二階段于2010年10月31日前完成13.5米沉井澆筑、下沉及封底施工。根據(jù)泵房結(jié)構(gòu)，第一階段施工混凝土澆筑分三次，分別澆筑6.2米、1.8米和2.5米，約746方混凝土；第二階段分三次，分別為1.5米、6米和6米，約885方混凝土。
泵房沉井前期作為頂管施工工作井，需要等頂管施工完成后再進(jìn)行隔墻澆注，在澆筑壁墻時(shí)預(yù)埋插筋。
沉井混凝土為C30防水砼，抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)為S8。沉井混凝土節(jié)段均采用翻模法進(jìn)行施工，翻模采用國(guó)標(biāo)的定型的高×寬=1.5m×0.3m的鋼模板。翻模法一次澆注的高度不大于6m。為保證混凝土施工質(zhì)量和防水，模板定位對(duì)拉螺桿中間帶有止水片，拆模后切除螺桿并進(jìn)行表面修復(fù)。 沉井每節(jié)段施工預(yù)留凹槽，中間敷設(shè)止水橡膠條，節(jié)段之間不滲水。鋼筋均在沉井附近的鋼筋加工區(qū)進(jìn)行加工，再利用現(xiàn)場(chǎng)的吊裝設(shè)備進(jìn)行安裝。施工采用商品混凝土，泵送入模。
2、施工平臺(tái)搭設(shè)
泵房沉井施工中，采用鋼管腳手架作為員工施工通道、小型機(jī)電設(shè)備平臺(tái)、小型材料臨時(shí)擱置平臺(tái)等，不承受結(jié)構(gòu)重量。 沉井井壁為圓形，外徑22m，內(nèi)徑19m，腳手架搭設(shè)采用內(nèi)外雙側(cè)，14邊形封閉結(jié)構(gòu)， 如圖5所示， 根據(jù)施工高度逐層搭設(shè)，上面內(nèi)外連接。

圖5  腳手架搭設(shè)平面圖
（1）根據(jù)施工方案，沉井施工分兩個(gè)階段，腳手架搭拆兩次。
第一階段：根據(jù)沉井分三次澆筑10.5米施工方案要求，腳手架第一次搭設(shè)5.4米，第二次加高至7.2米，第三次加高至10.8米。然后待模板拆除后拆除內(nèi)外腳手架。內(nèi)外均采用鋼管落地腳手架。
第二階段：根據(jù)沉井第二階段分三次澆筑13.5米的施工要求，腳手架第一次搭設(shè)1.8米，第二次搭設(shè)至9米，第三次搭設(shè)至14.5米。在這個(gè)施工階段沉井內(nèi)已經(jīng)開(kāi)挖至地面10米以下，內(nèi)腳手架采取鋼管懸挑腳手架，外側(cè)采取落地鋼管腳手架。
腳手架拆除采取從上到下逐層拆除方法。
  （2）搭設(shè)要求
落地式腳手架搭設(shè)要求（第一階段內(nèi)外腳手架和第二階段外腳手架，結(jié)構(gòu)如圖6所示）。
落地腳手架搭設(shè)的工藝流程為：場(chǎng)地平整、夯實(shí)→基礎(chǔ)承載力實(shí)驗(yàn)、材料配備→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護(hù)欄桿。

圖6  落地式腳手架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
 懸挑式腳手架（第二階段沉井內(nèi)腳手架搭設(shè)，結(jié)構(gòu)如圖7所示）
懸挑腳手架搭設(shè)步驟：焊接牛腿→鋪設(shè)安全網(wǎng)→鋪設(shè)通道→縱向掃地桿→立桿→橫向掃地桿→小橫桿→大橫桿→剪刀撐→連墻件→鋪腳手板→扎防護(hù)欄桿。
在第一階段第三次澆筑混凝土的時(shí)候在沉井內(nèi)壁上相對(duì)于沉井韌腳底標(biāo)高上10m處預(yù)埋12mm厚的20cmX20cm預(yù)埋件，預(yù)埋件的水平間距為1.5m，豎向間距為0.8m，然后用Q235a型I12的工字鋼焊接在預(yù)埋件上作為內(nèi)腳手架的牛腿，作為懸挑腳手架支撐，如圖8所示。
為了方便人員上下，內(nèi)外腳手架設(shè)置上下通道。沉井外通道采取落地腳手架搭設(shè),斜度9:20，斜道寬1米，長(zhǎng)2米。斜道采用單木跳板加裝防滑條，用小橫桿固定。
沉井內(nèi)上下采用爬梯。沉井內(nèi)從腳手架懸挑開(kāi)始沿垂直方向每隔1.8米預(yù)埋12mm厚的20cmX20cm預(yù)埋件，共5塊。在預(yù)埋件上焊接牛腿，牛腿長(zhǎng)2.8米，牛腿沉井側(cè)1.5米和腳手架大橫桿連成一體，外端制作上下爬梯平臺(tái)。爬梯下端和平臺(tái)焊接，上端與大橫桿連接并固定。
 圖7  懸挑腳手架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
圖8  牛腿結(jié)構(gòu)及安裝示意圖
3、鋼筋加工
豎向鋼筋和井壁與隔墻之間的鋼筋采用滾軋直螺紋套筒連接，其余鋼筋接頭采用綁扎或單面焊焊接連接，并在鋼筋安裝施工中嚴(yán)格按規(guī)范（JTJ041-2000）執(zhí)行處理，同一斷面接頭數(shù)不超過(guò)全斷面的50%。
鋼筋在鋼筋加工區(qū)進(jìn)行加工，加工完成后利用平板車將鋼筋運(yùn)輸?shù)匠辆┕がF(xiàn)場(chǎng)，利用吊車進(jìn)行吊裝，按先豎向后水平再拉鉤筋、從下往上的順序進(jìn)行安裝。
4、模板加工
沉井壁墻采用組合鋼模板作為沉井節(jié)段接高施工模板，井壁和隔墻腋角連接段采用木模板，木模板采用竹膠板后加10X15cm的紅松木方@30cm作為橫楞，豎楞采用雙扣的Φ48X3.5mm的腳手架鋼管@60cm。模板采用組合鋼模板，外加槽鋼作為外圍檁進(jìn)行加固。模板系統(tǒng)主要由內(nèi)外模板、拉桿、圍檁、外部背楞組成。內(nèi)外模板采用止水對(duì)拉螺桿固定，在內(nèi)外腳手架上設(shè)置工作平臺(tái)以方便鋼筋綁扎及混凝土澆注施工。
5、混凝土施工
混凝土采用商品混凝土，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，沉井混凝土為C30防水砼，抗?jié)B強(qiáng)度等級(jí)為S8。在施工準(zhǔn)備階段進(jìn)行配合比實(shí)驗(yàn)，施工中按照配合比進(jìn)行攪拌。根據(jù)沉井結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，每節(jié)段混凝土澆筑施工分區(qū)、分層、均勻、連續(xù)澆筑，分層振搗，每層厚約30cm。
六、沉井下沉施工
1、概述
沉井為普通鋼筋混凝土圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑19m，壁厚1.2m～1.5m。泵房沉井高24.2米，分二節(jié)接高下沉，第一次下沉接高至10.5m，在2010年主汛期來(lái)臨前下沉到位；第二次下沉接高至13.7m，汛期過(guò)后兩個(gè)月內(nèi)完成。
沉井下沉過(guò)程中所穿過(guò)的土層有粉質(zhì)粘土、淤泥狀粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土等土層，如圖2所示。根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)，第一次下沉采用挖機(jī)取土，吊車轉(zhuǎn)運(yùn)方式進(jìn)行；第二次采用水沖吸泥方式進(jìn)行。
2、挖機(jī)取土施工
在第一節(jié)段混凝土澆注至10.5米并達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%是開(kāi)始沉井下沉施工。首先拆除磚胎模，并回填中粗砂。
沉井內(nèi)取土采用兩臺(tái)0.4方小型挖機(jī)進(jìn)行，先中間后四周分層對(duì)稱開(kāi)挖。每層不易超過(guò)0.5米。開(kāi)挖至兩米以下進(jìn)入淤泥狀粉質(zhì)粘土，挖機(jī)履帶容易陷入淤泥層中，采用22mm厚的150cmX600cm鋼板鋪地繼續(xù)進(jìn)行開(kāi)挖。挖出泥土裝入200CMX150CMX200CM（長(zhǎng)X寬X高）泥斗內(nèi)用50噸汽車吊轉(zhuǎn)運(yùn)出圍擋外，如圖9所示。
3、水沖吸泥取土施工
沉井第二階段下沉因沉井內(nèi)積水較多，泥質(zhì)水塑性較強(qiáng)，不適合挖機(jī)取土，這時(shí)采用水沖吸泥施工方案。
 水沖吸泥施工利用高壓水泵的高壓水流沖刷切割和稀釋土體，并形成相應(yīng)稠度的泥漿，匯流向集水坑，通過(guò)泥漿泵排出，如圖10所示。泥漿泵采用NL150-16型，共布置4臺(tái)，配套布置8套高壓射水設(shè)備。
沖泥時(shí)，對(duì)稱布置水沖設(shè)備，先中間后四周分層沖刷，形成鍋底積水，再用污泥泵抽至井外沉淀池。含泥污水經(jīng)沉淀池沉淀后，清水流至清水池，再用水泵抽至井內(nèi)循環(huán)使用。沉淀池內(nèi)沉淀泥土定期挖出并轉(zhuǎn)運(yùn)到指定地點(diǎn)。
圖9  吊車轉(zhuǎn)運(yùn)泥土示意圖
圖10  水沖吸泥施工示意圖
 4、測(cè)量控制
為了保證沉井均勻下沉，垂直度及方位受控，需定時(shí)觀測(cè)，及時(shí)糾偏。通常可采用在沉井外地面軸線位置設(shè)置水平標(biāo)尺，分別測(cè)出下沉?xí)r刃腳踏面的高程，前、后兩次比較獲得下沉量。同時(shí)兩個(gè)相對(duì)點(diǎn)高差讀數(shù)正、負(fù)差表示沉井傾斜的方向及傾斜程度。
    5、存在問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施
（1）傾斜、偏移
加強(qiáng)觀測(cè)，預(yù)防為主，一旦沉井發(fā)生傾斜或傾斜趨勢(shì)立即開(kāi)始糾偏。
①挖機(jī)取土糾偏：在刃角高的一側(cè)抓土，使沉井向偏位方向傾斜，逐步調(diào)正。
②水沖吸泥糾偏：沿沉井高的一側(cè)井壁外面的土體中高壓射水，以破壞土層結(jié)構(gòu)，降低摩擦系數(shù)。 
（2）沉井突沉
沉井下沉過(guò)程中由于挖土過(guò)快或地質(zhì)驟變，或下雨井內(nèi)積水過(guò)多等使下沉失控，產(chǎn)生過(guò)大的下沉。預(yù)防措施是：了解土層情況，控制挖土速度，及時(shí)排除井內(nèi)積水。一旦發(fā)生突沉，可立即在刃腳斜面回填砂。
（3）管涌
    隨著長(zhǎng)江水位的漲高，沉井內(nèi)水位和長(zhǎng)江水位落差逐漸加大，有可能產(chǎn)生管涌。 預(yù)防措施：定期觀測(cè)長(zhǎng)江水位，合理安排施工進(jìn)度。施工中出現(xiàn)管涌跡象，立即停止施工作業(yè)，轉(zhuǎn)移人員機(jī)械，并在沉井底鋪上一層土工布，回填中粗砂，向沉井內(nèi)回灌水。
七、沉井封底施工
泵房沉井需要封底凈面積約360m²，根據(jù)地質(zhì)情況采用降水混凝土干封底施工工藝。 當(dāng)沉井刃腳下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高上2m時(shí)，開(kāi)始對(duì)刃腳及隔墻下的土層進(jìn)行清理。清基時(shí)，嚴(yán)格控制沉井刃腳高程，既要達(dá)到設(shè)計(jì)要求，又不能過(guò)分?jǐn)_動(dòng)刃腳下及進(jìn)內(nèi)土層，不應(yīng)有深坑、陡坡、陡坎。 
澆筑沉井底板混凝土?xí)r，在集水井處預(yù)埋帶止水環(huán)的法蘭鋼管，其內(nèi)徑為60cm左右。法蘭鋼管盤面的高程低于底板混凝土面20-30cm，通過(guò)法蘭鋼管用水泵排除地下水。待底板混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且滿足抗浮要求時(shí)，停止抽水，將排水泵從法蘭鋼管中拔出，并迅速蓋上法蘭蓋和止水墊圈，用螺栓擰緊至不漏水，然后將該處底板混凝土補(bǔ)齊。
八、總結(jié)
某乙烯工程取水設(shè)施沉井施工工藝簡(jiǎn)潔，成本節(jié)省，進(jìn)度超前，集中體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是兩次下沉到位工藝簡(jiǎn)單；二是下沉中不斷糾偏確保精度；三是水沖吸泥節(jié)省降水費(fèi)用；四是挖機(jī)取土趕超進(jìn)度；五是注重細(xì)節(jié)保證安全。