摘要：沉積土層沉井，一般采用挖土法下沉，分三次制作兩次下沉，施工中采用人工井下挖土多臺(tái)吊車垂直出土的方法下沉，危險(xiǎn)性較大。本文中作者根據(jù)的單位自行設(shè)計(jì)的沉井施工工法在某項(xiàng)工程中實(shí)踐使用，與傳統(tǒng)工法進(jìn)行相比較。驗(yàn)證了新工法開挖成本低、工期短、見效快取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

　　關(guān)鍵詞：海相沉積土層,沉井,施工工法,實(shí)踐

　　前言

　　所施工泵站坐落在天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西區(qū)內(nèi)，為一座集雨水、地道雨水、污水三種功能于一身的三合一泵站。泵站沉井的結(jié)構(gòu)尺寸特別大，目前在天津地區(qū)是最大的沉井，建筑面積1584.1m2，其平面為矩形，外壁長43.4m，寬36.5m，地下部分深16.27m，標(biāo)高-12.5～3.77為沉井部分，沉井的總高度為16.27m。沉井下沉?xí)r穿越3類巖性變?nèi)A不大的土層，如何保證沉井在下沉?xí)r穿越不同土層的速度、水平位移、垂直度等重要指標(biāo)至關(guān)重要。

　　一、工法特點(diǎn)和適用范圍

　　1.地層為淺海相砂粘土地層，且地層變化不明顯。

　　2.周邊設(shè)施空間有限于大體積的沉井施工。

　　二、工藝原理

　　水泥土攪拌樁止水帷幕和鋼板樁支護(hù)，基坑開挖, 刃腳及地梁以下?lián)Q填地基,混凝土墊層施工,沉井預(yù)制(分三次制作), 高壓射水法沉井下沉, 沉井到位后，進(jìn)行封底。

　　三、工藝流程

　　工藝流程:施工測(cè)量→打鋼板樁維護(hù)→打井降水→基坑施工→基礎(chǔ)墊層施工→沉井刃腳磚模的砌筑→搭設(shè)腳手架→鋼筋綁扎→模板支設(shè)→澆注第一節(jié)混凝土→鋼筋綁扎→模板支設(shè)→澆注第二節(jié)混凝土→混凝土養(yǎng)護(hù)與拆模→下沉的準(zhǔn)備工作→沉井下沉→沉井糾偏→沉井封底→第三節(jié)鋼筋、模板、混凝土與沉井內(nèi)的墻、板、梁、柱、梯等穿插施工。

　　三、 沉井制作

　　1.搭設(shè)腳手架

　　由于沉井結(jié)構(gòu)的特殊性，腳手架工程需反復(fù)搭設(shè)，第一次為了沉井井壁施工，第二次為了井壁二次澆注和井內(nèi)的墻、梁、板、梯、柱施工。腳手架采用φ48鋼管、扣件式結(jié)構(gòu)，第一層立管下與基坑底之間鋪設(shè)5cm大板，擴(kuò)大在基礎(chǔ)上的接觸面積，立管和橫管間距均為1.2m。腳手架分層搭設(shè)，層高不超過1.8m，每層鋪設(shè)大板，并安裝欄桿、掛網(wǎng)保護(hù)，同時(shí)用剪刀撐和八字撐進(jìn)行加固。隔板澆注采用“滿堂紅”腳手架，在立桿的頂部配有絲杠和旋把，便于調(diào)節(jié)，鋼筋綁扎合格以后方可進(jìn)行模板安裝。

　　2.第一、二、三節(jié)鋼筋綁扎

　　鋼筋采用Φ-HPB235(Q235);Φ-HRB335(20MnSi)，鋼筋連接采用機(jī)械連接或?qū)雍附?。沉井封底鋼筋在沉井池壁刃角和地梁刃角處留出預(yù)埋鋼筋。

　　3.第一、二、三節(jié)模板支設(shè):見圖3.3.1

　　模板的選用：墻、板、柱、梁模板選用P3012、P2512、P2012、P1512、P3060、P1012(帶孔)型鋼模板和E1512、E1012(陰角)、J0012(角模)。連鎖件選用U型卡。預(yù)留孔洞、異型結(jié)構(gòu)和不能滿足模板模數(shù)的部位配制木模補(bǔ)差。

　　模板的支設(shè)：刃腳部分和中隔墻模板采取對(duì)頂?shù)姆椒ㄖгO(shè)。井壁部分模板采取對(duì)頂、對(duì)拉的方法支設(shè)。模板拼接選用U型卡，內(nèi)外模板由對(duì)拉螺栓連接緊固。

　　5.3.1沉井支模支設(shè)立面圖

　　4 .澆注第一、二、三節(jié)混凝土

　　混凝土分三次澆注，第一次澆注高度5.80m，第二次澆注高度5.50m，第三次澆注高度4.97-1.0m (留1.0m最后與梁和頂板一同澆注)。為了增加砼抗?jié)B、抗裂能力，砼內(nèi)摻加一定比例的高效復(fù)合抗裂防水劑。沉井池壁砼中應(yīng)摻加阻銹劑，摻量根據(jù)廠家產(chǎn)品說明確定。

　　5.混凝土養(yǎng)護(hù)與拆模

　　混凝土澆注后設(shè)專人進(jìn)行苫蓋、澆水養(yǎng)護(hù)，并設(shè)專人進(jìn)行自然下沉量的監(jiān)測(cè)。第一節(jié)、第二節(jié)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后開始下沉。第三節(jié)沉井砼強(qiáng)度達(dá)到80%后開始下沉。

　　6.對(duì)拉螺栓孔處理施工

　　混凝土井壁螺栓孔滲漏現(xiàn)象，是建筑工程外墻滲漏的一個(gè)質(zhì)量通病。為杜絕井壁螺孔滲漏現(xiàn)象，所以必須填補(bǔ)井壁螺栓孔，確保螺孔處不滲漏。

　　操作前首先要把螺孔內(nèi)的垃圾清理干凈，凸出砼井壁面PVC塑料管割除至與砼井壁面平齊。人站在外井壁面，然后拔出塞桿，手拿金屬管，在裝滿干硬性水泥砂漿桶內(nèi)插數(shù)次，使金屬管內(nèi)裝入部分砂漿。然后使金屬管對(duì)正螺孔，用塞桿擠壓水泥砂漿，使之壓入螺孔內(nèi)，至內(nèi)井壁孔中擠出砂漿為止，重復(fù)上述方法數(shù)次即可填滿螺孔。

　　填補(bǔ)螺孔分三次完成。第一次砂漿填孔完成螺孔總長的一半。第二次完成至內(nèi)凹5mm處。最后一遍為防止PVC管外壁與砼之間的滲漏，必須用1：2.5水泥砂漿抹灰，凸出墻面3 mm，周邊大于螺孔每邊30mm，表面壓光，待水泥砂漿干燥后，刷聚氨酯防水涂料一遍即可完成。

　　每次填補(bǔ)水泥砂漿的時(shí)間間隔為不少于24小時(shí)。最后一遍水泥砂漿抹灰完成后，必須進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。

　　7.下沉的準(zhǔn)備工作

　　(1) 出入鋼梯的制作：在池壁一側(cè)制作臨時(shí)出入鋼梯。

　　(2) 測(cè)量靶盤：在沉井的四個(gè)角設(shè)置測(cè)量靶盤，靶盤高度設(shè)置在刃腳踏面以上1.20m處。

　　(3)沉井內(nèi)照明：在靶盤位置設(shè)置500瓦廣照燈具，刃腳周圍設(shè)置安全電壓并聯(lián)線路100瓦白熾燈，沉井內(nèi)按單元設(shè)置安全電壓100瓦手持燈。在施工現(xiàn)場(chǎng)四角設(shè)置1千瓦探照燈塔。

　　(4)搭設(shè)指揮平臺(tái)：在4軸、D軸、G軸對(duì)稱位置搭設(shè)指揮平臺(tái)，每個(gè)指揮臺(tái)面積1.0m2。

　　(5)吊車穩(wěn)坐位置：在沉井下沉過程中選用2臺(tái)65t吊車負(fù)責(zé)吊運(yùn)土方，選擇最佳位置一次穩(wěn)定。吊車穩(wěn)坐位置在沉井南側(cè)、西側(cè)、北側(cè)。穩(wěn)坐吊車的位置進(jìn)行地基處理。

　　(6)現(xiàn)場(chǎng)備120KW發(fā)電機(jī)一臺(tái)供停電使用，準(zhǔn)備一臺(tái)30 t吊車隨叫隨到。

　　(7)封底用片石、碎石、濾水窩子等提前進(jìn)場(chǎng)。

　　四、沉井下沉

　　1. 沖水法沉井下沉

　　首先拆除墻和地梁的刃腳磚模與混凝土基礎(chǔ)，再將以上的墻和地梁下的土方挖深0.50m。特別要注意的是在整個(gè)下沉過程中始終保持地梁下的土方與地梁底部留有50cm空隙，絕不能讓地梁承受沉井的重力。

　　初沉階段沉井很容易產(chǎn)生傾斜和位移，因此射水不需過快，每步以中心向四周放射沖水。沖水過程保持統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一速度、統(tǒng)一深度、統(tǒng)一方向。

　　在該階段四角控制點(diǎn)的高差容易偏大，利用沖水位置和沖水深度不同，高處多沖、低處少?zèng)_，調(diào)整刃腳踏面的土反力分布，促使沉井改變傾斜狀態(tài)，逐步改變到垂直狀態(tài)。

　　正常下沉階段：一般在沉井下沉至總高度1/3后，即算進(jìn)入正常下沉階段。該階段下沉比較平穩(wěn)，可適當(dāng)加快沖水速度、增加沖水深度，一般底深度控制在1.5m左右。但仍要保證四周對(duì)稱、均勻射水，平穩(wěn)下沉。

　　2.糾偏：測(cè)量人員要隨時(shí)觀測(cè)靶盤，分析傾斜趨勢(shì)并及時(shí)與總帶班溝通，做到超前糾偏。糾偏時(shí)不能一側(cè)超挖糾偏，應(yīng)與相鄰的兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，一次糾偏不要過大，讓沉井在下沉過程中緩慢校正。

　　3.終沉：當(dāng)挖至高程-12.00m時(shí)停止各格中間部位大面積的沖水取土，進(jìn)行墻底、梁底的清理工作。當(dāng)沉井踏面沉至-12.00m時(shí)集中人力分段對(duì)稱挖刃腳槽和碼放片石。片石頂面高程為-12.40m，最終踏面沉至高程為-12.40m，留有10cm預(yù)沉量。從此時(shí)開始至封底混凝土澆注，測(cè)量人員每天要對(duì)沉井進(jìn)行高程監(jiān)測(cè)。

　　4. 沉井封底

　　沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),應(yīng)立即連續(xù)進(jìn)行沉降觀測(cè),如8小時(shí)沉降量不大于10mm，方可封底。

　　沉井采用干封底時(shí)應(yīng)符合下列規(guī)定：

　　a沉井基底土面已全部挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高;

　　b沉井內(nèi)淤泥、雜物已全部清除干凈;

　　c排、降水設(shè)施良好，可不間斷地排降水，井底無積水;

　　d井壁與井底連接處應(yīng)鑿毛的部位已鑿毛，并洗刷干凈。

　　(1)排水溝：在底板混凝土下層上開挖排水溝與大口井連通，排水溝寬度50cm、深度50cm。穿過梁段局部加深。排水溝與掏挖梁底超挖部分全部回填碎石找平。

　　(2)埋設(shè)水窩子：水窩子由DN600鋼管加工而成，一端管口焊接與盲板配套的法蘭盤，與法蘭盤相距30cm焊鋼板止水環(huán)，另一端管口至80cm在管壁上鉆8排Φ12孔。水窩子設(shè)置在觀測(cè)井位置。法蘭盤高程控制在底板厚度的1/3處。

　　(3) 澆注混凝土墊層：墊層混凝土等級(jí)為C10，澆注前將臨時(shí)支撐梁和地梁的落土清掃干凈，再將大口井回填碎石(觀測(cè)井除外)，封底水窩子開始抽水。墊層混凝土厚度100mm。由混凝土輸送泵澆注，采用插入式振搗器人工振搗找平。

　　(4)綁扎底板鋼筋：首先將墻、梁的預(yù)埋甩筋調(diào)直，然后分格擺放底板鋼筋并逐根與預(yù)埋甩筋焊接，搭接長度、焊縫長度、焊縫寬度與焊縫厚度詳見規(guī)范。

　　(5)封底混凝土的澆注：封底混凝土等級(jí)為C30、S8。由混凝土輸送泵澆注，采用插入式振搗器振搗人工找平搓出毛面，由于底板混凝土已經(jīng)被墻、梁分隔，加之底板鋼筋要逐根與預(yù)埋甩筋焊接需要很長時(shí)間，因此為了不影響上部?jī)蓪影宓氖┕?，考慮鋼筋焊接與混凝土澆注逐塊進(jìn)行。最后澆注封底混凝土?xí)r在水窩子周圈留出凹槽便于安裝盲板。

　　(6)面層混凝土：封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再澆注C30、S8混凝土一步，厚度1m。此時(shí)將封底水窩子的盲板上緊擰死。整個(gè)底板找平壓光。

　　(7)在沉井內(nèi)的墻、板、梁、柱、梯施工前將臨時(shí)支撐鋼梁全部拆除。

　　五、沉井下沉過程注意事項(xiàng)

　　(1)沉井下沉階段要做好下沉記錄工作，畫出下沉速率圖，整理好與沉井下沉相對(duì)的關(guān)系圖，為施工提供可靠的依據(jù)。

　　(2)在下沉過程中一定要控制好各階段降水深度必須滿足如下要求：在初沉階段實(shí)際降水要達(dá)到8m左右，在正常下沉階段，水位保持在刃腳下2～4m，在終沉階段，要求保證水位一直在刃腳下3m左右。

　　(3)要密切注意地質(zhì)條件，防止地下有承壓水、流沙等造成涌土、突沉或不沉等情況，加強(qiáng)對(duì)周圍土體的觀測(cè)，及時(shí)消除地面裂縫造成的滲水現(xiàn)象。

　　(4)要加強(qiáng)對(duì)周圍建筑物的沉降觀測(cè)，設(shè)置固定觀測(cè)點(diǎn)，每天定時(shí)進(jìn)行觀測(cè)。

　　(5)要重視各階段的糾偏工作，發(fā)現(xiàn)有超出要求傾向時(shí)，及時(shí)糾偏，特別是終沉階段的糾偏工作，要勤、要及時(shí)、要準(zhǔn)確，確保沉井按設(shè)計(jì)要求達(dá)到位置。

　　結(jié)語

　　本施工法于天津新區(qū)中北組團(tuán)與污水泵站工程施工,取得了成功,節(jié)約成本近105萬元，得到了當(dāng)?shù)卣蜆I(yè)內(nèi)人士的關(guān)注和好評(píng)。隨著城市規(guī)劃建設(shè)發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施不斷擴(kuò)大，類似的工程會(huì)越來越多，在以后濱海新區(qū)和國內(nèi)此類工程的中，本工藝將得到廣泛的推廣和應(yīng)用。