沉井施工工藝在污水處理廠深基坑中的應(yīng)用

□文/張?zhí)煳?/p>

沉井施工工藝在污水處理廠深基坑中的應(yīng)用

□文/張?zhí)煳?/p>

為了保證施工區(qū)域周邊建筑物的安全，解決場(chǎng)地受限等因素，沉井施工工藝廣泛應(yīng)用于各類泵站、地下油庫、水池豎井等深井構(gòu)筑物。文中結(jié)合天津某污水處理廠施工情況，重點(diǎn)闡述了沉井施工工藝及下沉過程中遇到的問題。

污水處理廠；沉井施工；格柵

工程概況

天津某污水處理廠占地面積為281502m2，污水處理能力為10萬t/d，采用卡魯塞爾2000型氧化溝處理工藝，粗格柵是主要工藝構(gòu)筑物之一，±0.000m以下部分采用沉井法施工。

施工流程

平整場(chǎng)地→測(cè)量放線→開挖基坑→鋪砂墊層和墊木或砌刃腳磚座→沉井澆注→設(shè)降水井點(diǎn)或挖排水溝、集水井→抽出墊木→沉井下沉封底→澆注底板混凝土→施工內(nèi)隔墻、梁、板、頂板及輔助設(shè)施。

施工要點(diǎn)

沉井制作

沉井在基坑中制作，以減小下沉深度，集水池沉井施工部分在-4.000m標(biāo)高預(yù)制，沉井在下沉過程中采用井內(nèi)設(shè)污水泵排水。沉井分3節(jié)澆注，兩次下沉，隔墻與井外壁一起澆注并一起下沉，以增強(qiáng)井外壁對(duì)土層壓力的抵抗，保證沉井結(jié)構(gòu)的安全。

（1）刃腳制作。沉井下部已經(jīng)設(shè)計(jì)好刃腳，其支設(shè)方式取決于沉井重量、施工荷載和地基承載力。本工程采用磚砌墊座。經(jīng)計(jì)算磚模底面寬度為1.4m，要計(jì)算好第1節(jié)沉井的重量、施工荷載以及地基承載力，計(jì)算磚砌墊塊的厚度及高度，根據(jù)計(jì)算，磚砌墊塊的高度為500mm。見圖2。

圖2 磚砌墊層示意

（2）施工高度劃分。井壁分3次制作，第1節(jié)井壁制作高度為5000mm，第2節(jié)井壁的制作高度為4630 mm，第3節(jié)井壁的制作高度為3800mm。在第1節(jié)井壁及第2節(jié)井壁下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行封底的施工。

（3）井壁鋼筋綁扎。在墊層上彈出刃腳尺寸線，在其上支設(shè)刃腳模板，然后綁扎鋼筋。井壁豎筋一次綁好，水平筋分段綁扎，將外壁水平鋼筋設(shè)在垂直鋼筋的外側(cè)，井壁內(nèi)側(cè)水平鋼筋設(shè)在垂直鋼筋的里側(cè)。底板與墻體連接處預(yù)留連接鋼筋，為保證鋼筋位置正確，鋼筋接頭采用綁扎接頭。井壁鋼筋綁扎關(guān)鍵是控制好鋼筋搭接長(zhǎng)度與搭接位置，控制井壁鋼筋頂部高度，控制好井壁內(nèi)外層鋼筋的凈距尺寸，保證整體鋼筋的穩(wěn)固。

（4）井壁模板安裝。沉井刃腳和隔墻斜面處采用磚胎膜，其余部分采用定型木模板。內(nèi)外模以及模板之間的連接和固定均采用φ48mm鋼管，采用U型卡、φ12 mm對(duì)拉螺栓等標(biāo)準(zhǔn)扣件作模板之間的連接和固定，使內(nèi)外模具形成足夠剛度的整體。對(duì)拉螺栓兩端焊模板限位鋼筋，限位鋼筋距模板4cm，采用4cm厚小木方填充，作為限位鋼筋混凝土保護(hù)層。待井壁模板拆除后，割去對(duì)拉螺栓，清洗干凈并用環(huán)氧砂漿封閉保護(hù)層木塊形成的洞穴，防止螺栓的銹蝕后地下水的滲入。

對(duì)拉螺栓在模板上的布置為橫向及豎向間距均為60cm；特殊部位，如變截面、預(yù)埋管處適當(dāng)加密。

（5）水平施工縫的選擇及處理。傳統(tǒng)施工縫做法不僅復(fù)雜而且防滲效果不理想，常常出現(xiàn)滲漏。本工程采用鋼板止水帶做法，鋼板厚4mm、寬400mm。鋼板止水帶采用鋼筋點(diǎn)焊固定在主筋上，固定的鋼筋頭在止水帶兩側(cè)錯(cuò)開布置。

沉井下沉

（1）準(zhǔn)備工作。檢查井壁混凝土強(qiáng)度，按同條件養(yǎng)護(hù)混凝土試塊強(qiáng)度等級(jí)值為準(zhǔn)，刃腳部分達(dá)混凝土強(qiáng)度100%，井壁混凝土強(qiáng)度達(dá)70%以上；沉井壁所有洞口用50cm厚磚墻封堵，雙面用1∶2水泥砂漿抹光；在井壁內(nèi)側(cè)設(shè)垂線，以吊線錘觀察沉井的傾斜；在井壁外側(cè)四角上用紅漆畫出標(biāo)尺，每一標(biāo)志線間距500mm并標(biāo)出下沉前的實(shí)際高度和下沉完畢后的標(biāo)高，以觀測(cè)沉井下沉情況。

（2）挖土下沉。取土原則，按照先中間、后四角、先鍋底、后刃腳的原則對(duì)稱。挖土采用人工挖土，裝入吊斗內(nèi)，采用卷揚(yáng)提升設(shè)備取土至井外，每層挖土厚0.4～0.5m。為防止突沉，造成偏差以及減少井外土的擾動(dòng)坍塌，挖土?xí)r先應(yīng)沿刃腳周圍保留0.5m土埂，當(dāng)鍋底開挖結(jié)束后，沉井由于自重而下沉，將刃腳下的土向中央擠。再繼續(xù)開挖，沉井可持續(xù)下沉，鍋底形成后不下沉，可逐步均勻挖原先保留的土埂。遇有塊石及雜物應(yīng)及時(shí)人工清理，吊出井外。

（3）測(cè)量控制。必須每天對(duì)沉井標(biāo)高及中心位置偏移進(jìn)行檢測(cè)，采用必要的施工措施，以糾正不均勻沉降及中心位置偏移。在井壁四角畫出水平標(biāo)尺，用水準(zhǔn)儀測(cè)量觀測(cè)下沉標(biāo)高變化；在沉井的中軸線方向設(shè)置固定標(biāo)樁，用鋼尺直接量測(cè)沉井中軸的位置；在沉井四角掛吊線錘并輔以經(jīng)緯儀測(cè)量垂直度。

（4）糾偏處理。由于土質(zhì)不均，挖土不平衡，沉井在下沉過程中曾出現(xiàn)偏斜并采用2種糾偏方法。

一是制作時(shí)在沉井四角預(yù)埋鐵件，系上攬風(fēng)繩，將攬風(fēng)繩固定在錨墩上。在以后的挖土過程中沉井發(fā)生傾斜，可借攬風(fēng)繩調(diào)整位置。沉井入土深度較淺時(shí)（≤2 m）糾偏可采用合理取土的辦法，在刃腳高的一側(cè)底部取土，在刃腳低的一側(cè)底部墊枕木，隨著取土量的增大并由攬風(fēng)繩的穩(wěn)定作用，沉井傾斜得到糾正。

二是沉井下沉出現(xiàn)偏斜第一種方法不能奏效時(shí)，采用在沉井頂部施加水平力的方法。在刃腳低的一側(cè)沉井頂部固定I20水平槽鋼，同時(shí)加斜撐I20槽鋼，斜撐槽鋼固定于基坑內(nèi)枕木上，沉井內(nèi)取土。由于沉井內(nèi)取土后底部支撐力減少，在沉井自重力及斜撐槽鋼的支撐力的作用下，形成水平推力，使沉井向刃腳高一側(cè)偏移，在沉井?dāng)堬L(fēng)繩的共同作用下，達(dá)到糾偏的目的。

沉井封底

當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，進(jìn)行沉降觀測(cè)，8h內(nèi)下沉量＜10mm時(shí)方可進(jìn)行沉井封底。由于滲水較多無法直接封底，所以在位于沉井中心設(shè)置1個(gè)滲井，中心井深1～2m，插入直徑0.6～0.8m周圍有孔的鋼套管，四周填以卵石，使井底的水匯集到集水井中，用潛水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50cm。刃腳混凝土鑿毛處應(yīng)洗刷干凈，然后澆注毛石混凝土，強(qiáng)度達(dá)到30%，鋪設(shè)底板鋼筋、澆注混凝土并搗實(shí)。

混凝土養(yǎng)護(hù)的14d，封底的集水井應(yīng)不斷抽水，待底板混凝土達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，將預(yù)制的一段直徑略小于鋼套管的混凝土圓柱體放入鋼套管內(nèi)，縫隙用麻絲填塞嚴(yán)密，裝上法蘭，再在上面澆注一層混凝土，使之與底板齊平。

結(jié)語

沉井結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于橋梁、煙囪、水塔的基礎(chǔ)以及水泵房、地下油庫、水池豎井等深井結(jié)構(gòu)。當(dāng)結(jié)構(gòu)地下較深、土質(zhì)較差或者周圍已有建筑物施工場(chǎng)地受限制時(shí)，采用大開挖施工幾乎不可能，那么采用沉井施工則是比較合適的選擇。

（1）沉井施工的土方量可以限制在沉井的體積范圍內(nèi)，因?yàn)闊o需留出邊坡，施工場(chǎng)地面積可大大減少。

（2）沉井不但可以作為地下結(jié)構(gòu)的外殼部分，而且在挖土下沉的過程中可作開挖支護(hù)，與設(shè)地下連續(xù)墻支護(hù)的大開挖方法相比，節(jié)約了基坑支護(hù)的費(fèi)用，經(jīng)濟(jì)效果顯著。

TU471

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1008-3197（2010）04-76-03

2010-04-23

張?zhí)煳?男，1974年出生，工程師，中冶天工建設(shè)有限公司渤海分公司，從事工程技術(shù)管理工作。