娘子關(guān)供水二期工程一級(jí)泵站沉井施工方案

閆電紅

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概況

陽泉市娘子關(guān)二期供水工程是在一期工程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改擴(kuò)建工程。工程主要建設(shè)內(nèi)容包括：水源工程（新建1#水源泵站一座，舊水源泵站改造），一、二、三級(jí)加壓泵站及各站配套揚(yáng)水管道工程，貓垴山水廠工程及城市供水管網(wǎng)工程。其中：一級(jí)泵站廠房為圓形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑22 m，分為地上、地下兩部分，地下部分高17.375 m，地上部分高10.4 m，主副廠房均布置在內(nèi)。泵房內(nèi)安裝4臺(tái)機(jī)組，單機(jī)設(shè)計(jì)流量0.5 m3/s。

泵站廠房地下部分為沉井式鋼筋混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，沉井為圓形，內(nèi)徑23.4 m，高20.2 m，井壁厚1.2 m，內(nèi)部隔墻厚1.0 m，底板厚1.2 m，坐落于巖石基礎(chǔ)上。沉井分四節(jié)下沉，每節(jié)沉井間設(shè)651型橡膠止水帶，并敷設(shè)BWⅡ型橡膠止水條。沉井混凝土標(biāo)號(hào)為C25W6F100，鋼筋采用Ⅰ、Ⅱ級(jí)。

2 沉井特點(diǎn)及施工工藝流程

沉井施工是先在地表制作成一個(gè)沉井，通過從沉井井壁內(nèi)不斷挖土，使沉井在自重作用下逐漸下沉，達(dá)到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后，再進(jìn)行封底并構(gòu)筑內(nèi)部結(jié)構(gòu)。沉井按平面形狀分為圓形、矩形和圓端形，娘子關(guān)供水二期工程一級(jí)泵站為圓形井筒狀鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)物。該泵站廠房地下部分采用沉井結(jié)構(gòu)，主要考慮到技術(shù)上比較可靠、挖土方量較少、對(duì)周邊建筑物影響比較小、基礎(chǔ)埋置較深等諸多沉井優(yōu)點(diǎn)。此外，沉井施工占地面積小，不需要板樁圍護(hù)，操作簡便，無須特殊的專用設(shè)備。

沉井施工工藝流程主要步驟可分為沉井制作、沉井下沉、沉井封底處理、井內(nèi)施工和封頂?shù)取Ｃ總€(gè)主要步驟又分為多個(gè)施工工序。

3 施工工序與方法

3.1 沉井制作施工

沉井結(jié)構(gòu)主要由刃角、井壁、內(nèi)隔墻、取土井、凹槽、封底、頂板等構(gòu)成。娘子關(guān)供水二期工程一級(jí)泵站廠房沉井制作施工主要包括沉井挖土石方和沉井井壁混凝土施工，土石方開挖約11 130 m3。

土方開挖采用1.0 m3反鏟挖機(jī)自上而下分層開挖，每層開挖深度4 m；石方開挖采用人工配合風(fēng)鎬和挖機(jī)破碎錘開挖，基坑開挖深約18 m，開挖土石料用汽車吊吊集料斗后裝10 t自卸汽車后運(yùn)往棄料場(chǎng)。

為保證沉井制作時(shí)的重量，通過素混凝土墊層擴(kuò)散后的荷載不大于下臥層地基土的承載力，將松軟部分的土換填相應(yīng)厚度的砂墊層，砂采用中粗砂，上寬1.5 m、下寬2.5 m，并灑水分層壓實(shí)，以保證基底密實(shí)度。為了擴(kuò)大沉井刃腳下的支承面，砂墊層上鋪設(shè)混凝土墊層。然后在混凝土頂面砌筑沉井刃腳磚胎模。

對(duì)沉井刃腳和井壁混凝土的澆筑，要保證質(zhì)量。澆筑的井壁混凝土應(yīng)密實(shí)，外表面保持平整、光滑。沉井井壁混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C25，施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)做混凝土抗壓、抗?jié)B試塊，并隨時(shí)抽檢混凝土坍落度。在下一節(jié)澆筑前應(yīng)鑿毛，并清洗干凈。每節(jié)沉井間設(shè)651型橡膠止水帶，并敷設(shè)BWⅡ型橡膠止水條。

沉井制作過程中，應(yīng)對(duì)基坑開挖、磚模砌筑、腳手架的搭設(shè)、鋼筋工程、模板工程、混凝土工程等工序嚴(yán)格按照相應(yīng)規(guī)定進(jìn)行操作。

3.2 沉井下沉

沉井下沉前要做好準(zhǔn)備工作，主要有井壁外觀檢查、井內(nèi)雜物清除、取水管預(yù)留孔口井內(nèi)封堵、磚胎模及素混凝土墊層拆除、井體與封底素混凝土接觸部位鑿毛等。

沉井下沉施工時(shí)采用1.0 m3挖機(jī)開挖，25 t汽車吊吊集料斗垂直運(yùn)輸。挖土?xí)r應(yīng)同步均勻?qū)ΨQ進(jìn)行，先用挖機(jī)裝至集料斗后，由汽車吊吊料斗至井外，自卸汽車運(yùn)至棄渣場(chǎng)。初沉?xí)r，下沉速度控制在0.2～0.5 m/d。

刃腳四周及局部取土困難，可由人工輔助出土。為保證施工人員安全。人工輔助出土?xí)r應(yīng)暫停開挖與其他起吊作業(yè)。挖土對(duì)于沉井在自重作用下均勻垂直擠土下沉很關(guān)鍵，挖土要在井內(nèi)對(duì)稱、緩慢進(jìn)行，保持鍋底狀輻射開挖。挖土?xí)r注意沉井下沉速度，防止發(fā)生傾斜。下沉多時(shí)要少挖，下沉少時(shí)要多挖。

沉井下沉主要應(yīng)控制好刃腳高差、下沉速度和平面位移。沉井下沉?xí)r，在沉井第一節(jié)混凝土達(dá)到100%設(shè)計(jì)強(qiáng)度，其余部分達(dá)到70%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后開始下沉。

3.3 沉井封底處理

沉井基礎(chǔ)處理采用錨桿施工，錨桿采用Ⅱ級(jí)鋼筋，直徑25 mm，長度為5.0 m，深入基巖3.8 m，孔徑42 mm，間距2.0 m，采用梅花形布置，錨桿總數(shù)129根，錨桿總長645 m。由技術(shù)人員和鉆工配合完成測(cè)量定孔位，按設(shè)計(jì)孔位用白漆標(biāo)出。采用YT28手風(fēng)鉆進(jìn)行鉆孔的施工，鉆孔完畢后用壓力風(fēng)或水將孔道清洗干凈，經(jīng)檢驗(yàn)合格后，臨時(shí)封堵孔口。在完成造孔后先將水泥卷式錨固劑推入鉆孔內(nèi)，然后安插錨桿。對(duì)于水泥卷式錨固劑，水泥基強(qiáng)度不低于P.O.42.5級(jí)，應(yīng)具有快凝、快硬、高強(qiáng)、微膨脹性能，提供的錨固力：半小時(shí)應(yīng)達(dá)到50 kN以上、1小時(shí)應(yīng)達(dá)到達(dá)80 kN以上，后期強(qiáng)度穩(wěn)定。

沉井基礎(chǔ)處理后進(jìn)行沉井封底和底板施工。其施工流程如下：清除井底浮泥→井壁等接觸部清洗→混凝土封底→底板澆筑。沉井下沉到位后需進(jìn)行8 h連續(xù)觀測(cè)，在觀測(cè)期間內(nèi)累計(jì)下沉量小于10 mm才可以進(jìn)行封底，封底可采用C20水下混凝土。封底前將井壁刃腳處鑿毛并清洗，以使新舊混凝土很好連接。澆筑混凝土一般采用導(dǎo)管法，在澆筑過程中通過移動(dòng)導(dǎo)管和多點(diǎn)測(cè)控達(dá)到對(duì)混凝土頂面的標(biāo)高控制。封底后一段時(shí)間，待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行鋼筋混凝土底板施工。為防止封底后滲漏，在澆筑鋼筋混凝土底板前，要將井壁與底板接觸的周邊進(jìn)行鑿毛和清洗干凈。井底設(shè)集水井，在混凝土養(yǎng)護(hù)期間要連續(xù)抽水，澆筑的底板混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的70%后，抽干集水井并封堵。

作為地下建筑物，在修筑好滿足內(nèi)部使用要求的各種結(jié)構(gòu)后，還要修筑頂蓋。

4 沉井施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

沉井施工質(zhì)量控制要點(diǎn)主要應(yīng)掌握三個(gè)方面：一是沉井的制作與施工質(zhì)量控制，二是沉井的下沉施工速度，三是偏位控制。

沉井制作施工控制要從基坑開挖、墊層和底模制作、模板制作安裝、鋼筋材料檢驗(yàn)及制作、澆筑混凝土及養(yǎng)護(hù)等幾個(gè)工序上做好質(zhì)量掌控，做到規(guī)范作業(yè)、選擇與配置好施工機(jī)械、混凝土以及鋼筋和模板保證質(zhì)量。在施工中，根據(jù)質(zhì)量與進(jìn)度要求，質(zhì)檢人員要對(duì)分節(jié)現(xiàn)澆制作、分節(jié)下沉施工工藝加強(qiáng)控制。

在沉井下沉?xí)r，要事前制定科學(xué)合理的監(jiān)控方案，全面實(shí)時(shí)監(jiān)控沉井下沉過程與下沉速度。為確保沉井下沉保持均勻，在出土順序、控制刃腳土基、保證下沉軌道、沉井結(jié)構(gòu)安全受力、控制降水等方面要嚴(yán)格控制。

沉井下沉要以糾偏為主，設(shè)置軸線位移和垂直度觀測(cè)標(biāo)志，觀測(cè)密度設(shè)置要合理，最初在每次下沉穩(wěn)定后進(jìn)行測(cè)量，接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)要增加觀測(cè)密度。出現(xiàn)偏差應(yīng)及時(shí)糾正，但不可大幅度糾偏，要在放緩下沉速度時(shí)糾偏，下沉速度服從于糾偏。

此外，在質(zhì)量控制中，人員配備和責(zé)任心是核心。質(zhì)檢人員要充分了解沉井全過程，掌握關(guān)鍵環(huán)節(jié)，抓住主要節(jié)點(diǎn)，真正做到一切皆在掌控之中，確保操作規(guī)范、質(zhì)量合格。

5 結(jié)語

沉井是建造諸如地下大型泵房或深基礎(chǔ)的一種施工方法，首先要掌握鉆孔地質(zhì)資料，確保沉井順利下沉和井身的穩(wěn)定性。施工前，要在詳實(shí)資料支撐的基礎(chǔ)上，編制沉井施工組織設(shè)計(jì)，確定沉井制作方案、下沉施工方法、各階段的相應(yīng)技術(shù)措施、施工質(zhì)量和安全保障。同時(shí)，沉井施工過程中，需對(duì)每個(gè)環(huán)節(jié)做好質(zhì)量控制?？傊?，沉井雖然已是一項(xiàng)比較成熟的施工工藝，但同時(shí)也是復(fù)雜的施工過程，在具體實(shí)施時(shí)必須嚴(yán)格操作規(guī)范。