沉井水力沖吸排水下沉施工技術(shù)

戴錫芳

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司　遼寧　遼陽(yáng)　111000）

沉井水力沖吸排水下沉施工技術(shù)

戴錫芳

（中鐵十九局集團(tuán)第一工程有限公司遼寧遼陽(yáng)111000）

浙江大唐烏沙山發(fā)電廠循環(huán)水泵房沉井采用水力沖吸排水下沉施工，介紹水力沖吸排水下沉施工工藝、技術(shù)要求，論述了施工中的重點(diǎn)。

沉井；水力沖吸；排水下沉施工

1　工程及地質(zhì)概況

浙江大唐烏沙山發(fā)電廠循環(huán)水泵房設(shè)計(jì)為沉井結(jié)構(gòu)，尺寸為49.55m（長(zhǎng)）×31.1m（寬）×20.85m（高），并列兩座，凈間距為12.4m，每個(gè)沉井底部設(shè)縱橫底梁，分成20倉(cāng)，基礎(chǔ)為φ800mm鋼筋混凝土灌注樁，已提前施工完成。兩座沉井同時(shí)制作延時(shí)下沉，總下沉深度為17.5m，單井出土量約6.5萬(wàn)m3（折合泥漿量約為40萬(wàn)m3）。

沉井下沉所穿越土層主要為淤泥質(zhì)土，該層厚度達(dá)17.0m左右，具有含水量高，壓縮變形大，強(qiáng)度低等不良工程地質(zhì)性質(zhì)，地基承載力特征值50kPa，淤泥質(zhì)土層以下部分為含粘性土圓粒層。

2　下沉方案的選定理由

本工程下沉原設(shè)計(jì)是采取水力機(jī)械不排水工藝，采用該工藝的不利因素是工期長(zhǎng)、水下作業(yè)安全系數(shù)低、工人水下勞動(dòng)強(qiáng)度大和糾正井位困難等。下沉采用水力機(jī)械沖吸進(jìn)行排水方法下沉的不利因素是井體周邊淤泥質(zhì)土體易發(fā)生土涌、兩井相互影響大和封底防水等。但其施工進(jìn)度快和安全系數(shù)較水下施工高，因此根據(jù)沉井所處地質(zhì)條件及水文條件，可相應(yīng)采取技術(shù)措施解決問(wèn)題，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，采取深層水泥攪拌樁和劈裂注漿可以對(duì)土體進(jìn)行加固得以解決。同時(shí)為保證沉井下沉的施工安全及混凝土封底質(zhì)量，在沉井四周設(shè)置了9個(gè)降壓井，主要用于降低地下孔隙承壓水水位，防止封底時(shí)井下土體發(fā)生水涌，保證施工安全和混凝土封底施工質(zhì)量。因此采取水力機(jī)械沖吸進(jìn)行排水方法是可行的。

3　水力沖吸排水下沉工藝原理

本沉井水力沖吸排水下沉工藝系使用高壓水（水泵出口壓力宜大于1.2MPa）通過(guò)水槍將土體破碎并與水槍的出水混和成一定濃度的泥漿，然后由水力吸泥機(jī)或泥漿泵經(jīng)由輸泥管路排出沉井，實(shí)現(xiàn)取土下沉的目的。水力排水沉井施工流程見(jiàn)圖1所示。

圖1　水力沖吸排水下沉工藝流程圖

4　下沉施工主要設(shè)備及其布置

根據(jù)要工程規(guī)模特點(diǎn)，沉井高度20.85m，考慮機(jī)械效能問(wèn)題，井內(nèi)泥漿排放需要采用2臺(tái)15m揚(yáng)程泥漿泵進(jìn)行二次接力，沖吸下沉設(shè)備及管路如圖2所示。

圖2　沖吸下沉設(shè)備及管路圖

5　下沉施工過(guò)程簡(jiǎn)介

本沉井從下沉開(kāi)始到下沉結(jié)束，基本分為初沉、正常下沉、終沉三個(gè)階段：

5.1初沉階段

本沉井初沉階段為沉井進(jìn)尺在5.0m以?xún)?nèi)施工過(guò)程，初沉階段主要調(diào)整沉井結(jié)構(gòu)預(yù)制時(shí)產(chǎn)生的偏沉，注意控制取土速度。

初沉?xí)r均勻?qū)ΨQ(chēng)取土。先沖吸中部土，后沖吸周邊土，井內(nèi)土體沖吸成深0.5～1.0m的淺鍋底后，再?zèng)_吸周?chē)耐馏w，刃腳下的土塞始終高于中間的土面。

初沉階段測(cè)量每隔2h測(cè)一次，每24h測(cè)一次平面位移，當(dāng)沉井偏差超限時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整沖吸土部位。并控制好井內(nèi)的沖吸土深度，確保沉井在初沉階段能夠進(jìn)入正確的平面位置。

5.2正常下沉階段

在初沉階段末期，沉井的技術(shù)指標(biāo)良好，便可進(jìn)入正常下沉階段。此時(shí)適當(dāng)增加沉井鍋底深度，加快沖吸土的深度和數(shù)量，減少土反力來(lái)降低下沉的阻力，提高施工進(jìn)度。

初沉階段末期，由于沉井下沉已形成一定的土塞，側(cè)向阻力較大，糾偏因難，所以四角控制點(diǎn)的高差大于100mm，即要求糾偏。糾偏時(shí)井內(nèi)挖土高差小于1m為宜，不得過(guò)大。刃腳下的土塞一定要控制好，特別是外側(cè)井壁刃腳下土塞必須控制好。

5.3終沉階段

沉井下沉離設(shè)計(jì)標(biāo)高2m左右時(shí)就進(jìn)入到終沉階段，這時(shí)要嚴(yán)格控制井內(nèi)土體高差。以防止井內(nèi)土過(guò)多挖除，導(dǎo)致井的突沉和超沉，造成灌注樁基的偏位。

沖吸土鍋底形狀由“凹”面逐步過(guò)度到“凸”形反鍋底，并且適當(dāng)放慢沖吸土速度和數(shù)量，嚴(yán)格按照均勻?qū)ΨQ(chēng)的原則布置挖土范圍，基本以糾偏為主。

測(cè)標(biāo)下沉趨勢(shì)和自沉慣量，測(cè)量2h一次，高差控制100mm，隨著沉井繼續(xù)下沉，可采用大石塊拋填刃腳下，并逐漸形成擠土下沉。

待沉井離設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm時(shí)需停止沖吸并觀察6h，一般以1cm/h左右的速度將沉井慢慢進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高，確保沉井平穩(wěn)。

沉井進(jìn)入設(shè)計(jì)標(biāo)高后需繼續(xù)觀察，待沉井全部穩(wěn)定，以8h內(nèi)沉井下沉不大于10mm，即可進(jìn)行沉井封底。

6　結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)寧波烏沙山電廠沉井施工實(shí)踐證明，水力沖吸排水下沉在軟土地層中是可行的沉井施工工藝。通過(guò)水力機(jī)械設(shè)施，將沉井內(nèi)土體由高壓水破碎混合成泥漿后吸排出沉井，從而使沉井逐步下沉到位。該工藝進(jìn)度快、污染可控制，具有技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理、操作簡(jiǎn)便，勞動(dòng)強(qiáng)度低、施工安全可靠、下沉質(zhì)量容易控制等優(yōu)點(diǎn)。省去大型挖土和起吊設(shè)施，節(jié)省設(shè)備使用費(fèi)，降低工程成本。

本工藝可廣泛適用于淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粘土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉砂、細(xì)砂等地層的沉井工程。

[1]劉少躍，潘健，丁孝勇.大型沉井施工技術(shù)在江蘇陳家港電廠循環(huán)水泵房中的應(yīng)用[J].廣東水利水電，2012（11）.

[2]劉東斌.較深大型沉井下沉施工技術(shù)初探[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)，2008（4）.

TU753.61

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2015-6-8