泵房沉井下沉的質(zhì)量控制措施分析

麻 杰

泵房沉井下沉的質(zhì)量控制措施分析

麻 杰

（遼寧省鐵嶺市農(nóng)田基本建設(shè)工作辦公室，遼寧 鐵嶺 112000）

沉井由于施工工藝較簡(jiǎn)便，技術(shù)比較成熟可靠，較多的應(yīng)用于水利工程基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。文章結(jié)合鐵嶺市某泵房沉井工程實(shí)例，對(duì)沉井的施工工藝、下沉控制措施以及糾偏方法等內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹，希望為類似工程提供參考。

泵房；沉井下沉；質(zhì)量控制

為解決鐵嶺市部分地區(qū)飲水困難的問題，鐵嶺市大力實(shí)施城鄉(xiāng)供水一體化建設(shè)，在管網(wǎng)鋪設(shè)關(guān)鍵地點(diǎn)通過泵房進(jìn)行加壓送水。其中泵房為整體鋼筋混凝土箱型結(jié)構(gòu)，采用沉井法施工。沉井平面尺寸為長(zhǎng)寬為43.7m×45m，沉井頂面標(biāo)高為4.3m，沉井刃腳底標(biāo)高為-12.9m，地下埋深17.2m。沉井井壁厚度為1.5m，東西向底梁及隔墻寬1.0m，南北向底梁及隔墻寬1.2m。沉井內(nèi)東西及南北向底梁和隔墻各5道，將沉井內(nèi)部分為36個(gè)隔倉(cāng)。沉井現(xiàn)場(chǎng)施工場(chǎng)地標(biāo)高為5.85m，基坑底面標(biāo)高為-1.5m，刃腳底面標(biāo)高為0.5m。

經(jīng)地質(zhì)勘查資料顯示，泵房施工區(qū)域地下水比較豐富，有涌水和流沙情況，同時(shí)考慮本工程沉井地下情況復(fù)雜、障礙不明，為保證有效清除障礙、沉井順利下沉，有效控制沉井下沉質(zhì)量，決定采用干沉法下沉。這樣沉井下沉系數(shù)較大，可采取保持井格內(nèi)土塞高度的方式增加井底土體的極限承載力，從而增加下沉阻力，降低下沉系數(shù)，防止沉井超沉。

1 下沉前準(zhǔn)備

1.1 刃腳、墊層等鑿除清理

下沉前先鑿除刃腳磚胎膜和兩側(cè)邊素混凝土墊層，并將刃腳及底梁與封底和底板混凝土接觸部位鑿毛，中間隔倉(cāng)清理的雜物用塔吊吊出井外，周邊隔倉(cāng)清理的雜物用履帶吊吊出井外。下沉前須先將井內(nèi)碎磚、廢混凝土渣屑等剛硬性雜物清除干凈，在井壁四周設(shè)置水平指示刻度尺。

1.2 外壁土方回填

施工場(chǎng)地標(biāo)高為+5.85m，刃腳所處高程為+0.5m，沉井下沉前須將刃腳外側(cè)土方回填至+5.85m，使沉井具有一個(gè)良好的固定導(dǎo)向作用。

2 下沉施工工藝

沉井下沉按照“定位準(zhǔn)確、先中后邊、對(duì)稱取土、深度適當(dāng)”的原則進(jìn)行。本工程沉井共36個(gè)隔倉(cāng)，分為A、B兩區(qū)，沉井下沉的整體施工順序?yàn)橄華區(qū)，后B區(qū)，先用高壓水槍沖刷沉井A區(qū)中央各隔的鍋底，形成大鍋底，然后擴(kuò)大對(duì)稱均勻沖吸四周B區(qū)井格，逐步讓沉井刃腳下沉。

圖1 沉井分區(qū)示意圖

A區(qū)為下沉的中心區(qū)域，在整個(gè)下沉過程中可一直懸空，但鍋底不宜太深，保持在1.5m左右。A區(qū)底梁懸空控制在1.0m以內(nèi)，B區(qū)底梁懸空控制在50cm以內(nèi)，四周外壁刃腳控制在20cm以內(nèi)。需要沖刃腳時(shí)要做到對(duì)稱、均勻，且開挖深度不宜太大。

3 下沉過程

3.1 下沉措施

挖土?xí)r按照由內(nèi)到外的順序進(jìn)行，先取內(nèi)圈井格，再取分批取外圈井格，最后再挖底梁下方的土層，慢慢形成鍋底狀，由于本工程的下沉系數(shù)較大，為避免發(fā)生沉井突然下沉的情況，適當(dāng)保留部分底梁下方的土或在底梁下方添加墊板，從而確保下沉安全。靠近刃腳處取土?xí)r，應(yīng)緩慢對(duì)稱均勻取土，確保沉井受力均勻，當(dāng)挖至淤泥粉質(zhì)粘土層時(shí)，嚴(yán)禁掏刃腳下方的土層。沉井下沉過程中，應(yīng)保持地下水位低于開挖面，以防流沙、管涌等現(xiàn)象發(fā)生。安排專人測(cè)量觀察井內(nèi)水位，每2h觀測(cè)一次。當(dāng)?shù)叵滤徊荒軡M足施工要求時(shí)，分析原因，應(yīng)采取增設(shè)深井點(diǎn)的方法加以解決。整個(gè)下沉階段，對(duì)下沉量和沉井傾斜度進(jìn)行定時(shí)測(cè)量，當(dāng)沉井超過25%的允許偏差值時(shí)就應(yīng)及時(shí)糾偏，確保沉井形成良好的下沉軌道。

3.2 沉井始沉

初沉?xí)r由于沉井與四周沒有摩阻力，加之重心較高，若刃腳下的磚土承載力不均勻，極易造成沉井發(fā)生較大傾斜，因此在將素混凝土墊層敲拆后，先將刃腳處同時(shí)分層掏挖，掏挖出的棄土?xí)杭写嬷粮鱾}(cāng)底中央，使刃腳插入土層中，產(chǎn)生摩阻力，降低沉井重心。隨著沉井的不斷下沉，沉井與四周產(chǎn)生的摩阻力越來越大，下沉越來越慢，這時(shí)就需要采用泥漿帷幕進(jìn)行助沉減阻。具體做法就是施工時(shí)，根據(jù)需要在井壁外側(cè)插設(shè) φ25mm的注漿管，間距為1～3m。注漿管底部約2m范圍內(nèi)均勻開設(shè)注漿孔，外面包裹2層密目濾網(wǎng)，防止土體涌入堵塞注漿孔。注漿管插入深度為井壁刃腳上0.5～1.0m，隨著沉井的下沉跟進(jìn)插入。泥漿帷幕的主要材料為“粘土 +膨潤(rùn)土”，泥漿的比重控制在1.10～1.20g/cm3之間，注漿壓力控制在 0.3～0.6MPa。在泥漿帷幕使用過程中，難免會(huì)出現(xiàn)注漿孔堵塞的問題，因此采用在注漿孔外側(cè)包裹密目濾網(wǎng)或每次注漿完畢后壓注清水洗孔的方法來防止泥漿沉積固結(jié)堵塞注漿孔。

3.3 下沉糾偏

由于本工程沉井尺寸大，對(duì)沉井下沉的偏差要求高，因此在沉井下沉?xí)r應(yīng)注意及時(shí)糾偏。沉井下沉主要以取土下沉為主，隨著井內(nèi)土體的破壞，沉井依靠自身重力克服踏面反力與井壁摩阻力而下沉，但因沉井下沉系數(shù)較大下沉穿越土層地質(zhì)條件差，為防止沉井下沉過程中土體坍方，因此沉井下沉過程中鍋底不宜過深，一般應(yīng)控制在1.5m以內(nèi)。沉井糾偏在下沉過程中進(jìn)行，按照“勤測(cè)勤糾，隨偏隨糾”的原則進(jìn)行糾偏。在下沉過程中每隔2h測(cè)量一次，在沉井初沉階段、終沉階段以及偏差較大適應(yīng)加大觀測(cè)頻率，觀測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)上報(bào)作為糾偏依據(jù)。糾偏時(shí)應(yīng)根據(jù)測(cè)量的偏差數(shù)據(jù)及時(shí)采取糾偏措施。糾偏以不對(duì)稱取土糾偏為主，不宜通過“掏刃腳”的方式糾偏。沉井下沉?xí)r若發(fā)生偏斜，根據(jù)測(cè)量所得四角標(biāo)高及四角下沉速度差異進(jìn)行分析，標(biāo)高較高的一側(cè)適當(dāng)多出土，另一側(cè)適當(dāng)少出土，人為造成踏面反力的差異，調(diào)整沉井各部位的下沉速度。多出土的范圍及深度應(yīng)根據(jù)沉井刃腳高差、下沉速度差及鍋底形狀確定。沉井中偏差應(yīng)在沉井下沉了1/3～1/2井高以前時(shí)基本糾正好，糾正后應(yīng)謹(jǐn)慎下沉，不再有超出容許范圍的位置及方向偏差，否則由于土體形成了約束沉井下沉的“通道”，使沉井難于糾正。

3.4 終沉控制

當(dāng)沉井下沉至離設(shè)計(jì)標(biāo)高1.5～2.0m時(shí)，應(yīng)放慢下沉速度，加強(qiáng)觀測(cè)，一般控制在30分鐘左右測(cè)量一次，到接近標(biāo)高時(shí)應(yīng)不間斷的進(jìn)行測(cè)量，嚴(yán)格控制取土深度，防止沉井超沉。根據(jù)下沉系數(shù)計(jì)算，沉井終沉階段在刃腳和底梁與土體緊密接觸時(shí)，下沉系數(shù)為0.68，沉井完全可以保持穩(wěn)定。當(dāng)沉井下沉至標(biāo)高 -9m時(shí)，主要依靠外圍1#、2#、 3#、 4#、 5#、 6#、 7#、 12#、 13#、 18#、 19#、24#、 25#、 30#、 31#、 32#、 33#、 34#、 35#、 36#，共20個(gè)格倉(cāng)的排泥設(shè)備取土為主，其他格倉(cāng)的泥漿泵只能根據(jù)沉井高差和位移情況進(jìn)行選擇性運(yùn)轉(zhuǎn)取土，為干封逐漸創(chuàng)造條件，使沖泥格倉(cāng)鍋底逐漸形成，如果當(dāng)刃腳標(biāo)高達(dá)到-11m時(shí)，外圍20個(gè)格倉(cāng)仍無法形成鍋底，馬上減小取土范圍，調(diào)正為外圍四個(gè)角1#、6#、31#、36#四格倉(cāng)取土下沉。

為了防止不利于干封情況產(chǎn)生，自刃腳標(biāo)高進(jìn)入-11m之后取土一定嚴(yán)加控制，嚴(yán)格控制下沉速度和鍋底深度，下沉速度嚴(yán)格控制在30cm/d以內(nèi)，如果難以估計(jì)終沉速度，可以考慮停止下沉3h，觀測(cè)下沉量。終沉階段下沉施工，加強(qiáng)糾偏、糾平，確保高差在30cm以內(nèi)，位移在17.2cm以內(nèi)，加大測(cè)量頻率，每隔1h進(jìn)行一次高程測(cè)量，每12h一次平面位移測(cè)量。如果發(fā)現(xiàn)下沉速度超過30cm/d時(shí)，立即減小取土速度或取土區(qū)域。

3.5 高程控制

沉井下沉過程中刃腳高程采用水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制測(cè)量，下沉前在沉井四角墻面上自刃腳踏面開始每隔10cm高度用油漆做出沉井高度標(biāo)尺。首先在沉井四角掛四把塔尺，尺底與刃腳踏面平，并測(cè)出沉井四角踏面的初始高程，從而計(jì)算出刃腳踏面平均初始高程及四角初始高差。初沉?xí)r每隔2h用水準(zhǔn)儀測(cè)量一次四角踏面高程，并計(jì)算踏面平均高程和四角高差，作為指導(dǎo)沉井下沉的依據(jù)。在下沉過程中根據(jù)需要不斷提升塔尺，使尺底與前述沉井四角的高度標(biāo)尺平，記下標(biāo)高，推算踏面標(biāo)高。在沉井高差較大、下沉速度較快、初沉及終沉階段應(yīng)根據(jù)需要加大測(cè)量頻率。

4 結(jié)語(yǔ)

嚴(yán)格按照上述介紹的沉井下沉方法施工，下沉順利，沒有出現(xiàn)較大施工問題，且安全可靠、成本低、工期短，施工效果明顯。但是本文介紹的沉井下沉方法適用于尺寸大、重量大、下沉深度大等特點(diǎn)的沉井下沉，對(duì)于那些尺寸較小、重量較輕、下沉深度較淺的沉井建議根據(jù)地質(zhì)情況選擇濕沉法下沉。

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1008-1305（2017）05-0052-02

10.3969/j.issn.1008-1305.2017.05.018

2017-03-10

麻 杰（1980年—），女，工程師。