偏壓富水復(fù)雜地質(zhì)條件下雨水泵站沉井施工技術(shù)

文/尹航、于德強(qiáng) 中建一局集團(tuán)第二建筑有限公司 北京 102600

雨水泵站被廣泛應(yīng)用在臨江、河處市政道路的雨水排放、防洪排澇工程，泵站的基礎(chǔ)由于埋置較深，受場(chǎng)地限制或臨江富水影響，不宜采取大面積開(kāi)挖土方施工，大都采取沉井法施工。沉井法下沉控制難度大，施工措施稍有欠缺就可能造成偏斜或超沉。

1、沉井法的概念

沉井法是修筑深基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物的一種施工方法，其原理是在井身內(nèi)部分層取土，隨著挖土和土面的降低，沉井井身藉由其自重克服與土壁間的摩擦力和刃腳反力下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，最后進(jìn)行封底。

2、工程概況

(1）漳州市南江濱路工程第I標(biāo)段1#雨水泵站排水工程，位于漳州市南江濱路、靖城新大橋東南側(cè)的綠化帶內(nèi)。泵站設(shè)計(jì)規(guī)模為4m3/s，總占地面積為1392m2。其中泵站下部結(jié)構(gòu)采用沉井施工。

(2）沉井結(jié)構(gòu)長(zhǎng)24.4m，寬17.2m，刃腳底標(biāo)高為-2.4m、頂標(biāo)高14.3m，四周肥槽寬度1.5m。沉井位置地面標(biāo)高9.0m，緊鄰的現(xiàn)狀防洪堤標(biāo)高14.79m，緊鄰的九龍江非汛期常水位3.5m，地下水位豐富且防洪堤對(duì)沉井位置土體有一定側(cè)向土壓力。

3、沉井法的具體施工

本實(shí)施過(guò)程主要包括施工準(zhǔn)備、地基壓密注漿、刃腳制作、回填土加固與導(dǎo)向、井壁制作、取土下沉及控制、沉井封底。應(yīng)用實(shí)例沉井采取分三次澆筑、一次排水下沉、干封底。

3.1 施工前準(zhǔn)備工作

沉井施工前應(yīng)做好場(chǎng)地平整、臨時(shí)設(shè)施搭設(shè)、水電供應(yīng)、編制專項(xiàng)方案、測(cè)量控制網(wǎng)布設(shè)。

3.2 采用地基壓密注漿方法加固地基及偏壓側(cè)土體、隔斷淺層水

由于場(chǎng)地表面為雜填土，承載力較低，且緊鄰的九龍江防洪堤對(duì)土體有較大側(cè)向土壓力，為減小沉井預(yù)制及下沉?xí)r對(duì)沉井的偏移影響，現(xiàn)場(chǎng)采取挖除2m表層雜填土，利用液壓設(shè)備把能固化的漿液注入土層加固土體及邊坡，壓漿深度為刃腳下1.5m。壓密注漿采取梅花型布孔，以保證漿液均勻滲透，使得處理后地基連成一體，增強(qiáng)沉井工作面及偏壓側(cè)土體承載力，保證沉井均勻下沉，減小防洪堤對(duì)沉井處土體的側(cè)向土壓力，同時(shí)隔斷基底淺層水及偏壓側(cè)滲水。

3.3 沉井刃腳制作

本工程沉井分為制作刃腳、井壁施工。采用磚胎模法制作沉井刃腳，主要是取消刃腳斜面部位的支撐、模板和底面的承墊木。沉井內(nèi)刃腳部位用胎模和砼墊層來(lái)代替模板和墊木，胎模按刃腳的形狀成型后，內(nèi)壁用1：3水泥砂漿抹平并壓光，在澆筑混凝土前刷隔離劑，保證刃腳光滑，以減少摩擦便于下沉。

3.4 回填土加固與導(dǎo)向

采用淺開(kāi)槽制作刃腳再回填壓實(shí)土方，對(duì)沉井刃腳結(jié)構(gòu)起到很好的穩(wěn)定作用，可顯著減少下沉過(guò)程中的偏位，保證沉降均勻下沉，同時(shí)壓實(shí)后的土方可為井壁搭設(shè)腳手架提供優(yōu)良工況。

3.5 沉井井壁制作

(1)井壁腳手架搭設(shè)完畢后進(jìn)行上部井壁施工，井壁分兩次澆筑，首節(jié)澆筑4.5m高，次節(jié)澆筑4m高。

(2)每節(jié)豎筋可一次綁到頂部，在頂部用幾道環(huán)向鋼筋固定，水平筋分段綁扎。豎筋與上一節(jié)井壁連接處伸出的插筋采用焊接或搭接連接，接頭錯(cuò)開(kāi)，接頭面積的百分比不應(yīng)超過(guò)50%。為確保鋼筋位置和保護(hù)層厚度正確，內(nèi)外鋼筋之間加設(shè)梯子筋。在鋼筋外側(cè)墊置水泥砂漿保護(hù)層墊塊。

(3)模板采用對(duì)拉螺栓緊固，因一次澆筑混凝土較高，在支模前對(duì)模板進(jìn)行計(jì)算，避免脹模、跑模的現(xiàn)象出現(xiàn)。對(duì)拉螺栓中間設(shè)鋼板止水片，止水片與對(duì)拉螺栓必須滿焊。

(4)澆筑沉井混凝土?xí)r，應(yīng)均勻、對(duì)稱進(jìn)行，以免不均勻沉降引起沉降開(kāi)裂。

3.6 取土下沉

(1)當(dāng)沉井井壁的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度100%時(shí)，方可鑿除刃腳下的混凝土墊層。沉井下沉前應(yīng)檢查降、排水效果，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后方可開(kāi)始下沉。

(2)挖土應(yīng)分層進(jìn)行，防止鍋底挖得太深或刃腳挖土太快，以防突沉傷人。在挖土?xí)r，刃腳處、隔墻下不準(zhǔn)有人操作或穿行，以免刃腳處切土過(guò)快傷人。挖土下沉?xí)r先挖兩層土（讓沉井底部形成鍋底的形狀），再集中人力沿沉井井壁每2-3m一段，向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱、均勻的開(kāi)挖土層，每次挖去5-10cm，沉井便在自重作用下豎直均勻破土下沉，下沉過(guò)程中不得有過(guò)大的傾斜，沉井挖土班組連續(xù)作業(yè)，中途不停頓，確保沉井連續(xù)、安全地下沉就位。

(3)在沉井的下沉過(guò)程中，應(yīng)經(jīng)常觀測(cè)沉井的傾斜度和刃腳踏面的高程。在刃腳的入土深度未及沉井高度的1/3時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)觀測(cè)沉井井筒的傾斜度；當(dāng)沉井刃腳踏面的高程下沉到距設(shè)計(jì)高程約2m時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)踏面高程及下沉量的觀測(cè)。

3.7 流砂處理

(1)流砂形成的原因:一是在井內(nèi)抽水后的水位低于井外水位。二是井內(nèi)外水力坡度較大,動(dòng)水壓力大于顆粒的浸水浮重,使土粒懸浮失去穩(wěn)定隨水沖入井內(nèi)。三是從井底涌起或兩側(cè)涌入,變成流動(dòng)狀態(tài)。

(2)處理措施：工期允許情況下,土方工程應(yīng)在全年最低水位季節(jié)施工并在沉井周圍補(bǔ)打深井,將井外水位降于井內(nèi)水位之下。

3.8 沉井排水法封底

(1)修筑鍋底：先鋪一層50cm厚的碎石，在其上澆筑一層混凝土墊層，在刃腳下填嚴(yán)，振搗密實(shí)，以保證沉井的穩(wěn)定，再將封底混凝土與底板接觸的部位沖刷干凈并鑿毛,對(duì)井底進(jìn)行修整,成為鍋底形,由刃腳向中心設(shè)置成放射形排水溝,溝內(nèi)鋪設(shè)卵石作濾水暗溝。采用明溝排水與水泵抽水相結(jié)合的辦法進(jìn)行，嚴(yán)格控制地下水位，保持基坑干燥。降水曲線應(yīng)始終保持在開(kāi)挖面0.5m以下，保證干地施工。

(2)清理井底：井底基礎(chǔ)表面不得有積水,待檢驗(yàn)合格后, 澆筑一層厚500mm～1500mm的混凝土墊層，振搗必須密實(shí)。待墊層混凝土強(qiáng)度達(dá)50 %以后,即可綁扎底板鋼筋,鋼筋兩端應(yīng)伸入刃腳或凹槽內(nèi),然后澆注混凝土。澆注時(shí)應(yīng)分層,每層厚度 300mm～500mm,由四周向中央進(jìn)行,振搗密實(shí),自然養(yǎng)護(hù)。

結(jié)語(yǔ):

在工程實(shí)施過(guò)程中會(huì)遇見(jiàn)各種難題，在復(fù)雜環(huán)境條件下的沉井施工應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況具體分析，做好過(guò)程中的質(zhì)量和安全控制是工程順利進(jìn)行的首要條件。本文通過(guò)實(shí)際案例為沉井工藝在類似條件下的應(yīng)用提供一定技術(shù)支撐。