海相沉积土层沉井施工工法实践与探讨

　　摘要：沉积土层沉井，一般采用挖土法下沉，分三次制作两次下沉，施工中采用人工井下挖土多台吊车垂直出土的方法下沉，危险性较大。本文中作者根据的单位自行设计的沉井施工工法在某项工程中实践使用，与传统工法进行相比较。验证了新工法开挖成本低、工期短、见效快取得了较好的经济效益和社会效益。

　　关键词：海相沉积土层,沉井,施工工法,实践

　　前言

　　所施工泵站坐落在天津经济技术开发区西区内，为一座集雨水、地道雨水、污水三种功能于一身的三合一泵站。泵站沉井的结构尺寸特别大，目前在天津地区是最大的沉井，建筑面积1584.1m2，其平面为矩形，外壁长43.4m，宽36.5m，地下部分深16.27m，标高-12.5～3.77为沉井部分，沉井的总高度为16.27m。沉井下沉时穿越3类岩性变华不大的土层，如何保证沉井在下沉时穿越不同土层的速度、水平位移、垂直度等重要指标至关重要。

　　一、工法特点和适用范围

　　1.地层为浅海相砂粘土地层，且地层变化不明显。

　　2.周边设施空间有限于大体积的沉井施工。

　　二、工艺原理

　　水泥土搅拌桩止水帷幕和钢板桩支护，基坑开挖, 刃脚及地梁以下换填地基,混凝土垫层施工,沉井预制(分三次制作), 高压射水法沉井下沉, 沉井到位后，进行封底。

　　三、工艺流程

　　工艺流程:施工测量→打钢板桩维护→打井降水→基坑施工→基础垫层施工→沉井刃脚砖模的砌筑→搭设脚手架→钢筋绑扎→模板支设→浇注第一节混凝土→钢筋绑扎→模板支设→浇注第二节混凝土→混凝土养护与拆模→下沉的准备工作→沉井下沉→沉井纠偏→沉井封底→第三节钢筋、模板、混凝土与沉井内的墙、板、梁、柱、梯等穿插施工。

　　三、 沉井制作

　　1.搭设脚手架

　　由于沉井结构的特殊性，脚手架工程需反复搭设，第一次为了沉井井壁施工，第二次为了井壁二次浇注和井内的墙、梁、板、梯、柱施工。脚手架采用φ48钢管、扣件式结构，第一层立管下与基坑底之间铺设5cm大板，扩大在基础上的接触面积，立管和横管间距均为1.2m。脚手架分层搭设，层高不超过1.8m，每层铺设大板，并安装栏杆、挂网保护，同时用剪刀撑和八字撑进行加固。隔板浇注采用“满堂红”脚手架，在立杆的顶部配有丝杠和旋把，便于调节，钢筋绑扎合格以后方可进行模板安装。

　　2.第一、二、三节钢筋绑扎

　　钢筋采用Φ-HPB235(Q235);Φ-HRB335(20MnSi)，钢筋连接采用机械连接或对接焊接。沉井封底钢筋在沉井池壁刃角和地梁刃角处留出预埋钢筋。

　　3.第一、二、三节模板支设:见图3.3.1

　　模板的选用：墙、板、柱、梁模板选用P3012、P2512、P2012、P1512、P3060、P1012(带孔)型钢模板和E1512、E1012(阴角)、J0012(角模)。连锁件选用U型卡。预留孔洞、异型结构和不能满足模板模数的部位配制木模补差。

　　模板的支设：刃脚部分和中隔墙模板采取对顶的方法支设。井壁部分模板采取对顶、对拉的方法支设。模板拼接选用U型卡，内外模板由对拉螺栓连接紧固。

　　5.3.1沉井支模支设立面图

　　4 .浇注第一、二、三节混凝土

　　混凝土分三次浇注，第一次浇注高度5.80m，第二次浇注高度5.50m，第三次浇注高度4.97-1.0m (留1.0m最后与梁和顶板一同浇注)。为了增加砼抗渗、抗裂能力，砼内掺加一定比例的高效复合抗裂防水剂。沉井池壁砼中应掺加阻锈剂，掺量根据厂家产品说明确定。

　　5.混凝土养护与拆模

　　混凝土浇注后设专人进行苫盖、浇水养护，并设专人进行自然下沉量的监测。第一节、第二节沉井混凝土强度达到100%后开始下沉。第三节沉井砼强度达到80%后开始下沉。

　　6.对拉螺栓孔处理施工

　　混凝土井壁螺栓孔渗漏现象，是建筑工程外墙渗漏的一个质量通病。为杜绝井壁螺孔渗漏现象，所以必须填补井壁螺栓孔，确保螺孔处不渗漏。

　　操作前首先要把螺孔内的垃圾清理干净，凸出砼井壁面PVC塑料管割除至与砼井壁面平齐。人站在外井壁面，然后拔出塞杆，手拿金属管，在装满干硬性水泥砂浆桶内插数次，使金属管内装入部分砂浆。然后使金属管对正螺孔，用塞杆挤压水泥砂浆，使之压入螺孔内，至内井壁孔中挤出砂浆为止，重复上述方法数次即可填满螺孔。

　　填补螺孔分三次完成。第一次砂浆填孔完成螺孔总长的一半。第二次完成至内凹5mm处。最后一遍为防止PVC管外壁与砼之间的渗漏，必须用1：2.5水泥砂浆抹灰，凸出墙面3 mm，周边大于螺孔每边30mm，表面压光，待水泥砂浆干燥后，刷聚氨酯防水涂料一遍即可完成。

　　每次填补水泥砂浆的时间间隔为不少于24小时。最后一遍水泥砂浆抹灰完成后，必须进行喷水养护。

　　7.下沉的准备工作

　　(1) 出入钢梯的制作：在池壁一侧制作临时出入钢梯。

　　(2) 测量靶盘：在沉井的四个角设置测量靶盘，靶盘高度设置在刃脚踏面以上1.20m处。

　　(3)沉井内照明：在靶盘位置设置500瓦广照灯具，刃脚周围设置安全电压并联线路100瓦白炽灯，沉井内按单元设置安全电压100瓦手持灯。在施工现场四角设置1千瓦探照灯塔。

　　(4)搭设指挥平台：在4轴、D轴、G轴对称位置搭设指挥平台，每个指挥台面积1.0m2。

　　(5)吊车稳坐位置：在沉井下沉过程中选用2台65t吊车负责吊运土方，选择最佳位置一次稳定。吊车稳坐位置在沉井南侧、西侧、北侧。稳坐吊车的位置进行地基处理。

　　(6)现场备120KW发电机一台供停电使用，准备一台30 t吊车随叫随到。

　　(7)封底用片石、碎石、滤水窝子等提前进场。

　　四、沉井下沉

　　1. 冲水法沉井下沉

　　首先拆除墙和地梁的刃脚砖模与混凝土基础，再将以上的墙和地梁下的土方挖深0.50m。特别要注意的是在整个下沉过程中始终保持地梁下的土方与地梁底部留有50cm空隙，绝不能让地梁承受沉井的重力。

　　初沉阶段沉井很容易产生倾斜和位移，因此射水不需过快，每步以中心向四周放射冲水。冲水过程保持统一指挥、统一速度、统一深度、统一方向。

　　在该阶段四角控制点的高差容易偏大，利用冲水位置和冲水深度不同，高处多冲、低处少冲，调整刃脚踏面的土反力分布，促使沉井改变倾斜状态，逐步改变到垂直状态。

　　正常下沉阶段：一般在沉井下沉至总高度1/3后，即算进入正常下沉阶段。该阶段下沉比较平稳，可适当加快冲水速度、增加冲水深度，一般底深度控制在1.5m左右。但仍要保证四周对称、均匀射水，平稳下沉。

　　2.纠偏：测量人员要随时观测靶盘，分析倾斜趋势并及时与总带班沟通，做到超前纠偏。纠偏时不能一侧超挖纠偏，应与相邻的两侧同时进行，一次纠偏不要过大，让沉井在下沉过程中缓慢校正。

　　3.终沉：当挖至高程-12.00m时停止各格中间部位大面积的冲水取土，进行墙底、梁底的清理工作。当沉井踏面沉至-12.00m时集中人力分段对称挖刃脚槽和码放片石。片石顶面高程为-12.40m，最终踏面沉至高程为-12.40m，留有10cm预沉量。从此时开始至封底混凝土浇注，测量人员每天要对沉井进行高程监测。

　　4. 沉井封底

　　沉井下沉至设计标高时,应立即连续进行沉降观测,如8小时沉降量不大于10mm，方可封底。

　　沉井采用干封底时应符合下列规定：

　　a沉井基底土面已全部挖至设计标高;

　　b沉井内淤泥、杂物已全部清除干净;

　　c排、降水设施良好，可不间断地排降水，井底无积水;

　　d井壁与井底连接处应凿毛的部位已凿毛，并洗刷干净。

　　(1)排水沟：在底板混凝土下层上开挖排水沟与大口井连通，排水沟宽度50cm、深度50cm。穿过梁段局部加深。排水沟与掏挖梁底超挖部分全部回填碎石找平。

　　(2)埋设水窝子：水窝子由DN600钢管加工而成，一端管口焊接与盲板配套的法兰盘，与法兰盘相距30cm焊钢板止水环，另一端管口至80cm在管壁上钻8排Φ12孔。水窝子设置在观测井位置。法兰盘高程控制在底板厚度的1/3处。

　　(3) 浇注混凝土垫层：垫层混凝土等级为C10，浇注前将临时支撑梁和地梁的落土清扫干净，再将大口井回填碎石(观测井除外)，封底水窝子开始抽水。垫层混凝土厚度100mm。由混凝土输送泵浇注，采用插入式振捣器人工振捣找平。

　　(4)绑扎底板钢筋：首先将墙、梁的预埋甩筋调直，然后分格摆放底板钢筋并逐根与预埋甩筋焊接，搭接长度、焊缝长度、焊缝宽度与焊缝厚度详见规范。

　　(5)封底混凝土的浇注：封底混凝土等级为C30、S8。由混凝土输送泵浇注，采用插入式振捣器振捣人工找平搓出毛面，由于底板混凝土已经被墙、梁分隔，加之底板钢筋要逐根与预埋甩筋焊接需要很长时间，因此为了不影响上部两层板的施工，考虑钢筋焊接与混凝土浇注逐块进行。最后浇注封底混凝土时在水窝子周圈留出凹槽便于安装盲板。

　　(6)面层混凝土：封底混凝土达到设计强度后，再浇注C30、S8混凝土一步，厚度1m。此时将封底水窝子的盲板上紧拧死。整个底板找平压光。

　　(7)在沉井内的墙、板、梁、柱、梯施工前将临时支撑钢梁全部拆除。

　　五、沉井下沉过程注意事项

　　(1)沉井下沉阶段要做好下沉记录工作，画出下沉速率图，整理好与沉井下沉相对的关系图，为施工提供可靠的依据。

　　(2)在下沉过程中一定要控制好各阶段降水深度必须满足如下要求：在初沉阶段实际降水要达到8m左右，在正常下沉阶段，水位保持在刃脚下2～4m，在终沉阶段，要求保证水位一直在刃脚下3m左右。

　　(3)要密切注意地质条件，防止地下有承压水、流沙等造成涌土、突沉或不沉等情况，加强对周围土体的观测，及时消除地面裂缝造成的渗水现象。

　　(4)要加强对周围建筑物的沉降观测，设置固定观测点，每天定时进行观测。

　　(5)要重视各阶段的纠偏工作，发现有超出要求倾向时，及时纠偏，特别是终沉阶段的纠偏工作，要勤、要及时、要准确，确保沉井按设计要求达到位置。

　　结语

　　本施工法于天津新区中北组团与污水泵站工程施工,取得了成功,节约成本近105万元，得到了当地政府和业内人士的关注和好评。随着城市规划建设发展，基础设施不断扩大，类似的工程会越来越多，在以后滨海新区和国内此类工程的中，本工艺将得到广泛的推广和应用。

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文章名称： 海相沉积土层沉井施工工法实践与探讨

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