鹽城市城東污水處理廠沉井施工心得

　　封書清

　　(江蘇青云建設(shè)工程有限公司江蘇鹽城224000)

　　摘要：沉井施工工藝在鹽城市污水處理工程中得到廣泛應(yīng)用，筆者通過參與鹽城市城東污水處理廠建設(shè)，對(duì)沉井施工心得如下：施工方案的確定，沉井工藝原理及分類，沉井制作及施工過程，沉井施工易出現(xiàn)的問題及處理方法。

　　關(guān)鍵詞：沉井工藝原理沉井制作施工過程

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)不斷加強(qiáng)，對(duì)污染的治理力度越來越大。近幾年，國(guó)家投入巨額資金在全國(guó)大部分城市建立污水處理廠，對(duì)城市污水進(jìn)行處理，有效地改善了城市的水環(huán)境，提高了城市居民的生活質(zhì)量。作為處于長(zhǎng)江中下游地區(qū)的鹽城市，是淮河流域的水污染嚴(yán)重地區(qū)之一，污水處理項(xiàng)目自然就成了全市治污工程的重點(diǎn)。

　　鹽城市城東污水處理廠，總設(shè)計(jì)規(guī)模15萬噸/日，占地124.8畝，分三期建設(shè)。其中一期工程，設(shè)計(jì)規(guī)模2.5萬噸/日，總投資8500萬元，主要包括：廠區(qū)部分、1.25KM污水收集管網(wǎng)以及提升泵站。污水處理工程分廠區(qū)部分和廠外部分，其中廠外部分包括污水收集管網(wǎng)和提升泵站。在污水處理工程建設(shè)中，沉井工藝是貫穿于工程建設(shè)的始終，特別是廠外污水管道和提升泵站的建設(shè)。本人曾參與鹽城市城東污水處理廠一期工程的建設(shè)，在污水管道和提升泵站施工過程中，沉井工藝以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠、安全合理等優(yōu)點(diǎn),在工程中得到廣泛應(yīng)用。現(xiàn)結(jié)合一期工程的建設(shè),對(duì)沉井施工工藝作一系統(tǒng)的闡述:

　　一、施工方案的確定

　　在污水處理廠外網(wǎng)管道施工時(shí)，由于污水管道埋深大，考慮到地面現(xiàn)有建筑物的保存和對(duì)地下管線的保護(hù)，污水管道采用頂管法施工，在頂管的工作坑施工中，根據(jù)地質(zhì)情況，參照其他城市的施工經(jīng)驗(yàn)，本著節(jié)省投資的原則，原初步確定采取打鋼板樁措施，但在實(shí)際施工過程中，由于地質(zhì)條件差，工作坑中出現(xiàn)淤泥和流砂，導(dǎo)致頂管施工無法進(jìn)行。而在提升泵站施工過程中，原計(jì)劃采用再配合井底降水進(jìn)行泵站主體結(jié)構(gòu)施工，但由于地質(zhì)條件差，大開挖無法進(jìn)行施工。在此情況下，由業(yè)主組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位會(huì)商，為確保工程質(zhì)量和該工程能按期投入使用，對(duì)頂管工作井和泵站施工均采用沉井施工方案。通過后來的實(shí)踐證明，沉井施工以其安全可靠、施工快捷在施工中的確發(fā)揮了重要的作用。

　　二、沉井工藝原理及分類

　　(一)沉井工藝原理

　　沉井是地下工程和深基礎(chǔ)工程的一種施工方法,也是深基礎(chǔ)工程的一種結(jié)構(gòu)形式。其原理是:將位于地下一定深度的建筑物或建筑物基礎(chǔ),先在地面以上制作,形成一個(gè)井狀結(jié)構(gòu),然后在井下不斷挖土,借助井體自重而逐步下沉,下沉到預(yù)定設(shè)計(jì)標(biāo)高后,進(jìn)行封底,并根據(jù)需要構(gòu)筑井內(nèi)底板、梁、內(nèi)隔墻、頂板等構(gòu)件,形成一個(gè)工作空間或地下建筑物。在城東污水處理工程中,頂管施工利用沉井形成工作井,而在泵站施工中利用沉井形成永久建筑物的一部分。沉井在施工中具有獨(dú)特優(yōu)點(diǎn):占地面積小,不需要進(jìn)行邊坡圍護(hù),與大開挖相比較,挖土量少,對(duì)鄰近建筑物的影響較小,操作相對(duì)簡(jiǎn)便,無需特殊的專業(yè)設(shè)備。

　　(二)沉井分類

　　沉井的類型很多,按制作材料分類有混凝土、鋼筋混凝土、磚混等多種類型，應(yīng)用最多的是鋼筋混凝土沉井。鋼筋混凝土沉井按平面形狀分類有圓形沉井、矩形沉井、橢圓形、端圓形沉井。該工程工作井采用的是矩形鋼筋混凝土沉井，接受井采用的是圓形鋼筋混凝土沉井。

　　三、沉井制作及施工過程

　　(一)沉井構(gòu)造

　　沉井主要由刃腳、井壁、隔墻或橫豎向框架、底板和蓋板等組成。(1)刃腳。是沉井壁最下端部位,下面有一水平支承面,稱為刃腳踏面。踏面寬度通常在15cm～60cm,根據(jù)地層的軟硬程度作調(diào)整。刃腳的側(cè)面呈直角梯形,一般斜度≥45°。其作用主要是減少下沉?xí)r土的阻力。

　　(2)井壁。是沉井的主要部位,其厚度應(yīng)根據(jù)沉井的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度以及沉井能夠在自重條件下下沉等確定。一般為0.4m～1.2m左右。

　　(3)隔墻或橫豎向框架。根據(jù)使用和結(jié)構(gòu)上的需要,在沉井內(nèi)可設(shè)置隔墻或橫豎向框架,大型沉井還可能設(shè)置多道縱橫隔墻。因隔墻設(shè)計(jì)過多而影響使用或施工操作時(shí),一般都設(shè)計(jì)壁柱和上下橫梁來代替,可以減少井壁、底板的計(jì)算跨度,增加沉井的整體剛度,還有利于分隔封底的操作。

　　(4)底板和蓋板。由鋼筋混凝土澆筑而成,對(duì)沉井的使用和防滲水有重要作用。

　　(二)沉井制作

　　1.場(chǎng)地準(zhǔn)備

　　沉井是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),重量大,對(duì)場(chǎng)地的要求比較高。澆筑沉井前,需平整場(chǎng)地。對(duì)較深的沉井,一般預(yù)先開挖一定深度(控制在3m以內(nèi)),以減少下沉工作量。基坑挖好后,視地層情況對(duì)地基適當(dāng)處理,一般做法是用砂和枕木作鋪墊,也可用磚砌體作墊層，砂墊層要分層夯實(shí)。,墊木和磚砌體頂面標(biāo)高要保持一致,保證沉井位置準(zhǔn)確。

　　2.澆筑沉井

　　場(chǎng)地準(zhǔn)備好后，按有關(guān)規(guī)范和要求綁扎鋼筋、安裝模板,然后澆筑砼。待砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求的80%以上時(shí)可抽出墊木或磚砌體，按一定順序抽取,使沉井均勻落地。

　　(三)沉井下沉

　　沉井下沉的方法有排水下沉、不排水下沉和干作業(yè)下沉幾種。

　　1.排水下沉,就是在井內(nèi)邊排水邊挖土外排的沉入方法。主要用于地層比較穩(wěn)定、滲水性較差、涌水量不大的地層。

　　2.不排水下沉,即降低或半降低井內(nèi)地下水,通過機(jī)械在井內(nèi)直接挖土或用排砂泵向外抽排泥使沉井下沉的方式,后者又稱水沖下沉法。不排水下沉主要用于地層穩(wěn)定性差、地下水滲流量大、容易產(chǎn)生流沙或管涌的地層。

　　3.干作業(yè)下沉,在沉井施工前先把場(chǎng)地范圍內(nèi)的地下水實(shí)施降水疏干,然后在沉井內(nèi)挖土下沉的方法。在下沉過程中保持疏干狀態(tài)。該法主要用于地下水滲透性好、含水層厚度不大、邊界補(bǔ)給能力較差、地層又比較復(fù)雜的場(chǎng)地。

　　為更好地選擇到最優(yōu)的下沉方法,施工前一定要摸清場(chǎng)地的地質(zhì)情況。根據(jù)本工程地質(zhì)情況，沉井下沉采用排水下沉的方式。

　　對(duì)于沉入深度大的沉井,需要分成兩節(jié)以上分次接井下沉,節(jié)間搭接應(yīng)嚴(yán)格按鋼筋混凝土有關(guān)規(guī)范和規(guī)定進(jìn)行,以保證沉井的整體性。沉井接高一般在下面一節(jié)下沉到高出地面0.5m～1.0m時(shí)進(jìn)行。

　　(四)沉井封底

　　當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,停止挖土,對(duì)沉井進(jìn)行封底。對(duì)于排水下沉的沉井,可迅速抽干井內(nèi)水快速封底;對(duì)于不排水下沉的沉井可先拋砂石料使之形成反濾層,然后迅速抽干井內(nèi)水快速封底。具體做法是在沉井至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,停止挖土,向井內(nèi)均勻拋填約0.5m厚的中細(xì)砂,再拋填0.3m厚級(jí)配2cm～4cm的碎石,最后拋填厚度0.5m～0.8m的塊石,這樣是使井底形成一個(gè)在短時(shí)間內(nèi)防止大量涌水砂的反濾層。待封底的其它準(zhǔn)備工作做好后,迅速抽干井內(nèi)水進(jìn)行封底,封底砼應(yīng)添加適量的外加劑。在本工程中，大部分沉井封底按排水下沉處理，但在封底過程中，由于井底有大量流砂，采用常規(guī)方法無法封底，后采取導(dǎo)管法進(jìn)行水下封底，一次成功。

　　四、沉井施工易出現(xiàn)的問題及處理方法

　　(一)突然下沉。這種下沉一般是不均勻的,往往是一側(cè)或一角傾斜。這主要是由于外側(cè)壁摩擦力突然減少或井內(nèi)挖土不均所致。這時(shí),應(yīng)采取在不沉的一側(cè)抓緊挖土,糾正偏斜,糾正后要保持均勻挖土下沉。若在同一高度上兩面土層軟硬不同,則應(yīng)先挖硬土后挖軟土。對(duì)于均勻突然下沉的情況,若地基土過軟,井體下沉不止,應(yīng)立即停止向外排水,改用不排水挖土下沉,以增大沉井的浮力,使其放慢下沉速度直至穩(wěn)定為止。

　　(二)流砂和管涌。通常在采用排水下沉施工中穿越粉、細(xì)砂層時(shí)發(fā)生。發(fā)生這種情況,會(huì)增加施工難度,因大量外排涌出的泥砂,會(huì)使沉井底部和周邊的地層局部被“掏空”,從而使沉井產(chǎn)生偏斜,甚至使井體遭到破壞,周圍建筑物下沉、開裂等。若流砂層比較薄,則采取井外降水疏干、施工防滲帷幕墻等方法止水。

　　(三)不沉或慢沉。主要是因?yàn)閭?cè)摩擦阻力大于沉井的自重或刃腳踏面過大、有障礙物等引起的,應(yīng)充分挖除刃腳下的土,有障礙物的應(yīng)先清除障礙物。若還解決不了,可以在井壁外側(cè)用高壓水射刷,同時(shí)堆重物強(qiáng)迫下沉。

　　五、結(jié)論

　　沉井施工是一個(gè)較復(fù)雜的系統(tǒng)工程,施工前一定要有詳盡的巖土工程勘察資料,充分掌握?qǐng)龅氐?a href='http://www.jinnzone.com/swzz/' target='_blank'>水文地質(zhì)和工程地質(zhì)條件，同時(shí)在施工過程中必須嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的規(guī)定，對(duì)施工的每一個(gè)環(huán)節(jié)都要作充分考慮,對(duì)施工中可能出現(xiàn)的不良情況要認(rèn)真考慮并制定相應(yīng)的對(duì)策，另外，在施工中要做好監(jiān)測(cè)工作,以防對(duì)鄰近建筑物產(chǎn)生不影響。只要我們精心組織，規(guī)范施工，沉井工藝將會(huì)在污水處理工程中得到更廣泛的應(yīng)用。

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