馬三家污水處理廠沉井施工技術(shù)分析

1、馬三家污水處理廠沉井施工技術(shù)分析 【摘要】本文結(jié)合沈陽(yáng)市馬三家污水處理廠一期工程實(shí)例，分析了沉井工藝原理及施工技術(shù)、控制方法等，為日后類似沉井工程施工提供參考。 【關(guān)鍵詞】污水處理廠；沉井；施工技術(shù)；下沉；封底 1工程概況 沈陽(yáng)市馬三家污水處理廠一期工程位于于洪區(qū)馬三家街道靜安村，總規(guī)劃面積96161m2。污水處理廠建設(shè)總規(guī)模85000m3/d。本次實(shí)施為一期工程，建設(shè)規(guī)模20000m3/d。包括粗格柵及進(jìn)水泵房、細(xì)格柵井及沉砂池、生化池、二沉池及配水井、高密度沉淀池、消毒池及出水計(jì)量槽等，其中進(jìn)水泵房采用鋼筋砼沉井結(jié)構(gòu)。 2沉井方案的確定 施工時(shí)采用不排水下沉，井壁分三段、澆筑，、段澆筑完成

2、后一次下沉，然后進(jìn)行段澆筑。內(nèi)隔墻后澆，沉井采用水下封底。各段井壁標(biāo)高如下17.85m25.35m；井壁25.35m32.35m；井壁32.35m33.45m。 在沉降刃腳下每隔0.6m設(shè)置1.5*0.2*0.2承墊木，共計(jì)75根。承墊木下設(shè)1.3m深，2.8m寬砂墊層。施工重點(diǎn)：保證沉井的預(yù)制、下沉、水下封底及井內(nèi)結(jié)構(gòu)施工安全和功能標(biāo)準(zhǔn)，混凝土配合比滿結(jié)構(gòu)條件和設(shè)計(jì)要求。 3沉井技術(shù)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

3、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(wú)需特殊的專業(yè)設(shè)備。 4沉井施工技術(shù) 4.1施工工藝流程 4.2測(cè)量放線 墊層施工前，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙座標(biāo)及甲方提供的基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量定位，同時(shí)在沉井周圍，且在施工影響范圍之外布置座標(biāo)控制點(diǎn)和臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，建立的控制點(diǎn)精度為1mm，并填寫測(cè)量復(fù)核單，由甲方和監(jiān)理認(rèn)可，施工過(guò)程中控制點(diǎn)加以保護(hù)，

4、并定期檢查和復(fù)測(cè)。在沉井四周設(shè)置龍門樁，并用石灰粉劃出。井中心軸線、基坑輪廓線，作為沉井制作和下沉定位的依據(jù)。 4.3基坑開挖 基坑開挖至起沉標(biāo)高29.60m，深度2.4m左右?；影?：1放坡，沉井基坑底面設(shè)0.50.5m碎石盲溝，在基坑外側(cè)布設(shè)4個(gè)集水井以排除明水。底面浮泥清除干凈并保持平整和疏干狀態(tài)。 基坑開挖采用機(jī)械挖土和人工修整相結(jié)合，挖土嚴(yán)格控制標(biāo)高，機(jī)械挖土采用反鏟液壓挖土機(jī)，開挖至距坑底標(biāo)高30cm左右時(shí)采用人工修坡、平底，防止擾動(dòng)基地土層，坑底如遇淤泥或松軟土質(zhì)徹底清除并采用砂性土回填、整平夯實(shí)。挖出土方及時(shí)運(yùn)走，不得堆置在坑邊。施工時(shí)盡量減少基坑暴露時(shí)間。 4.4鋪筑砂墊層

5、、砼墊層 4.4.1砂墊層鋪筑 基坑開挖結(jié)束后，經(jīng)驗(yàn)收合格，及時(shí)鋪筑砂墊層，砂墊層厚度1.3m，可滿足沉井第一、二節(jié)制作對(duì)地基承載力的要求。為了保證砂墊層質(zhì)量，砂墊層采用中粗砂，按每層30cm分層鋪筑，按15%的含水量邊灑水邊用平板振動(dòng)振實(shí)，使其達(dá)到中密，用環(huán)刀法測(cè)試干容重，不容重不小于1.56t/m3。 鋪填第二層前必須要下層達(dá)到要求，方可進(jìn)行第二層鋪設(shè)。為防止雨水及泥水等因素對(duì)砂墊層質(zhì)量產(chǎn)生影響，在鋪筑砂墊層前在基坑底部設(shè)置盲溝將水集至集水井后由水泵抽出。施工期間連續(xù)抽水，嚴(yán)禁砂墊層浸泡在水中。 4.4.2承墊木鋪設(shè) 為了擴(kuò)大沉井刃腳的支承面積，減輕對(duì)局部砂墊層的壓力，在砂墊層上鋪設(shè)1.5

6、*0.2*0.2600方木，方木間隙用中粗砂填實(shí)，上層鋪設(shè)5cm水泥砂漿。 4.5刃腳磚胎模設(shè)置 沉井刃腳支設(shè)在磚砌體支座上，刃腳底模用水平尺進(jìn)行校平，使之保持在同一水平面上。井壁模板的施工順序是：支設(shè)內(nèi)模綁扎鋼筋支設(shè)外模，井壁采用14的圓鋼作為對(duì)拉螺栓，間距600*600mm，井壁模板采用定型竹膠膜。井的內(nèi)模分節(jié)安裝，井內(nèi)模保持垂直，外模跟著內(nèi)模支立，不得內(nèi)外傾倒，以保證外壁面平正垂直以及井壁厚度均等。 4.6沉井下沉施工 本工程沉井采用不排水下沉，為吸砂泵配合水力沖挖取土。 4.6.1有水下沉階段 當(dāng)沉井沉入地下水開挖后，轉(zhuǎn)入不排水下沉法，設(shè)置2臺(tái)吸砂泵配合水力沖挖，此時(shí)需經(jīng)常向井內(nèi)灌水，

7、維持井內(nèi)的水位高出井外水位（地下水）12m，以免發(fā)生涌砂現(xiàn)象。 同時(shí)注意合理安排吸泥設(shè)備，保證大鍋底的形成；吸泥機(jī)排水量大，為保持井內(nèi)外水位平衡，用低壓水泵向井內(nèi)補(bǔ)水；吸泥管口離開泥面高度一般為1525cm，水槍壓力大于2.0mpa。潛水員水下沖吸泥主要操作程序?yàn)橛酶邏核畼尠丫畠?nèi)所取的土沖成漿糊狀，再用吸泥機(jī)吸除；潛水員水下沖吸泥時(shí)，必須嚴(yán)格控制井內(nèi)水位，不低于地下水位。 4.6.2下沉糾偏 在沉井下沉過(guò)程做到，刃腳標(biāo)高每班至少測(cè)量一次，軸線位移每天測(cè)一次，當(dāng)沉井每次下沉穩(wěn)定后進(jìn)行高差和中心位移測(cè)量。沉井初沉階段每小時(shí)至少測(cè)量一次，必要時(shí)連續(xù)觀測(cè)，及時(shí)糾偏，終沉階段每小時(shí)至少測(cè)量一次，當(dāng)沉井下

8、沉接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)增加觀測(cè)密度。 尤其是本工程中沉井開始時(shí)的下沉系數(shù)較大，在施工時(shí)必須慎重，特別要控制好初沉，盡量在深度不深的情況下糾偏，符合要求后方可繼續(xù)下沉。下沉初始階段是沉井易發(fā)生偏差的時(shí)候，同時(shí)也較易糾正，這時(shí)以糾偏為主，次數(shù)可增多，以使沉井形成一個(gè)良好的下沉軌道。 下沉過(guò)程中，做到均勻，對(duì)稱出土，嚴(yán)格控制泥面高差，當(dāng)出現(xiàn)平面位置和四角高差出現(xiàn)偏差時(shí)及時(shí)糾正，糾偏時(shí)不可大起大落，避免沉井偏離軸線，同時(shí)注意糾偏幅度不宜過(guò)大，頻率不宜過(guò)高。 沉井在終沉階段以糾偏為主，在沉井下沉至距設(shè)計(jì)標(biāo)高1m以上時(shí)基本糾正好，糾正后謹(jǐn)慎下沉，在沉井刃腳接近設(shè)計(jì)標(biāo)高30cm以內(nèi)時(shí)，必須不再有超出容許范圍的位置

9、及方向偏差，否則難于糾正。 沉井在下沉過(guò)程中發(fā)生傾斜偏轉(zhuǎn)時(shí)，根據(jù)沉井產(chǎn)生傾斜偏轉(zhuǎn)的原因，可以用下述的一種或幾種方法來(lái)進(jìn)行糾偏。確保沉井的偏差在容許的范圍以內(nèi)。 偏除土糾偏 沉井在入土較淺時(shí)，容易產(chǎn)生傾斜，但也比較容易糾正。糾正傾斜時(shí)，一般可在刃腳高的一側(cè)抓土，必要時(shí)可由人工配合在刃腳下除土。隨著沉井的下沉，在沉井高的一側(cè)減少刃腳下正面阻力，在沉井低的一側(cè)增加刃腳下的正面阻力，使沉井的偏差在下沉過(guò)程逐漸糾正，這種方法簡(jiǎn)單，效果較好。 糾偏位移時(shí)，可以預(yù)先使沉井向偏位方向傾斜。然后沿傾斜方向下沉，直至沉井底面中軸線與設(shè)計(jì)中軸線的位置相重合或接近時(shí)，再將傾斜糾正或糾至稍微向相反方向傾斜一些，最后調(diào)正

10、至使傾斜和位移都在容許范圍以內(nèi)為止。 壓重糾偏 在沉井高的一側(cè)壓重，最好使用鋼錠或生鐵塊，這時(shí)沉井高的一側(cè)刃腳下土的應(yīng)力大于低的一側(cè)刃腳下土的應(yīng)力，使沉井高的一側(cè)下沉量大些，亦可起到糾正沉井傾斜的作用。這種糾偏方法可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件進(jìn)行選用。 沉井位置扭轉(zhuǎn)時(shí)的糾正 沉井位置如發(fā)生扭轉(zhuǎn)，可在沉井偏位的二角偏出土，另外二角偏填土，借助于刃腳下不相等的土壓力所形成的扭矩，使下沉過(guò)程中逐步糾正其位置。 4.7沉井封底 封底采取水下砼封底措施，封底為c25砼，厚度2.1m，面標(biāo)高為-13.5m，封底標(biāo)高為19.35m。封底前進(jìn)行沉降觀測(cè)，在8h內(nèi)沉降量不超過(guò)10mm方可封底。配置2根導(dǎo)管，另適當(dāng)準(zhǔn)備2根備用

11、導(dǎo)管。封底時(shí)泵房井采取對(duì)稱、均衡的原則進(jìn)行封底作業(yè)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)和規(guī)定要求進(jìn)行，確保大體積水下混凝土澆筑的質(zhì)量。封底時(shí)保持沉井內(nèi)外水位平齊，杜絕因水頭差影響封底質(zhì)量。 4.7.1清基 沉井在下沉距設(shè)計(jì)標(biāo)高2m時(shí)，結(jié)合封底要求控制基底土塞高度，確保砼封底厚度，由潛水員配合測(cè)量出土面高度，繪制出土面高程圖，進(jìn)行針對(duì)性清基。 4.7.2沉井封底施工方法 施工時(shí)，導(dǎo)管底距井底土面3040cm，在導(dǎo)管頂部布置1.5m3左右的漏斗，以確保澆筑時(shí)的下料需要。在漏斗的頸部安放球塞，并用繩索或粗鐵絲系牢。球塞安放時(shí)球塞中心在水面以上，在球塞上部先鋪一層稠水泥砂漿，使球塞潤(rùn)滑后，再澆砼。漏斗先盛滿坍落度較大的砼，然

12、后將球塞慢慢下放一段距離。澆筑時(shí)割斷繩索或粗鐵絲，同時(shí)迅速不斷向漏斗內(nèi)灌入混凝土，此時(shí)導(dǎo)管內(nèi)和球塞，空氣和水受混凝土重力擠壓由管底排出，砼在管底周圍堆成圓錐狀，將導(dǎo)管下端埋入砼內(nèi)。 為了達(dá)到要求的砼擴(kuò)散半徑，砼坍落度一般為2022cm，在開始澆筑時(shí)，為了保證導(dǎo)管底部立即被砼堆包圍埋住，坍落度可適當(dāng)減少。在水下砼澆筑過(guò)程中，導(dǎo)管的提升也是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，做到慢提快落，并嚴(yán)防將導(dǎo)管拔出混凝土外的事故發(fā)生，導(dǎo)管插入砼內(nèi)深度一般控制在1m以上為宜，當(dāng)漏斗已達(dá)到最大高度不能再提升時(shí)，可拆卸上部的短管，以縮短導(dǎo)管的長(zhǎng)度。 為此，當(dāng)導(dǎo)管內(nèi)的砼下降到預(yù)備拆卸的管節(jié)下口時(shí)，迅速降低導(dǎo)管，使砼停止從導(dǎo)管內(nèi)流出，然后

13、進(jìn)行拆除工作。拆除短管的時(shí)間控制在2030min。待漏斗內(nèi)繼續(xù)裝漏砼后，方可將導(dǎo)管提高恢復(fù)澆筑工作。在水下砼澆筑過(guò)程中，經(jīng)常不斷測(cè)量水下砼面的上升情況，以及擴(kuò)散半徑和施工進(jìn)度，并根據(jù)測(cè)量資料控制導(dǎo)管的埋入深度。沉井封底時(shí)采用對(duì)稱、平衡的原則。 4.8沉井的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)及下沉控制標(biāo)準(zhǔn) 4.8.1平面位置控制方法（經(jīng)緯儀法檢查）將經(jīng)緯儀架設(shè)在沉井外部地面的中心控制點(diǎn)上檢查設(shè)在沉井頂部的中心控制線。沉井頂部中心控制點(diǎn)是在每節(jié)井段砼澆筑前測(cè)設(shè)到每節(jié)井段上口壁上。 4.8.2高程控制方法（水準(zhǔn)儀法檢查）沉井下沉前，用鋼尺實(shí)測(cè)各標(biāo)高控制點(diǎn)的井座高度，計(jì)算該點(diǎn)位的設(shè)計(jì)高程。下沉中用s3水準(zhǔn)儀檢查各點(diǎn)的實(shí)際高程，計(jì)算出下沉高度和傾斜度。 4.8.3挖土中以垂直度觀測(cè)為主，通過(guò)控制單向井壁垂直度和對(duì)稱軸兩側(cè)井壁垂直度之差（不大于30mm）來(lái)保證沉井的平面位置和刃腳高差（即保證沉井均勻下沉）。沉井下沉中加強(qiáng)平面位置、垂直度和高程（沉降值）的觀測(cè)，每2h一次以防超沉。設(shè)專人進(jìn)行觀測(cè)并做好記錄，如有傾斜、位移、扭轉(zhuǎn)，及時(shí)通知值班隊(duì)長(zhǎng)，由值班隊(duì)長(zhǎng)指揮操作人員糾正，使偏差控制在允許