流塑狀淤泥中大型泵房沉井施工新法(一)

1、流塑狀淤泥中大型泵房沉井施工新法 一 摘要：在流塑狀淤泥中實施沉井工程，極易產生突沉、偏沉、反涌和超沉不止等問題，施工 操作極難把握。 通過工程實踐， 提出了在沉井刃腳下預打粉噴樁， 形成聯(lián)排樁地下連續(xù)墻 起 支撐和導向作用 的施工工藝，成功地解決了這一工程難題。 關鍵詞：流塑狀淤泥沉井污水泵房施工技術 天津經濟技術開發(fā)區(qū)污水處理廠是為改善投資環(huán)境而建立的環(huán)保根底設施工程， 其污水泵房 建在原為被稱做鹽汪子的海水沉淀池上， 地表下 2m 左右為墊填素土， 再下均為多年沉積的 流塑狀淤泥。泵房的地下泵池埋深 13m ，呈凸字型，由于附近布置有變電站和脫水機房、 泥餅堆放庫， 不可能采用明挖基坑或

2、深基維護結構， 設計為一多邊形沉井結構。 在流塑狀淤 泥中做沉井下沉，極易產生突沉、偏沉滑移，井內涌水、涌泥和超沉不止，沉井下沉的速度 和方向極難控制， 這是至今尚未很好解決的施工難題。 承建該項工程的中鐵十八局三處， 根 據設計意圖， 采用在沉井刃腳下預打粉噴樁， 形成聯(lián)排樁式的地下連續(xù)墻， 對于沉井井壁形 成具有一定強度的承拖和支撐墻體， 將沉井在淤泥中下沉的過程成為一個可控的工藝， 成功 地解決了這一施工難題。1 施工準備1.1 開挖填土，降低初沉標高根據沉井部位的地質狀況， 為保證沉井初沉階段的均衡下沉， 將人工填土層挖除， 把沉井預 制及初沉標高設為 0.48m ，這樣可創(chuàng)造兩個有利

3、條件：其一由于初沉地層為淤泥，其含水量 及承載力均勻，便于初沉平穩(wěn)；其二，沉井總下沉量降低2.5m ，上部第三節(jié) 0.5m 厚沉井可不作為沉井施工，而在沉井封底后澆筑，這樣既減輕了沉井自重仍能滿足下沉重量要求 ，又縮短了下沉深度，一舉兩得。1.2 粉噴樁施工 打粉噴樁， 加固沉井刃腳下軟土， 使沉井在連打粉噴樁形成的水泥連續(xù)墻的承托下下沉。 粉 噴樁施工應注意以下幾點： 位置要準確，樁外沿與井壁外邊線相切，不得外露，以免沉井下沉時水泥土擠至井壁以 外，失去支撐作用。 樁底應深入沉井刃腳設計標高以下16m 。 外圈樁底刃腳下以及樁頂 1.0m 范圍噴水泥量 10%按樁體重量計 ，其余樁身 7%。

4、 內圈樁噴水泥量均為 10%。 內外兩排樁間距 10cm ，以保證開挖內側樁體時不傷及外側樁。2 沉井預制2.1 預制場地平面布置 由于沉井井壁即為合建泵房泵池池壁， 因此選擇泵池位置為沉井預制位置。 為便于施工， 并 考慮沉井支撐墻混凝土澆注的需要，場地軟土表層用15cm、8%灰土壓實，支撐墻底另做10灰土平臺。2.2 預制方式原設計沉井為三節(jié)， 表層填土挖除后， 地面標高正好為第二節(jié)沉井頂面標高， 因此第三節(jié)沉 井不再視作沉井結構， 而待兩節(jié)沉井下沉到位封底后再接打。 為減少第一次澆注混凝土的重 量，防止下沉過大及不均勻沉降造成混凝土開裂， 將第一節(jié)混凝土澆注分兩次完成， 先澆注 刃腳高1

5、.0m，待混凝土強度到達設計強度70%以上時再澆注剩余局部， 并依次施工第二節(jié)。兩節(jié)沉井混凝土全部完成后，一次下沉就位。2.3 刃腳底模及支撐墻底模按初步設計， 刃腳下打兩排粉噴樁加固軟土層。 原地面為淤泥質亞粘土， 容許承載力 80kPa， 粉噴樁樁頂水泥量 10%，水泥土 7d無側限抗壓強度可達 600kPa, 28d抗壓強度可達800lOOOkPa。沉井混凝土總量為 444m3，按容量2.5t/m3計，總重為3610t。沉井刃腳底面積為 44.88m2。因而，單以刃腳底面作支撐面時，承受荷載為804kPa。按以上計算，并考慮粉噴樁施工的誤差，那么沉井刃腳置于粉噴樁頂，承載力尚不能完全滿足

6、要求，而在沉井的預制過程中，刃腳側面尚未承載，因此在支撐墻底增加支撐底模，以分擔局部沉井的重量。3沉井下沉3.1準備工作沉井必須在混凝土強度到達設計強度后才能開始下沉，下沉前作好以下準備工作： 井壁外畫觀測標志，在沉井四角設水準觀測點，觀測下沉量及平衡情況；在中軸線處設 垂直線，觀測沉井位移及平衡。 撤除模塊。 挖除表層灰土支撐墻底模撤除后，沉井稍有下沉，但刃腳側面隨即承力，沉井止沉。3.2下沉系數(shù)計算 下沉系數(shù)公式：K= Q/(f hL)> 1(1)式中一一沉井自重重力摩擦系數(shù)，軟土取 9.811.76kN/m2最大下沉深度沉井外壁周長摩擦系數(shù)取軟土的最大值，一般結構沉井自重力下沉系數(shù)

7、尚可到達3.0,何況淤泥之中，絕無滯沉問題。存在的問題是下沉深度到達要求時仍會下沉不止，故必須采取控制措施。3.3粉噴樁連續(xù)墻控制下沉的機理 導向和防止突沉、涌土根據初步設計設想， 在井壁密度范圍內、 刃腳之下，預打兩排粉噴樁加固地層是防止沉井突 沉、沉降速度過快和涌土的綜合性措施，其作用原理如下：其一， 粉噴樁形成了水泥土地的連續(xù)墻，對于沉井來說是一個封閉夾在淤泥之中的承載墻體，整個沉井的下沉過程也就是這一承載墻的挖除過程，這樣沉井的下沉速度和平穩(wěn)程度完全可以由人工挖除粉噴樁的方法來 控制。其二，在淤泥質軟土中實施沉井，在挖土下沉過程中易發(fā)生涌土現(xiàn)象，即井壁外的流塑狀淤泥因井內外土面高差較大

8、時失穩(wěn)而產生滑動，滑動弧面刃腳下擠入井內，使井內只出土但土體標高不降，而井外土體標高低沉，極易產生不均衡的土壓力，致使沉井傾斜。刃腳下預先施打兩圈粉噴樁，形成了1.2m厚的水泥土墻，阻止了井壁外土體形成的滑動面向井壁內滑動涌入。 控制沉井下沉的設計深度沉井下沉至設計標高，刃腳底面之下土層仍為淤泥時，由下沉系數(shù)可知， 淤泥土承載能力遠遠不夠，將會下沉不止，現(xiàn)采取刃腳下預打粉噴樁地下連續(xù)墻，能夠使沉井刃腳底面下沉至設計標高時，落在粉噴樁地下連續(xù)墻的樁頂面上，解決了控制沉井下沉深度問題。當需要沉井下沉時，只需鑿除樁頭，沉井可憑自重克服土體的摩擦力和支撐力而下沉，一旦刃腳實至樁頭即可止沉。根據以上推論，在沉井即將到達設計標高(以相差5070cm為宜)時，預先在設計標高處將粉噴樁鑿斷，即可控制沉井準確就位、止沉。3.4開挖方法表層灰土硬殼采用人工挖土， 其余淤泥采用高壓水槍沖泥，每50cm為一層，逐層沖剝下降。 為防止支撐墻及地梁承受彎矩及匯水抽泥的需要，將土層沖成鍋底型(中間低，四周高)。沉井刃腳下粉噴樁每暴露一層，先將內圈粉噴樁沿同標高挖斷清出，外圈粉噴樁間隔挖斷，以 使剩余粉噴樁被沉井壓碎，人工去除。3.5 沉井糾偏由于粉噴樁的導向作用， 沉井一般不會有較大偏斜， 為保證沉井就位誤差在標準允許范圍內， 采取以下控制措施：a.隨沉井下沉進行水平和中軸線監(jiān)測，隨時調整