大型沉井設(shè)計施工技術(shù)

大型沉井在軟弱土中的施工技術(shù)摘要：本文以西塘污水處理工程3號提升泵站的園形沉井施工為例，較為詳細地介紹了沉井的設(shè)計與施工，特別對施工方案的選擇，沉井的制作、下沉、封底的施工方案進了行細致的闡述。為以后再次施工更大更深的沉井工程時提供一定的參考。關(guān)鍵詞：泵站、提升井、園形沉井、下沉、封底、沉井制作、土層摩擦力、抗浮、1、概述：××污水處理工程3號提升站主要由園形提升井、矩形格柵井組成。提升泵站的主要作用是將整個西塘鎮(zhèn)污水管網(wǎng)收集的污水通過格柵井內(nèi)格柵機除去污水中的漂浮物，再通過提升井內(nèi)的潛水泵將污水提升到污水處理廠。提升井為一園形埋地構(gòu)筑物，井內(nèi)凈深(底板上表面到地面)13米，井內(nèi)徑D=17米,提升井地面以上部做成園形車間及值班室。格柵井為長*寬*深=8米*4米*9米和矩形埋地鋼筋混凝土水池。原設(shè)計格柵井與提升井為一整體筑物，技術(shù)設(shè)計方案考慮為土方放坡開挖的普通水池施工方法。2、對設(shè)計方案的改進得到業(yè)主的設(shè)計圖，經(jīng)進認真研究和現(xiàn)場實際情況調(diào)查，認為原設(shè)計方案有如下缺點：（1）離泵站30米左右，是高速公路、高壓電桿、民房。普通水池的土方放坡開挖，在此工程中由于開挖深度大（達14米以上），可能危及工程周圍的建筑物;（2）土石方工程量巨大，土方施工難度大，施工質(zhì)量特別是填方質(zhì)時難以得到保證；工程造價也很高；(3)施工安全隱患大，由于地質(zhì)土均含水量高的淤泥質(zhì)土或軟弱粘土，基坑開挖深度達15米，即使是放坡開挖也極容易垮塌，從而造成人生傷亡事故；（4）對環(huán)境破壞嚴重，由于放坡面積很大，造成土方大面積開挖，開挖出來的土方也需要找場地堆放，水池完工再運回來回填，需占用大時耕地，同時影響周圍環(huán)境?；谝陨显颍覀冋J為該方案事實上已不能實施，我們對業(yè)主提出改用沉井的設(shè)計方案，就避免了以上存在的問題。并要求將提升井和格柵井分開做，兩構(gòu)筑之間相距3~4米，分別做成沉井。完工后，通過頂管施工3-4米長的管道將提升井和格柵井相聯(lián)結(jié)，格柵井內(nèi)的水通過管道流入提升井內(nèi)。3、園形沉井的設(shè)計根據(jù)上述要求，對提升井按沉井施工的方案進行了園形沉井設(shè)計。3.1設(shè)計條件3.1.1工程概況：井內(nèi)徑d=17m，井壁厚t=900mm，井外徑D=18.8m,地面標高為±0.00,底板頂標高為-13.00m,底板厚為950mm,底板墊層厚800mm，墊層下砂石反濾層厚1000mm，刃腳踏面標高為:-15.75m。由于地質(zhì)較為松軟，采用較寬踏面的刃腳，踏面寬c=450mm,刃腳高h=750,刃腳上上口寬同池壁厚。施工時分三次制作，三次下沉。第一節(jié)制作高度為4.75m,每二、三節(jié)制作高度均為5.50m。3.1.2沉井材料：刺井壁及底禮板婦C2頸5姿防水砼，墊促層辛C1那5除防水印砼可,鋼d依≥像10mm掃時，采用熱軋梢鋼緒筋龜HRB33偏5螺。艇容種地質(zhì)資料爆：莫地下水位標高毫-1.0m魄，范±0.00~眼-0.5m粘為耕植土階，田-0.5m~縱-2.5m駱為亞粘土并，險-2.5m~凈-9.賠5籃為淤泥質(zhì)無土科,-9.介5值以下為粉砂或困粉土。由于地葉基土滲透系較炒小，所以沉井溜下沉和封底時鋤不考慮降水，庭按排水施工方桐法考慮。虛3.2遞睬沉井下沉驗算秋節(jié)談沉井自重器井壁鋼筋砼重繁度坦按沖25KN/m莊3帶計算，沉井壁巴重量為：烘G岸K袋=(18.8聞*18.8-體17*17)輔*3.14/膽4*0.85思*15.75腔*25=17淚926kN培辜鍛摩阻力伯基坑開挖深度僑為難2m松，則標高逝-2.00m感以上不考慮摩依阻力，標坑高腎-2.00m遭~爛-7.00m屈井壁側(cè)面的摩貨阻力按三角形榜分布。單位摩曬阻力按《上海戒市地基基礎(chǔ)設(shè)腔計規(guī)范》規(guī)定合：置f=15~2污0kN/m置2申,面本處取上限沸。逢摩阻力計算高陽度：葛h工k獨=1/2*5槐+(17.7扶5-7)=談13.25m膚井壁總摩阻力腰：街F撓fk翼=13.25靈*18.8*和3.14*2頓0=1564由3kN壓耕把下沉系數(shù)，考防慮排水下沉施回工，舒下沉系仗數(shù)鹿:k輪st紀=G隊K免/F畢f(xié)k販=17926賊/15643豬=1.146狀>1.05骨滿足《給排水邪工程鋼筋砼沉桌井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)戚程箱》鎮(zhèn)CECS13運7-200姻2捷下沉的要求。擁3.3挖毛沉井抗浮驗算肢蠅戴沉井自重館封底后，沉井季抗浮驗算時，修沉井重除井壁峰重量外，尚應(yīng)察包括封底素混味凝土、底板重打量。素砼容重票按歲24kN/界m污3敢弦計算。斬井壁水重教:17926悠kN皇封底重字：蒸17*17*杠3.14/4珍*(0.95倚*25+0.退8*24)=敘9743kN冶總重還：粉17926+弦9743=2脂7669kN搶斧閑反摩阻力岔計算反摩阻力如時，單位摩阻債力按《上海市圾地基基礎(chǔ)設(shè)計賽規(guī)范》取值兵：仰f=10k薦N/m席2舅。妙F奏f焦k處反工=幅(肅15.75-碎2.5)*1擇0*18.8砌*3.14=旺7821kN數(shù)設(shè)槽浮力強F肉fw對k拆浮悔=(15.7臺5-1.0)該*18.8*條18.8*3帝.14/4*衡10=409耀23kN歇更田抗浮系數(shù)姻k擋fw熄=(G+聚F撤f牽k并反麗)/F屬fw才k綠浮危=(2766脖9+7821盆)/4092篇3=0.87麗<1.0虧(孟不安素全仙)魂視辛采取的技術(shù)措舟施：企在標高蒜-2.00m星處的沉井四周錫增設(shè)鋼筋砼抗熱浮板，抗浮板腸寬嬸2.鋪7肚米脅，厚杜400mm犁，通過抗浮板陳上的土方重量勺和抗浮自重來別阻止沉井上浮千。土方容重樸按匪19kN/m枕3王計，水容重按壯10kM頃/M比3敵計，其抗浮板由的抗浮能力為異：逝F吊kfb剩=躍抗浮板自域重資+璃抗浮板上土方來壓寬=((2.7貴*2+18.慈8)*(2.后7*2+18撫.8)-18護.8*18.特8)*3.1漂4/4*(0扯.4*(25色-10)+1訓(xùn).0*(19凍-10)+1讀.0*19)添=(585.躁64-353爬.44)*3星.14/4*肯(6+9+1朱9)=619鋤7kN達買候再次驗算抗浮荷系數(shù)：衛(wèi)k短fw腿=(G+暮F錦f繪k促反春)/F漢fwk防=(2766肅9+7821傻+6197)聾/40923遼=41687漂/40923劉=1.019色>1.0擱采取此措施后尿，抗浮驗算合錢格。據(jù)若不設(shè)抗浮板魚，在沉井底板顏澆筑后，底板膠中間的集水井隊可不封閉，可她大即大址減小地下水對櫻沉井的浮力，污待沉井頂（或瓣蓋）板和沉井鉤上部房屋主體茄結(jié)構(gòu)施工后再稀行封閉集水井餅。這樣可節(jié)省艱抗浮板的施工探費用，但要增臟加抽水的費用材。沉井頂板和旅上部建筑的重層量為：造G紡上撓=值頂板碑重造+例四周墻體鄰重孤+勁屋頂播重測=18.8*惰18.8*3組.14/4*拐0.25*2蹄5*2旁(諒頂板及屋萬頂吼)+18.8取*3.14*宰4.5*0.民24*20=侵3468+1訊275=47膨42kN鎖根據(jù)上述計算伴，不包設(shè)抗浮板即使扎把上部建筑施瘋工完成再封閉餡集水井，抗浮洽也是不能滿足擁要求的，但可叫以減少抗浮板嘉的工程量。本涼工考慮設(shè)置抗脹浮板抗浮的設(shè)慚計方案。把上蘿部建筑的重量笑作為抗浮的安課全儲備。碰3.4井粥結(jié)構(gòu)驗算，包扇括：約宿我趁沉迫井豎向彎曲計疫算勾主要考慮沉井蛛在開始下沉特勸別是在抽墊木秒時會產(chǎn)生較大出的彎曲應(yīng)力，北以防此時過土也的彎曲應(yīng)力拉救裂井壁。責座宰井壁抗拉計算茄禿弊刃腳配筋計算彎態(tài)泥底板配筋計算銷記兆若井內(nèi)設(shè)置隔鄭墻或水平框架殖也應(yīng)進行內(nèi)力攻計算和配筋計灌算。完以上結(jié)構(gòu)驗算們由于篇幅較長擠和與沉井施工詢無多大關(guān)系，援在本文不再贅?gòu)屖觥ｉ]4躁幫施工工藝及方緩案選擇億4.1痰慧沉井的制作諒仇壇基坑的開挖凡沉井制作前，釣應(yīng)根據(jù)設(shè)廳計圖提供的坐頂標，放出沉井遲縱橫兩個方向望的中心軸線和霜沉井的輪廓線宜，以欣及水準標高等切，作為沉井的郊施工依據(jù)?；卓娱_挖深度，始視水文地質(zhì)條歌件和和施工機臂械設(shè)備以及第湊一節(jié)沉井的澆閉筑高度而定，相本工程的開挖責基坑深度為哈3.館0始米甘?；拥撞康恼f平面尺寸，一蹤般比沉井設(shè)計陳的平面尺寸要板大一些，以便度于支模、抽承周墊木、和設(shè)置龍基坑排水明溝鍬。本工程沉井錯外雁徑使D=篇1尚7部米偏，園形基坑直摧徑免為靜:總沉井外鋪徑艘+氣支模操作堤面想*2名+柄排水溝基寬辱*2=17+漁1.5*2+矩0.5*2=愛2掛1醒米您。舒乘寒基坑排水及排巧水泵的設(shè)置高基坑底部設(shè)坡寸度曬為測1嘴%桶的排水明溝腿,哈排水溝內(nèi)凈寬略為縮0.2介5凱米截，并在四周設(shè)恰置四個方形集胡水井，集水井蹤大小為陜0.6m景*貨0.6m糧,選集水井比排水等溝底低綁0.愉5漏米層，排水溝坡向獎集水井。祥若坑底為滲透準系數(shù)較大的砂眼質(zhì)含水層，集畜水井及排水溝襪應(yīng)做成滲透型襯的井或溝，以匙便于引出含水音層內(nèi)的水。招每個集水井設(shè)御潛水泵一臺，饅潛水泵的大小朽視基坑涌水量壓大小以及是否老處于暴雨季節(jié)毅施工而定。本工工程處于冬季圣施工可選取較棵小的潛水泵，絮本工程選用四棋臺型號結(jié)為倡QY-1工5成的潛水泵，其嫌流量為含25m鑒3歸/勻h駛。鎮(zhèn)農(nóng)薪采用有承墊木冰施工和無承墊嬌木施工和選連擇河:難這兩種方案的腸優(yōu)缺點如下辱：盆(1)選班無承墊木施工拉優(yōu)點：可節(jié)省凈大量木材；工居作面充裕；可織一次澆完整個醒沉井，節(jié)省施場工時間；刃腳冰地基均勻，可孩按彈性地基梁營性來分析刃腳勿的受力，可以霸改善沉井井壁黃的受力情況。座（截2歷）無承墊木施炮工的缺點：在葛刃腳下的砼墊鐘層開始下沉?xí)r爪，容易造成下?lián)纬吝^快和下沉歉量過大的情況仔，從而產(chǎn)生傾現(xiàn)斜和沉井軸線寒移位等不良后拳果。穴（嫂3晚）有墊木施工恐的優(yōu)點：由于貿(mào)采用墊木支承穿制作沉井，可茶加大與地基的輛受力面積，在法沉井制作過程填中不產(chǎn)生較大乒的下沉和不均焦勻沉降。器（具4夢）有承墊木施密工的缺點：浪恐費木材，工序項比較麻煩，施石工進度較為緩糊慢，沉井下沉紐前抽出承墊木螞時雖然有組織鄙有計劃，容易儲造成沉井傾斜崗、下沉不均勻椅，從而造成沉厭井開裂。及根據(jù)上述兩種喜方案的分析和譜現(xiàn)場的實際情朽況，決定采無沈承墊木的施工陽方案，沉井刃碌腳下采濤用銳C1站5轟砼墊層來支承隆每一節(jié)沉井的芝重量。計算簡調(diào)圖如下側(cè)圖扎1遼：街混凝土厚度計秋算可按下式進荒行計算：酷h誠=找=(有G銜0爛/R-c)/藝2存h----束-穴砼厚畏度稈(m嘉)壟，牢睬開G住0鼠--遭-鼓第一節(jié)沉井單食位長度重量煌（津kN/南m委）趨,窩c--崇-藥刃腳踏面寬度旱，陸檔澇R---茶-句砂墊層允許承斗載力，一般品取遇100kN/念m肚2臂本工程第一節(jié)盆沉井制作高度斗為技5.75m奏,菌沉井厚薯度加t=賢900mm龜,獲則足G件0發(fā)=4.75*顯0.9*25戲=106.9晉kN/m受刃腳踏面寬烘度間c=磨0.45m犬,株經(jīng)計算砼厚林度歡h=(106憶.9/100喘-0.45)哈/2=贈0.3m哲，糧若砼高映度怎h>懷0.3m取,孔則應(yīng)調(diào)整第一襲節(jié)沉井制作高扁度和踏面寬度夸，否則砼墊層帖高度過大，在已沉井開始下沉離時，事先敲碎越素砼墊層的帶茶來很大困難，傷同時也要影響匪進度，也不經(jīng)開濟。找認居確定砼墊層下渾砂墊層的厚度辨：痰砂墊層厚度主籌要是解決當基坑內(nèi)畏土質(zhì)較差與第躍一節(jié)沉井砼重驚量較大之間的詢矛盾，防止第屆一節(jié)砼澆筑后賤產(chǎn)生地量的沉是降，影響沉井遣砼的質(zhì)量。砂村墊層的厚度與準沉井的重量和企地基土的承載貍力有關(guān)，對于爬無墊層施工，救其計算簡圖如收下設(shè)圖姓2貴：弟砂墊層厚方度栗H橋的推導(dǎo)過程如紹下：仙G鵝0前=(2h+c境+2*H*t被a北n嫌φ千)f炭地扔式中鋪：墓f閉地鴉為地基的承載璃力，本工程地毅質(zhì)較軟，根據(jù)減地勘報告，病取凳70kN/捕m何2癢；屢h僅為砼墊層厚，拐根據(jù)旬床予的計算，其值免為吐0.3m憶；數(shù)c澤為刃腳踏面寬當，本處為峰0.45m選φ探為砂的內(nèi)摩擦范角桑,撒取摩巧蠶22.結(jié)5伴°息；測對上式運算可軌得：瞞H=(G定0罵/f盡地河-2h-c糾)/(2*叛ta鼻n網(wǎng)φ盆)非H=(106匙.9/70-議2*0.3-淋0.45)/洪(2*tan孟22.浮5°愈)=乏0.57m缸,具取戀0.賊6銷米繩。朽慕折池壁砼的制作滾：陰沉井池壁鋼筋脫制作綁扎，模庭板制安，砼澆變筑與普通鋼筋鄉(xiāng)砼施工工藝相裁差無幾，主要煉差別是模板的有拉桿必須用止涂水拉桿或在普乖通拉桿中間加章焊止水板。侵剝螞沉井接敲高蔬:跌弟本工程沉井下忙沉?xí)r采用分節(jié)礎(chǔ)制作分節(jié)下沉英的施工工藝，箱沉井接高應(yīng)注禍意以下事項；茅(1)想占沉井接高時，陵必須確保沉井必的下沉系數(shù)小校于域1.賢0棄，以保證接高守時沉井不下沉攻。為此，常在色井內(nèi)灌水或填塊黃砂（如下圖爪）等臨時措施款，用以提高地士基承載力，避移免產(chǎn)生突沉或愧過大的變形。賽(致2)她當沉井底節(jié)在項偏斜狀態(tài)時，伴為保證施工質(zhì)晃量和避免下沉畏困難，嚴禁豎柄直向上接高。份應(yīng)將底節(jié)沉井炮糾偏正位后，甩再行接高。眾(3)邀巾接高沉井前，前應(yīng)先將底節(jié)沉話井壁頂結(jié)合面牌清理干凈，并鹽將混凝土浮漿草和松動的混凝蜜土鑿除，用清抵水沖洗干凈后毀，再行接高。他(4)私省立接高沉井?；I板時，其支承電不宜直接支承京在地面上，以兄避免沉井因自蛙重增加而有微耽量下沉?xí)r，將誰使新澆筑的混個凝土井壁產(chǎn)生獄拉力而發(fā)生裂礦縫。命4.2座屠沉井的下沉泉單還第一次下降開下沉前先鑿除短刃腳下的素砼拼墊層。鑿浙除砼墊層時應(yīng)污先內(nèi)后外，并管應(yīng)分區(qū)域?qū)ΨQ昂地按順序鑿除搬素砼墊層。鑿費斷線應(yīng)與刃腳針底邊平齊，鑿窮斷的砼板應(yīng)立之即清除，及時勞運出井外堆放怖。鑿除素砼的鎮(zhèn)刃腳空穴處立陳即用砂或砂夾言石回填。對素荷砼的定位支點無應(yīng)最后鑿除，圓但不得漏鑿。蝕鋒具下沉方案的選耐擇：團由于本工程地侍基土的滲透系逃數(shù)小，土層透掃水性很低，因衣此采用井內(nèi)排貫水下沉，人工旗配合抓鏟挖土梅機的挖土施工緞方案。在挖土正下沉過程中要宗注意以下事項計：善(1)市本采用明挖法下載沉過程中，應(yīng)似盡可能地將井患內(nèi)的積水（通晚過設(shè)置臨時集更水井、排水溝綠）抽干；葉(2)濟泰由于是在軟土醬上下沉沉井，微挖土?xí)r應(yīng)先用抗抓鏟挖土機沉正井鍋底中間部貢份，沿沉井四嗚周保留一定寬見度的土堤，然所后再用人工對組稱分層逐步削歉平井壁四周的瞧土堤，一般是趕在挖除土堤過舟程中，邊挖邊濾沉，直到沉井筍下沉到位為止茅。培(晚3)判沉井下沉過程數(shù)中，若出現(xiàn)沉蒜井冬偏斜、突沉、斷底部產(chǎn)行嚴重定的翻漿、冒泥刷和流砂等現(xiàn)象朝，應(yīng)立即停工穗挖土下沉并找輪出原因，提出降處理方案并處布理可靠后方能藍繼續(xù)施工。會4.3蜓銜沉井封底蕉本工程采用排地水下沉干封底排的施工方案覽混懼沉井封底的條俗件坐當沉井下沉至靜設(shè)計標高的要謎求范圍內(nèi)，經(jīng)里沉降觀測，其驟沉降率（日待蚊8集小時內(nèi)沉井自傍沉累計不大于義10mm救）在允許范圍敲內(nèi)，即可井行吉封底。起團朋排水干封底設(shè)摘施駛逗排水工作是沉覽井干封底的關(guān)架鍵，由于新澆掏筑的封底素砼帶在未達到設(shè)計公強度之前，是陪不能承受地下這水道壓力的，含因此在素砼封風底和澆筑鋼筋狂砼底板過程中兆，都應(yīng)重視沉該井的排水工作恰。在該工程施今工中，在井底服設(shè)置芽1m練厚的砂夾石反簡濾層，在沉井蓬中間設(shè)一集水艦井，集水井偶用仔D800*貓6獎厚鋼管做成，現(xiàn)鋼管建長先L撥=抗反濾層襯厚附+往封底素砼凝厚補+利鋼筋砼底板厚測-0.4m答=1.0+0敲.8+0.9磚5-0.4=良2.35m禁，鋼管底部亂1m冶范圍內(nèi)鉆直徑蜘為卷2cm臉的小孔若干，編以保證地下水碎能滲透到集水罩井中。集水井排鋼管頂部焊接抱一法蘭盤，以固便封閉集水井壓時使用。泥同時集水井鋼矮管還應(yīng)設(shè)計置欲兩道止水環(huán)，禾分別位于封底侮素砼中部和鋼金筋砼底板中部獅。遵鋼管集水井的貞做法詳下養(yǎng)圖英3迅。牧為便于收集反切濾層的中地下扶水，在砂石反絨濾層底部埋設(shè)彈四違根吐D15速0信的鋼管，鋼管挨上半貫部鉆成孔網(wǎng)狀辰，鋼管沿集水濃井分四個方向安埋設(shè)，并與集訪水井相接，以鼠D15潑0始鋼管銀收集的水流向孩鋼管集水井。歪具體設(shè)計詳疊圖火4密。再在集水井中設(shè)躬置一潛水泵，各設(shè)一留守人員焰，隨時抽干集碑水井中的不，版防止集水井中品的水溢出影響乏封底和鋼筋砼醉底板的施工。焰它農(nóng)集水井封堵波在砼底澆筑完冊成之后并且砼槽強達到設(shè)計強削度之后，方可來封堵集水井。僅封堵鋼管集水毫井的方法很簡蒸單，只須用鋼歸制盲法蘭與集閑水井鋼管頂部川的法蘭用螺栓司聯(lián)結(jié)即可。然茅后把上面未澆慌筑的小塊鋼筋搭砼澆筑完即成養(yǎng)。恨井竊沉井底板砼的盟選湖擇伯益為保證工程質(zhì)跪量和工程進度純，決定采用商禽品砼澆筑底板衡，采用抗?jié)B等婆級抬為父P8河撈具有早強性能馬的憶C2神5訂商品砼。由于村在冬季施工，律要注意砼的保勉溫養(yǎng)護工作。勝5瞎貌特殊情況的處費理及預(yù)防慎5.1旱大井壁摩阻力過墳大腦一般情況下，朱考慮依靠沉井蹦的自重在井內(nèi)俘不停挖土，沉沉井就能順利下屯沉到位。但對撲較深的沉井，筍隨拘著下沉深度的汗增加，土層與膚井壁的摩擦力蘭增大等原因，飯沉井可能出現(xiàn)嘴沉不悉下去的現(xiàn)象。摧此時可用增加魔沉井重量或降拌低井壁與土層窮的摩阻力來解孔決。例如在沉芬井上部加壓重厚塊；或在沉井斗外壁抹光或涂市油涂臘；水力茄機械施工用高秀壓水沖射刃腳藏下的土層；不稍排水下沉?xí)r在統(tǒng)井內(nèi)排水減小坦浮力等措施。即對于超深沉井帖，在沉井方案琴設(shè)計中甚至可康采泥漿護壁套榴的施工方案。禮5.2紀秀井壁摩阻力過者小宴在沉井下沉到柿接近標高而土凳層較弱時，沉亦井可能因自重若下沉而不能穩(wěn)上定，或井壁與糧土層摩阻力過抄小，即使停止煎挖土