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【摘 要】本文以鄞州大道污水泵站、南区1号泵站工程实例为背景，针对在软土地基上修建污水泵站工程的沉井施工技术做出了相关的阐述，并提出技术难点，及注意事项，希望能够给类似工程项目提供一些参考。
【关键词】软土地基；沉井施工；不排水法下沉
1.工程概况
本工程施工主要内容为污水干管及污水泵站，分两个标段，Ⅰ标段范围为A段、B-A段、B-D污水干管及南区1号泵站，Ⅱ标段范围为C段、B-C段污水干管及鄞州大道泵站。泵站主体由以下几部分组成：格栅井及提升泵房、管理用房及配电间、站内环形道路和站区围墙构成。
南区1号泵站位于规划路与环镇路交叉口西南角，泵站围墙距现状环镇南路路边线约23米，泵站长42.1 m，宽37.75 m，占地面积为1590m?。
鄞州大道污水泵站位于鄞州大道和广德湖南路的西南角地块内，泵站围墙北距鄞州大道边线约70m，西距现状河道岸约70m，东距规划广德湖南路边线约55m，紧挨内河码头围墙，泵站长47.6m，宽40.0m，占地面积为1901m?。
2.施工难点分析
本地区地下水比较丰富，工程地质复杂，同时泵站沉井尺寸大，结构较为复杂，泵站进水池的防渗漏、建筑工程质量通病的防治是施工重点，施工时必须采取有效措施预防质量通病的发生。本工程污水新建管要与已建污水管连接，要制定可靠的井下施工的安全措施方案。
根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。主要因素：由于②、③层土质较软弱且③层有一层滞水，对工程施工影响较大，在沉井下沉至该层时可能会产生突沉或倾斜现象，需密切注意沉井穿越该层时的情况。坑底的④层中砂层，渗透性较大，易产生流沙。在沉井下沉接近设计标高时，防止突沉现象发生，应尽可能减少对井底土体的扰动。本工程沉井埋深较大，井底位于④中砂层，含水量会较大。沉井封底时应确保④层水低于井底一定深度。
3.施工部署
3.1沉井基坑开挖
基坑开挖由1台PC200挖掘机配2台自卸车完成，土方运至厂内弃土场堆放。基坑开挖深度自然地面以下1.5米，开挖时，测量组现场放线定出开挖范围，并放一定边坡，确保土层稳定。当开挖至设计底标高以上20cm时，即进行人工辅助清基，确保沉井持力层土质不受扰动，在达到设计标高后请监理工程师现场验收合格后方可进入下道工序。
3.2沉井制作
3.2.1降排水系统
鉴于本地区地下水比较丰富，基坑开挖时基坑四周布置井点降水装置，及时抽水至砂垫层结束后拔除。沿基坑四周按2%坡比设置20×30㎝排水沟，内铺碎石形成滤水暗沟，并在四周设置Φ600集水井。井底应低于坑底60㎝左右，以提高排水效果。
3.2.2砂垫层铺设
基坑开挖结束，降水达到效果并经验收合格后即开始砂垫层施工，垫层材料选用质地较好的中粗砂，其含泥率不得大于3%，施工中的含水率应选用最优值，以保证垫层压实系数大于0.95。砂垫层铺设时应分层铺设、分层夯实的方法进行，分层厚度控制在20-30cm内，夯实采用平板振动器，纵横各两遍，确保压实度。
根据砂垫层允许承载力公式：
；其中取100kPa， 为40度，=16.5KN/M3，=160Kpa，经计算H-0.4m。
砂垫层铺设结束后应进行水平测量和修整，为素砼垫层创造条件。
3.2.3C10素砼垫层施工
砂垫层结束后，放出素砼垫层的边线、素砼垫层周边用15cm厚的木方围挡。
素砼垫层浇筑时，应控制好浇筑厚度和表面平整度，采用3cm长平直板刮平，用平板振动器拉平。
3.2.4刃脚砖胎模
砖胎模采用M5.0水泥砂浆和MU10砼砌块砌筑，每隔0.75M预留一道3cm宽的垂直缝，以方便沉井外模的固定及沉井下沉时拆除砖胎模方便。胎模表面粉刷一层砂浆，并铺贴一道一毡两油隔离层，以减少与刃脚之间的粘连。
3.2.5沉井分节
以最高的鄞州大道污水泵站沉井为例，其尺寸为22.45 m×14.0 m，深12.35 m。根据图纸及考虑施工方便，确定沉井分三次制作二次下沉。第一节5米，第二节3.35米，第三节4米。
3.3沉井下沉
本沉井采用三次制作二次下沉，在第一节砼强度达到设计强度的100%，第二节达到70%后方可下沉。由于地下水比较丰富，地质条件差，水位比较高，下沉时易产生动水力，导致管涌、流砂现象，造成刃脚底部土体承载力降低影响井体稳定，整个沉井下沉采用不排水法下沉。
3.3.1凿毛
为保证素砼与井体有较好的连结，下沉前，应对井体与封底素砼接触部位用风镐凿毛，且须经监理验收合格方可下沉。
3.3.2砖胎模及素砼垫层的拆除
根据沉井重心位置及沉井结构对砖胎模及素砼垫层进行分段编号，编制拆除流程图，施工时严格按图操作，做到对称、均匀、同步进行，以利沉井稳定，并加强测量观测。
3.3.3不排水法下沉
不排水法下沉就是利用沉井内保持一定水位来抵抗刃脚踏面下的土不产生流动，施工时配备水泵向井内注水，取土时利用水下吸泥机配高压水枪吸泥，潜水员水下配合完成。先取井格中间形成锅底，再冲刃脚部位。不排水法下沉系数计算：按刃脚踏面不冲空，隔墙冲空，井内水深4M计算。
K=（Q-B）/（T+R）=（Q-B）/[T+L×（H-2.5）f0]>1.15
经计算K>1.15，沉井在不排水的情况下完全能下至设计标高。
3.3.4稳定性验算
第二节自重，
施工荷载，第一节和第二节总重 浮力：
井周摩阻力，S为接触面积380，fk为摩阻系数。
刃脚踏面助力：
向上的力的总和为：
向下力的总和（自重和施工荷载）为：
稳定系数
3.3.5挖土下沉
沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行。根据土质情况，采用长臂挖掘机从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.4-1.5m，在刃脚处留1.2-1.5m宽土台，用人工逐层切削，每人负责2-3m一段。方法是按顺序分层逐渐往刃脚步方向削薄土层，每次削5-15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理。挖土时着重注意先挖隔仓，减少底梁地基反力，防止底梁搁裂。
如为砾石砂或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称的将刃脚下挖空，并挖出双脚外壁10cm，每段挖完后用小鸟卵石填塞夯实，待全部掏空面填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。
第一、二节沉井下沉至上口离基坑底50cm高，即应停止下沉，继续接高，或采取安全措施，下沉至一定深度，一边下沉，一边继续接高。接高时上一节竖向中心应与前一节的中心线重合或平行，沉井接缝和外壁应平滑，以利下沉。
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度12m左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。
3.4沉降观测
沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点，于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井箱内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标准来控制。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm。即应纠正。沉井下沉过程，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测。
3.5沉井封底及底板砼
沉井下沉达到设计标高，经24小时沉降观测，当累计下沉量不大于10mm后即可进行封底工作，由于采用不排水法下沉，因此采用导管法浇筑水下封底砼标号C25。
施工流程：清除井底浮泥→井壁等与封底砼接触部位清洗→抛填块石、碎石整平→分隔仓堵漏→水下砼浇筑→保养、抽水→底板砼浇筑。
3.6内部结构施工
内部结构应在沉井到位封底完毕，底板混凝土能承受施工荷载后方可进行。施工前应对井内所有予埋插铁先行除锈，在新老混凝土接合面处必须凿毛、冲洗，并露出石子。内部结构制作应先浇平台后浇其它结构，其他结构由下至上浇捣。支撑顶板的模板采用加强型大型九夹板，以保证质量。在平台完成后再进行内部其它混凝土施工，如底槽、泵基、扶梯等，若能和平台同时施工者，需同时施工。
4.沉井施工注意事项
1）沉井下沉前应按规定顺序凿除素砼垫层，垫层凿除原则为先内后外，对称进行，以保持沉井均匀下沉；沉井下沉时应在中央首先形成锅底，逐步均匀向周围扩大，严禁直接掏挖刃脚下土体；
2）沉井下沉时应均匀出土，以保持沉井均匀下沉。锅底不宜过深，一般控制在0.8cm～1.0cm以内；尽量减小沉井下沉过程中的偏差，测量控制点、高程控制点等网点要经常复核；
3）当沉井下沉至距设计标高近2m时，应放缓沉井下沉速度，以纠偏为主，并密切注意沉井的下沉速度，防止超沉，使沉井顺利下沉至设计标高。沉井到标高，8小时内下沉量不超过10 mm，方可进行砼封底。沉井下沉过程中应加强沉降情况的观测防止发生不均匀沉降。
5.结束语
通过此次的沉井施工，再次验证了在软土地基中沉井施工质量控制的关键还是纠偏。如本次沉井的初始四角高差达35cm，只要控制下沉过程，尤其是初沉阶段的纠偏，仍能够给予纠正，效果非常明显。鄞州大道污水泵站采用沉井施工工艺，解决了避免拆迁、减少投资的问题，收到很好的经济效果和社会效益.
参考文献：
[1]梁泽洋.排水沉井施工方法探讨[J]-山西建筑2003，29（3）：12-15.
[2]范晋波.柯德辉.设备基础沉井施工中的技术措施和问题处理[J]-建筑技术2006，37（9）.
【关键词】软土地基；沉井施工；不排水法下沉
1.工程概况
本工程施工主要内容为污水干管及污水泵站，分两个标段，Ⅰ标段范围为A段、B-A段、B-D污水干管及南区1号泵站，Ⅱ标段范围为C段、B-C段污水干管及鄞州大道泵站。泵站主体由以下几部分组成：格栅井及提升泵房、管理用房及配电间、站内环形道路和站区围墙构成。
南区1号泵站位于规划路与环镇路交叉口西南角，泵站围墙距现状环镇南路路边线约23米，泵站长42.1 m，宽37.75 m，占地面积为1590m?。
鄞州大道污水泵站位于鄞州大道和广德湖南路的西南角地块内，泵站围墙北距鄞州大道边线约70m，西距现状河道岸约70m，东距规划广德湖南路边线约55m，紧挨内河码头围墙，泵站长47.6m，宽40.0m，占地面积为1901m?。
2.施工难点分析
本地区地下水比较丰富，工程地质复杂，同时泵站沉井尺寸大，结构较为复杂，泵站进水池的防渗漏、建筑工程质量通病的防治是施工重点，施工时必须采取有效措施预防质量通病的发生。本工程污水新建管要与已建污水管连接，要制定可靠的井下施工的安全措施方案。
根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。主要因素：由于②、③层土质较软弱且③层有一层滞水，对工程施工影响较大，在沉井下沉至该层时可能会产生突沉或倾斜现象，需密切注意沉井穿越该层时的情况。坑底的④层中砂层，渗透性较大，易产生流沙。在沉井下沉接近设计标高时，防止突沉现象发生，应尽可能减少对井底土体的扰动。本工程沉井埋深较大，井底位于④中砂层，含水量会较大。沉井封底时应确保④层水低于井底一定深度。
3.施工部署
3.1沉井基坑开挖
基坑开挖由1台PC200挖掘机配2台自卸车完成，土方运至厂内弃土场堆放。基坑开挖深度自然地面以下1.5米，开挖时，测量组现场放线定出开挖范围，并放一定边坡，确保土层稳定。当开挖至设计底标高以上20cm时，即进行人工辅助清基，确保沉井持力层土质不受扰动，在达到设计标高后请监理工程师现场验收合格后方可进入下道工序。
3.2沉井制作
3.2.1降排水系统
鉴于本地区地下水比较丰富，基坑开挖时基坑四周布置井点降水装置，及时抽水至砂垫层结束后拔除。沿基坑四周按2%坡比设置20×30㎝排水沟，内铺碎石形成滤水暗沟，并在四周设置Φ600集水井。井底应低于坑底60㎝左右，以提高排水效果。
3.2.2砂垫层铺设
基坑开挖结束，降水达到效果并经验收合格后即开始砂垫层施工，垫层材料选用质地较好的中粗砂，其含泥率不得大于3%，施工中的含水率应选用最优值，以保证垫层压实系数大于0.95。砂垫层铺设时应分层铺设、分层夯实的方法进行，分层厚度控制在20-30cm内，夯实采用平板振动器，纵横各两遍，确保压实度。
根据砂垫层允许承载力公式：
；其中取100kPa， 为40度，=16.5KN/M3，=160Kpa，经计算H-0.4m。
砂垫层铺设结束后应进行水平测量和修整，为素砼垫层创造条件。
3.2.3C10素砼垫层施工
砂垫层结束后，放出素砼垫层的边线、素砼垫层周边用15cm厚的木方围挡。
素砼垫层浇筑时，应控制好浇筑厚度和表面平整度，采用3cm长平直板刮平，用平板振动器拉平。
3.2.4刃脚砖胎模
砖胎模采用M5.0水泥砂浆和MU10砼砌块砌筑，每隔0.75M预留一道3cm宽的垂直缝，以方便沉井外模的固定及沉井下沉时拆除砖胎模方便。胎模表面粉刷一层砂浆，并铺贴一道一毡两油隔离层，以减少与刃脚之间的粘连。
3.2.5沉井分节
以最高的鄞州大道污水泵站沉井为例，其尺寸为22.45 m×14.0 m，深12.35 m。根据图纸及考虑施工方便，确定沉井分三次制作二次下沉。第一节5米，第二节3.35米，第三节4米。
3.3沉井下沉
本沉井采用三次制作二次下沉，在第一节砼强度达到设计强度的100%，第二节达到70%后方可下沉。由于地下水比较丰富，地质条件差，水位比较高，下沉时易产生动水力，导致管涌、流砂现象，造成刃脚底部土体承载力降低影响井体稳定，整个沉井下沉采用不排水法下沉。
3.3.1凿毛
为保证素砼与井体有较好的连结，下沉前，应对井体与封底素砼接触部位用风镐凿毛，且须经监理验收合格方可下沉。
3.3.2砖胎模及素砼垫层的拆除
根据沉井重心位置及沉井结构对砖胎模及素砼垫层进行分段编号，编制拆除流程图，施工时严格按图操作，做到对称、均匀、同步进行，以利沉井稳定，并加强测量观测。
3.3.3不排水法下沉
不排水法下沉就是利用沉井内保持一定水位来抵抗刃脚踏面下的土不产生流动，施工时配备水泵向井内注水，取土时利用水下吸泥机配高压水枪吸泥，潜水员水下配合完成。先取井格中间形成锅底，再冲刃脚部位。不排水法下沉系数计算：按刃脚踏面不冲空，隔墙冲空，井内水深4M计算。
K=（Q-B）/（T+R）=（Q-B）/[T+L×（H-2.5）f0]>1.15
经计算K>1.15，沉井在不排水的情况下完全能下至设计标高。
3.3.4稳定性验算
第二节自重，
施工荷载，第一节和第二节总重 浮力：
井周摩阻力，S为接触面积380，fk为摩阻系数。
刃脚踏面助力：
向上的力的总和为：
向下力的总和（自重和施工荷载）为：
稳定系数
3.3.5挖土下沉
沉井每层挖土量较大，挖土采用机械与人工配合进行。根据土质情况，采用长臂挖掘机从中间开始挖向四周，均衡对称地进行，使其能均匀竖直下沉。每层挖土厚度为0.4-1.5m，在刃脚处留1.2-1.5m宽土台，用人工逐层切削，每人负责2-3m一段。方法是按顺序分层逐渐往刃脚步方向削薄土层，每次削5-15cm，当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重作用下破土下沉。削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行，使均匀平稳下沉。刃脚下部土方必须边挖边清理。挖土时着重注意先挖隔仓，减少底梁地基反力，防止底梁搁裂。
如为砾石砂或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则须按平面布置分段的次序逐段对称的将刃脚下挖空，并挖出双脚外壁10cm，每段挖完后用小鸟卵石填塞夯实，待全部掏空面填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。
第一、二节沉井下沉至上口离基坑底50cm高，即应停止下沉，继续接高，或采取安全措施，下沉至一定深度，一边下沉，一边继续接高。接高时上一节竖向中心应与前一节的中心线重合或平行，沉井接缝和外壁应平滑，以利下沉。
在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度应小于30cm，避免发生倾斜。尤其在开始下沉5m以内时，其平面位置与垂直度要特别注意保持正确，否则继续下沉不易调整。在离设计深度12m左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。
3.4沉降观测
沉井位置的控制，在井外地面设置纵横十字控制桩，水准基点下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点，于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降。井内中心线与垂直度的观测系在井箱内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标准来控制。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm。即应纠正。沉井下沉过程，每班至少观测两次，并应在每次下沉后进行检查，做好记录。当发现倾斜、位移、扭转时，应及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使在允许偏差范围以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测。
3.5沉井封底及底板砼
沉井下沉达到设计标高，经24小时沉降观测，当累计下沉量不大于10mm后即可进行封底工作，由于采用不排水法下沉，因此采用导管法浇筑水下封底砼标号C25。
施工流程：清除井底浮泥→井壁等与封底砼接触部位清洗→抛填块石、碎石整平→分隔仓堵漏→水下砼浇筑→保养、抽水→底板砼浇筑。
3.6内部结构施工
内部结构应在沉井到位封底完毕，底板混凝土能承受施工荷载后方可进行。施工前应对井内所有予埋插铁先行除锈，在新老混凝土接合面处必须凿毛、冲洗，并露出石子。内部结构制作应先浇平台后浇其它结构，其他结构由下至上浇捣。支撑顶板的模板采用加强型大型九夹板，以保证质量。在平台完成后再进行内部其它混凝土施工，如底槽、泵基、扶梯等，若能和平台同时施工者，需同时施工。
4.沉井施工注意事项
1）沉井下沉前应按规定顺序凿除素砼垫层，垫层凿除原则为先内后外，对称进行，以保持沉井均匀下沉；沉井下沉时应在中央首先形成锅底，逐步均匀向周围扩大，严禁直接掏挖刃脚下土体；
2）沉井下沉时应均匀出土，以保持沉井均匀下沉。锅底不宜过深，一般控制在0.8cm～1.0cm以内；尽量减小沉井下沉过程中的偏差，测量控制点、高程控制点等网点要经常复核；
3）当沉井下沉至距设计标高近2m时，应放缓沉井下沉速度，以纠偏为主，并密切注意沉井的下沉速度，防止超沉，使沉井顺利下沉至设计标高。沉井到标高，8小时内下沉量不超过10 mm，方可进行砼封底。沉井下沉过程中应加强沉降情况的观测防止发生不均匀沉降。
5.结束语
通过此次的沉井施工，再次验证了在软土地基中沉井施工质量控制的关键还是纠偏。如本次沉井的初始四角高差达35cm，只要控制下沉过程，尤其是初沉阶段的纠偏，仍能够给予纠正，效果非常明显。鄞州大道污水泵站采用沉井施工工艺，解决了避免拆迁、减少投资的问题，收到很好的经济效果和社会效益.
参考文献：
[1]梁泽洋.排水沉井施工方法探讨[J]-山西建筑2003，29（3）：12-15.
[2]范晋波.柯德辉.设备基础沉井施工中的技术措施和问题处理[J]-建筑技术2006，37（9）.