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【摘 要】 本文针对某污水处理厂进水泵房下部结构制作的井筒在下沉阶段的施工技术进行了较为详细的总结分析，详尽阐述了该钢筋混凝土沉井下沉过程中遇到特殊情况及特殊地质条件下如何纠偏进行了分析，施工工艺具有针对性和可操作性，以供参考。
【关键词】 大型钢筋混凝土沉井；下沉施工；技术分析
1.南京市某污水处理厂进水泵房位于厂区北侧，距离东北侧南钢废弃矿渣堆仅12m。进水泵房为半地下式钢筋混凝土结构，下部沉井设计为圆形结构，内径R=20m，外径R=22.4m，壁厚B=1.2m，設置四道高4.0m，宽1.0m～1.4m井字梁，设计沉井顶板顶标高8.800m（吴淞高程），底板面-5.100m（吴淞高程），地面标高8.500m（吴淞高程），进水泵房底板厚0.9m。
进水泵房井筒分为三次浇筑而成，第一次（-9.500～-3.400m）标高刃脚及井字梁，第二次（-3.400～1.300m）标高沉井井筒，第三次（1.300～6.000m）标高沉井井筒。其余部分结构待下沉后浇筑。下沉后采用水下浇筑混凝土技术封底。
2.工程案例及下沉技术分析
2.1下沉前的准备工作
2.1.1选用11台（2台备用）套离心式高压清水泵，型号：（150TSW×5型离心水泵泵（H=150m，Q=155m3/h，W=110kW），12支水枪（喷嘴口径φ15mm，型号kc558c/698c），11套（2套备用）泥浆泵（喷嘴口径φ22mm，型号：SNB），通过各种阀门和支管以满足井下最多9个区格内水力破土机械（扬水器和喷水枪）的用水。
2.1.2水力机械吸泥下沉时，有大量的泥浆需要处理，为此，在沉井东侧设立1座800m3大型泥浆池，沉井下沉施工产生的泥浆经除砂机脱水后排放至泥浆池内循环利用，池内沉淀泥浆用封闭式渣土运输车外运至弃土场。
2.1.3下沉之前在井内外搭设扶梯和平台，井上布置栏杆照明等辅助设施，并将预埋套管洞口用钢板封堵。在沉井四周对称外井壁设置四处沉井下沉高程控制点及水位观测井，喷制水准尺尺花，在四侧对称井顶部设置平面位移观测点。
2.2沉井下沉计算
2.2.1沉井下沉安全系数计算
K0=（Q-B）/（T+R）
式中：K0—下沉安全系数，一般应大于1.15～1.25；Q—沉井自重及附加自重（KN）；B—被井壁排出的水量（kN），如采用排水下沉时，则B=0；T—沉井与土间的摩阻力（kN）。
假定摩阻力随土深而增大，在刃脚处达到最大值，5m以下时保持常值，则
T=3.14D（H-2.5）f
此中假定偏于安全；D—沉井外径（m）；H—沉井全高（m）；h—刃脚高度（m）；R—刃脚反力（kN），如采取将刃脚底面及斜面的土方挖空，则R=0；f—井壁与土的摩擦系数。
采用不排水一次下沉。f值按下表不同地层取加权平均值，据地质勘察报告沉井设计验算参数及土层分布状况如下：（见下表）
f=（1.8×18+2.5×22+3.5×18+7.7×23）/15.5=21.13kN/m2
Q=G=39421.3kN；B=G×10/24=16426kN
T=3.14×22.4×（15.5-2.5）×21.13=19321kN
K0=（39421-16426）/19321=1.19>1.15
故可靠自重下沉。
2.2.1沉井下沉稳定系数计算
K=（G-B）/（Rf+R1+R2）
土层编号 土层名称 井壁与土体间的摩擦力（kPa） 土层承载力（kPa） 备注
1 素填土 /
2-1 粉质粘土 12 110
2-2A 粉砂 22 180 2.5m
2-2B 粉砂 18 130 1.8m+3.5m
2—3 细砂 23 160 7.7m
式中：K-沉井下沉稳定系数，应小于1；G-沉井自重；B-地下水浮力，排水下沉时B=0，不排水下沉时取总浮力70%；Rf-沉井外壁有效摩阻力，其中
R1=3.14D0（C+n/2）fu
R2=A1fu
D0-沉井的平均直径（m）；C-刃脚踏面高度；n-刃脚斜面与井内土体接触面的水平投影宽度（m）；R2—沉井内部隔墙和底部下土的支撑力；A1—隔墙和底梁的总支撑面积；fu—土的极限承载力，取160kPa。
Rf=3.14×22.4×15.5×23.13=25216kN；
R1=3.14×21.2×1.2×160=12781kN；
R2=18.84×1.0×4×160=12058kN；
K=（39421-16426×70%）/（25216+12781+12058）=0.558<1.0。
自重下能稳定下沉，并可到位后避免突沉。
2.3沉井下沉及纠偏
沉井采用不排水下沉法，水力机械吸泥下沉，潜水员配合，沉井分为初沉阶段、正常下沉阶段和终沉阶段3个阶段，最后沉井实施水下封底。
2.3.1初沉阶段（干下沉）
沉井下沉深度在0～2m范围内为初沉阶段，下沉时采用泥浆泵将换填的中粗砂吸出回收利用，并配合履带吊抓斗干挖下沉，并进行24昼夜施工。
（1）首先拆除刃脚内侧高度1.0m砖胎模，在井筒8个边格分两次同时拆除，拆除后将碎砖用吊篮吊出；然后破除混凝土垫层。
（2）刃脚挖土顺序如下：
由中央向四周挖，每层挖土厚0.4-0.5m，在刃脚处留1.5m台阶；沿井壁，每2-3m一段向刃脚方向逐层全面对称、均匀地削落台阶，每次削5-10cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。
【关键词】 大型钢筋混凝土沉井；下沉施工；技术分析
1.南京市某污水处理厂进水泵房位于厂区北侧，距离东北侧南钢废弃矿渣堆仅12m。进水泵房为半地下式钢筋混凝土结构，下部沉井设计为圆形结构，内径R=20m，外径R=22.4m，壁厚B=1.2m，設置四道高4.0m，宽1.0m～1.4m井字梁，设计沉井顶板顶标高8.800m（吴淞高程），底板面-5.100m（吴淞高程），地面标高8.500m（吴淞高程），进水泵房底板厚0.9m。
进水泵房井筒分为三次浇筑而成，第一次（-9.500～-3.400m）标高刃脚及井字梁，第二次（-3.400～1.300m）标高沉井井筒，第三次（1.300～6.000m）标高沉井井筒。其余部分结构待下沉后浇筑。下沉后采用水下浇筑混凝土技术封底。
2.工程案例及下沉技术分析
2.1下沉前的准备工作
2.1.1选用11台（2台备用）套离心式高压清水泵，型号：（150TSW×5型离心水泵泵（H=150m，Q=155m3/h，W=110kW），12支水枪（喷嘴口径φ15mm，型号kc558c/698c），11套（2套备用）泥浆泵（喷嘴口径φ22mm，型号：SNB），通过各种阀门和支管以满足井下最多9个区格内水力破土机械（扬水器和喷水枪）的用水。
2.1.2水力机械吸泥下沉时，有大量的泥浆需要处理，为此，在沉井东侧设立1座800m3大型泥浆池，沉井下沉施工产生的泥浆经除砂机脱水后排放至泥浆池内循环利用，池内沉淀泥浆用封闭式渣土运输车外运至弃土场。
2.1.3下沉之前在井内外搭设扶梯和平台，井上布置栏杆照明等辅助设施，并将预埋套管洞口用钢板封堵。在沉井四周对称外井壁设置四处沉井下沉高程控制点及水位观测井，喷制水准尺尺花，在四侧对称井顶部设置平面位移观测点。
2.2沉井下沉计算
2.2.1沉井下沉安全系数计算
K0=（Q-B）/（T+R）
式中：K0—下沉安全系数，一般应大于1.15～1.25；Q—沉井自重及附加自重（KN）；B—被井壁排出的水量（kN），如采用排水下沉时，则B=0；T—沉井与土间的摩阻力（kN）。
假定摩阻力随土深而增大，在刃脚处达到最大值，5m以下时保持常值，则
T=3.14D（H-2.5）f
此中假定偏于安全；D—沉井外径（m）；H—沉井全高（m）；h—刃脚高度（m）；R—刃脚反力（kN），如采取将刃脚底面及斜面的土方挖空，则R=0；f—井壁与土的摩擦系数。
采用不排水一次下沉。f值按下表不同地层取加权平均值，据地质勘察报告沉井设计验算参数及土层分布状况如下：（见下表）
f=（1.8×18+2.5×22+3.5×18+7.7×23）/15.5=21.13kN/m2
Q=G=39421.3kN；B=G×10/24=16426kN
T=3.14×22.4×（15.5-2.5）×21.13=19321kN
K0=（39421-16426）/19321=1.19>1.15
故可靠自重下沉。
2.2.1沉井下沉稳定系数计算
K=（G-B）/（Rf+R1+R2）
土层编号 土层名称 井壁与土体间的摩擦力（kPa） 土层承载力（kPa） 备注
1 素填土 /
2-1 粉质粘土 12 110
2-2A 粉砂 22 180 2.5m
2-2B 粉砂 18 130 1.8m+3.5m
2—3 细砂 23 160 7.7m
式中：K-沉井下沉稳定系数，应小于1；G-沉井自重；B-地下水浮力，排水下沉时B=0，不排水下沉时取总浮力70%；Rf-沉井外壁有效摩阻力，其中
R1=3.14D0（C+n/2）fu
R2=A1fu
D0-沉井的平均直径（m）；C-刃脚踏面高度；n-刃脚斜面与井内土体接触面的水平投影宽度（m）；R2—沉井内部隔墙和底部下土的支撑力；A1—隔墙和底梁的总支撑面积；fu—土的极限承载力，取160kPa。
Rf=3.14×22.4×15.5×23.13=25216kN；
R1=3.14×21.2×1.2×160=12781kN；
R2=18.84×1.0×4×160=12058kN；
K=（39421-16426×70%）/（25216+12781+12058）=0.558<1.0。
自重下能稳定下沉，并可到位后避免突沉。
2.3沉井下沉及纠偏
沉井采用不排水下沉法，水力机械吸泥下沉，潜水员配合，沉井分为初沉阶段、正常下沉阶段和终沉阶段3个阶段，最后沉井实施水下封底。
2.3.1初沉阶段（干下沉）
沉井下沉深度在0～2m范围内为初沉阶段，下沉时采用泥浆泵将换填的中粗砂吸出回收利用，并配合履带吊抓斗干挖下沉，并进行24昼夜施工。
（1）首先拆除刃脚内侧高度1.0m砖胎模，在井筒8个边格分两次同时拆除，拆除后将碎砖用吊篮吊出；然后破除混凝土垫层。
（2）刃脚挖土顺序如下：
由中央向四周挖，每层挖土厚0.4-0.5m，在刃脚处留1.5m台阶；沿井壁，每2-3m一段向刃脚方向逐层全面对称、均匀地削落台阶，每次削5-10cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。