某市启动为期三年的水环境整治工程，对城区内的46条河道进行了水环境整治。工程主要包括污水截流、河道清淤、水体修复、调水换水、景观绿化等，其中截污是整治的关键。工程整治的河道均位于中心城区，河道最宽处为40M，最窄处仅为5M，出水口多且分散，河道均穿越居民小区两侧房屋密集且临河而建，跨河桥梁多且部分建设年代久远，工程实施难度较大。许多泵站建在原来的河道中或者紧靠河道。

 

　　在污水管道及泵站的施工中，由于市区的施工受到地下大型管道、建筑物等障碍的影响，不能大开挖施工，给设计、施工带来很大的难度，经多种方案论证，将沉井施工技术应用到了污水泵站的施工中。

 

　　开挖保护层---铺垫砂层---拼装刃脚---安装支架、支底模---立内模---绑扎钢筋---立外模---浇筑井体砼---抽除垫木---沉井下沉---基底处理---封底---浇筑底板

 

　　3沉井施工过程

 

　　3．1基坑开挖

 

　　沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。开挖深度为2.5-3米，考虑到支模、搭设脚手架及排水的需要，基坑比沉井每边宽1.8米，边坡一般按1：0.5进行放坡，以保证边坡安全与稳定.四周挖排水沟，集水井，使地下水位降至比基坑底面低0.5m，挖土采用1台1.0m3反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。

 

　　3．2沉井制作

 

　　3．2.1沉井刃脚基础

 

　　沉井刃脚铺设标准枕木（160mm×220mm×2500mm）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板，浇筑砼。地基上铺设砂垫层，可减少垫架数量，将沉井的重量扩散到更大的面积上，避免制作中发生不均匀沉降，同时易于找平，便于铺设垫木和抽除。

 

　　3．2.2模板支设和钢筋绑扎

 

　　沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样，只不过由于是在软基上施工，所以要均匀对称施工，以防止不均匀沉降。

 

　　3.3混凝土浇筑

 

　　混凝土采用商品砼，并用砼输送泵，送至沉井浇筑部位，沿井壁均匀对称浇筑。浇筑采用分层平铺法，每层厚30cm，将沉井沿周长分成若干段同时浇筑，保持对称均匀下料，以避免一侧浇筑，使沉井倾斜，每层混凝土量为23m3，要求2h内浇筑一层。两节混凝土的接缝处设钢边止水带，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑.

 

 

　　4.1沉井结构下沉受力计算

 

　　沉井下沉系数计算如下：

 

　　K=Q/L(H-2.5)ｆ

 

　　其中：K—沉井下沉系数

 

　　Q—井壁自重

 

　　H—井壁高度

 

　　L—井壁外周长

 

　　f—土壤的摩擦系数

 

　　根据以往经验，沉井下沉系数K≥1.15，才能使沉井能在自重下顺利下沉，若达不到，必须进行配重计算，根据配重计算结果进行配重.

 

　　4.2下沉速度的控制

 

　　根据土质情况，采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖，并始终均衡对称地进行，每层挖土厚度为0.4～1.5m。刃脚处留1.2～1.5m宽土垅，用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每人负责2～3m一段，方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层，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，使均匀平衡下沉，刃脚土方开挖方法。

 

　　沉井挖土下沉采用人工挖土，一台塔吊吊运出土，由于挖土施工困难，综合考虑挖土、吊运的施工能力，研究沉井下沉的安全控制，沉井下沉速度控制为30cm/天。

 

　　沉井下沉中，如遇到砂砾石或硬土层，当土垅削至刃脚，沉井仍不下沉或下沉不平稳，则按平面布置分段的次序，逐段对称地将刃脚下掏空，并挖出刃脚外壁10cm，每段挖完后用小卵石填满夯实，待全部掏空回填后，再分层刷掉回填的小卵石，可使沉井因均匀地减少承压面而平衡下沉。

 

　　在沉井开始下沉和将沉至设计标高时，周边开挖深度小于10cm，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20cm左右停止取土，依靠自重下沉至设计标高。

 

　　4.3下沉观测

 

　　沉井位置的控制是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内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm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，以防超沉。

 

　　4.4下沉纠偏

 

　　沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测，及时发现并采取措施纠正。

 

　　产生倾斜的可能原因有：

 

　　⑴刃脚下土质软硬不均；

 

　　⑵拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填；

 

　　⑶挖土不均，使井内土面高低悬殊；

 

　　⑷刃脚下掏空过多，使沉井不均匀突然下沉；

 

　　⑸排水下沉，井内一侧出现流砂现象；

 

　　⑹刃脚局部被大石块或埋设物搁住；

 

　　⑺井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。

 

　　操作中可针对原因予以预防，如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强挖土并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。待其正位后，再均匀分层取土下沉。

 

　　位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测，及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时，再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。

 

　　沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。

 

 

　　当沉井沉到设计标高，经2～3天，下沉已稳定，在8h内累计10mm时，即可进行沉井封底。沉井封底有排水封底和不排水封底两种方案，本沉井对封底质量要求严格，不允许出现渗漏，再者涌水量不大，井底土质较密实，因此确定采取排水封底方案，分两步进行。第一步进行土形整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在中部设2～4个集水井，井深1～2m，插入直径0.6～0.8m，周围有孔的混凝土或钢套管，四周填以卵石，使井中的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50cm。刃脚混凝土凿毛处洗刷干净，然后，在井底对称均匀浇一层0.7～0.9m厚的混凝土垫层，强度达到30%后，绑钢筋，浇筑上层550mm厚的防水混凝土底板。浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚30～40cm，并捣固密实。混凝土养护14d期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵。方法是在抽除井筒水后，立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平。

 

　　沉井下沉是沉井施工阶段的主要施工过程，就我国目前土建施工技术和施工装备水平看，采用排水法控制沉井下沉，是比较理想的施工方法。因为该施工方法劳动条件好，挖土准确，容易控制和纠偏，土层中如有障碍物则易发现和排除，且能直接检查地基土质情况，可进行干封底。

 

 

　　沉井在施工和使用阶段，将受到土压力、水压力、浮力、摩擦力、底面反力、自重以及施工荷载等作用，沉井结构的设计计算应满足各阶段的受力要求，保证沉井结构有足够的强度和刚度以及防水能力。

 

　　沉井施工中的问题和防止措施常遇到的问题有：突然下沉、涌砂、倾斜和偏移、沉不下去。

 

　　①防止突然下沉的方法有：适当加大下沉系数；控制挖土深度，即锅底不要挖得太深；结构上合理分隔，设置一定数量的底梁；采用泥浆套法或壁后压气法(见沉井基础)，以减小摩擦力等措施。

 

　　②涌砂的处理方法是向井内灌水，使井内水位恒大于井外地下水位。

 

　　③下沉时应均匀对称挖土，以防止沉井偏斜。若发生偏斜，可调整挖土先后次序和方法；采取偏心压重，部分壁外冲水等措施。

 

　　④沉井设计和施工时通常用下沉系数（沉井施工阶段自重与阻止下沉的井壁四周土的摩擦力、刃脚踏面阻力等的比值）估算沉井能否顺利下沉，一般要求下沉系数为1.10～1.25。当下沉系数不满足时，要采取上述减小摩擦力的方法，以及增加重量等措施。如在下沉中发生重量不够时，也可采用壁外冲水和井内抽水、加压重、接高井壁等措施。

 

 

　　沉井下沉过程中无需设置坑壁支撑或板桩围壁，与明挖法相比，简化了施工；可就地制作，所需机械设备简单；作为地下建筑使用，其单体造价较低；主体部分的混凝土在地面上灌筑，质量较易保证，整体刚度亦较大；防水可靠；且对邻近建筑物的影响较明挖法少。因此在水环境整治泵站施工中，沉井法是一种较好的方案。