污水处理厂泵房面积小，但因进水管道原因，一般深度比较深，基本在10米以上，如果采用敞口开挖法极不经济，沉井施工法是比较广泛采用的一种方法。沉井法与敞口开挖法相比，具有许多的优点，即土方量最小，沉降区附近的建筑物不会发生不均匀沉陷而产生裂缝或坍陷等。但由于泵房深宽比较大，沉井下沉过程中，很容易发生倾斜和位置偏移，同时随着深度的增加，侧壁摩擦力增大的原因，后期施工比较困难。因此根据泵房实际情况，采用半沉井法，能较好的解决以上的问题，在成本和工期上取得很好的平衡。

 

 

　　1、半沉井法施工一般大开挖深度在5米左右，开挖的施工难度较小，影响面不大，同时由于一般障碍物在浅表比较多，容易处理。

 

　　2、半沉井法施工降低了沉井的深宽比，下沉时容易控制倾斜和位置偏移，后期施工摩阻力影响比较小。

 

　　3、半沉井法施工在地下水位高，需要降水的砂砾层，因可以在沉井外采用多级降水，大大降低施工难度。

 

 

　　该沉井法一般适用于以下的情况：1、天然含水量的土壤中，构筑物埋设深度很大，全部用开挖法在经济上不合算时；2、地下水位高，土质松软，采用开挖法和全沉井法，难以解决流砂情况时；3、土壤渗透系数大（如砂砾层），开挖后排水量大，施工困难时；采用这种方法，在施工以前，对沉降沉井地点的地质情况需要仔细地进行钻探研究，这对于施工的顺利进行与否有很大的关系。

 

 

　　根据实际地质情况，进行降水，然后开挖4-5米，至沉井制作标高，沉井制作一般是在地下水位以上0.5～1米处设置垫座分节浇筑。沉井浇筑的分节高度需要根据井筒的直径、全高和技术条件而定。为便于控制下沉标高，在沉井最后一节上部四周设置翼板，500-600宽，端部100厚，根部150厚，沉井浇筑后，当混凝土达到70%的设计强度时，方能开始下沉。沉井下沉一般是借沉井本身的重量（也有借助附加荷重），并配合井内挖土下沉。沉井开始下沉的条件为：Q＞T+R

 

　　式中Q——沉井自重及附加荷重(吨)；

 

　　R——刃脚反力(吨)；

 

　　T——磨擦力(吨)，T=u(h-2.5)fk；

 

　　u——沉井周长(米)，h——下沉深度(米)，2.5——按磨擦力在深5米时达到的最大值，5米以下时保持常值，k——安全系数，一般k值为1.0～1.25。f——单位面积磨擦力的平均值，按土质的不同分别采用表列的值：

 

　　从上式可以看出，磨擦力T值视土壤的不同而异。但对某一沉井来说，T值是不变值，当增加Q值或调整R值时，即可使沉井逐步下沉。采用加压下沉的方法，从而可能减薄井壁厚度。因此，在加压条件具备的情况下，则应尽可能采用加压下沉比较经济。

 

　　沉井的挖土下沉，要求均匀进行，以免发生倾斜。有密实土壤中，挖土可沿刃脚四周进行，然后再挖中间部分，在松软土壤中，则应先挖中间，再逐渐向四周均匀扩大，距刃脚约50厘米时，使刃脚切开土壤而逐渐下沉，但必须保持井内土壤与刃脚高差不大于40～50厘米，以免井外土壤涌入井内。

 

 

　　施工放样→（喷射井点降水）→基坑开挖→垫层制作→分节制作沉井→拆模→（喷射井点降水）→凿除垫层→高压水枪及吸泥泵吸泥下沉→沉井封底→接浇上部剪力墙→土方回填→泵房上部结构。

 

　　1、基坑开挖

 

　　（1）根据地下水位及土质情况，降水后第一次开挖至自然地坪约5m。

 

　　（2）考虑到拆除垫层、支模、脚手架操作的需要，基坑宽一般比沉井宽4m，四周降水使地下水位降至比基坑面抵0.5m。

 

　　2、刃脚支垫

 

　　刃脚支设模板，有垫架法、半垫架法和无垫架法。

 

　　3、砼垫层

 

　　根据刃脚、井壁厚度，确定砼垫层宽度、标号选及垫层厚度。

 

　　4、模板支设

 

　　沉井井壁采用木模板或钢模板拼装。考虑浇筑速度快，对模板产生很大的侧压力，用ф对拉螺栓固定，中部设橡胶止水片二条。

 

　　内、外壁模板稳定，采用在井壁外搭设双排钢管脚手架。对于井壁上预留管道孔，为防止下沉时重量不等，影响重心偏移和泥水涌入井内，施工中采取在洞口内外预埋钢框和螺栓，用钢板、木板封增长，中间填与孔洞重量相等的砂石配重量。

 

　　5、钢筋绑扎

 

　　（1）钢筋在加工场机械成型，用双轮车水平运输，人工绑扎。

 

　　（2）每节井壁竖筋一次绑扎好，水平筋分段绑扎，与上节井壁连接处，伸出插筋，接头错开1/4，并采用焊接连接方法，与丁字隔墙连接部位及各楼层连接部位，预留连接钢筋。

 

　　（3）为保证钢筋位置正确。垂直钢筋间距采用开槽口的木卡尽控制，水平筋间距选用一批竖筋按间距焊上短钢筋头控制。

 

　　6、混凝土浇筑

 

　　（1）混凝土可采用汽车泵车送。

 

　　（2）浇筑采用分层平铺法，每层厚度控制在30cm～50cm均匀浇灌，一次连接浇灌完，灌筑混凝土时应沿着井壁四周对称进行，避免混凝土面高低相差悬殊，压力不均而产生基底不均匀沉降，每层混凝土要求在2小时涨捣完毕。

 

　　（3）两节混凝土的接缝处设二条橡胶止水条贴水平缝，上节混凝土须待下节混凝土强度达到70%后浇筑，接缝处应经凿毛及冲洗处理，并浇10cm厚减半石子混凝土。

 

　　（4）混凝土采用自然养护，为加快拆模下沉，在混凝土中掺加促凝剂、减水剂。

 

　　（5）井壁混凝土外表面如有蜂窝、麻面等缺陷，应用水泥砂浆仔细修补平整。

 

　　7、刃脚垫架拆除

 

　　（1）沉井拆模板在混凝土强度达到25%即可拆除，刃脚垫架在混凝土达到100%强度始可拆除破土下沉。

 

　　（2）在破碎砼垫层之前，应对封底及底板接缝部位混凝土进行凿毛处理。破除应在专人指挥下分区、依次、对称、同步地进行。

 

　　（3）拆除方法是将砼垫层底部的挖去，使垫层下空，利用空压泵汽锤或人工重镑榔头破碎，刃脚下应随即用砂或砂砾回填夯实，在刃脚内外侧应夯筑成小土堤，以承担部分井筒重量，接着破碎另一段，如此逐点进行，破除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀，如发现倾斜，应及时处理。

 

　　8、降水

 

　　沉井降水一般采用明排水或井点降水。

 

　　9、下沉

 

　　沉井根据土质情况，粘土层采用人工、机械或吸泥法进行均匀下沉，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。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。

 

　　碰到硬土层时，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，可使沉井因均匀的减少承压面而平稳下沉。

 

　　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20cm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。

 

　　10、测量控制与观测

 

　　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筒内壁纵横四或八等分标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标板来控制。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。

 

　　11、下沉倾斜、位移、扭转的预防及纠正

 

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

 

　　（2）对倾斜产生的可能原因有：

 

　　①刃脚下土质软硬不均；

 

　　②拆刃脚垫架，不对称进行，或未及时回填；

 

　　③挖土不均，使井内土面高低悬殊；

 

　　④刃脚下掏空许多，使沉井不均匀突然下沉；

 

　　⑤排水下沉，井内一侧出现流砂现象；

 

　　⑥刃脚局部被大石块或埋设搁住；

 

　　⑦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，如倾斜是由于被大石块或破损污物搁住，可用风镐破碎成小块取出。

 

　　（3）位移产生的原因多由于倾斜导致的，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，如倾斜一侧土质较较松软时，由于重力作用，有时也沿倾斜方向伴随产生一定位移。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，纠正倾斜后，使其向位移相反方向产生位移纠正。

 

　　（4）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，倾斜方法是纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。

 

　　12、封底

 

　　当沉井沉到设计标高，经2～3d下沉已稳定，或经观测，在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底，封底时因上部结构尚未施工，设备管道未安装，应验算沉井的抗浮稳定性。

 

 

　　沉井下沉过程中，有时遇到流砂、弧石等，会给施工带来困难。遇到此类问题时，则可采取如下的措施：

 

　　（一）流砂层中的下沉

 

　　在流砂层中沉降沉井，必须特别注意，避免沉井自动下沉时发生倾斜或高程误差，因而带来施工困难。

 

　　在流砂层中，如在沉井内采用排水下沉只适宜于1.5～2米的水头，而在流砂层中沉井的挖土，则不应在刃脚下掏挖，以免流砂大量涌入井内，但在中间挖土，也不宜挖成锅底形。当沉井穿过流砂层时，如果自重与磨擦力相差不大，下沉很慢则很不利，这将使流砂不断的涌入井内。因此，当穿过流砂层时，最好是采用增加荷重，使沉井刃脚切入土壤，迅速穿过流砂层。

 

　　在软土层上，增加刃脚长度，底部不挖成锅底形，比较有利。这样，在一定程度上，可以减少软土的涌入井内的机会。

 

　　采用土井或井点降低地下水位以后，挖土下沉是完全可以防止井内的流淤。土井多安置在沉井外；井点则可设置在井外或井内。

 

　　（二）岩石和埋藏物的处理

 

　　下沉过程中如遇有石块、树根等，应及时查清情况并进行处理。

 

　　遇到小型孤石时，可先将其四周的土掏空，使之松动，再将其从刃脚下抽出；若遇到较大石块时，需要将其破碎成小块后，再逐步予以清出，必要时用小量炸药进行放炮炸碎。

 

　　在砂卵石层中下沉时，应注意大块卵石对刃脚的损伤，以及由于刃脚下土层软硬不同而发生倾斜。

 

　　（三）沉井下沉困难处理

 

　　当Q≤T+R时，沉井下沉发生困难，主要的处理方法如下：

 

　　（1）增加沉井自重。采取尽先砌筑沉井上部尚未砌筑的部分以及在沉井上加重的办法，促使下沉；

 

　　（2）挖除刃脚下的土壤，使刃脚悬空，以减少刃脚的反力。如用不排水法下沉时，则可用水冲刷井周土壤；

 

　　（3）减少井周土壤的磨擦力，即在地下水位以下者，可以考虑采用均匀分布的射水管，予以冲刷井周土壤；

 

　　（4）如为不排水法沉降沉井时，可以采用部分排水方法，以增加沉井的自重；

 

　　（四）沉井偏差的纠正

 

　　沉井开始下沉时，极易发生偏斜首先应予注意；在土质不好的情况下以及沉井快沉到设计标高时，也有发生倾斜的可能。需要随时注意测量，及时纠正，一般纠正的方法如下：

 

　　（1）在井内高起的一侧多挖些土，低的一侧少挖些或不挖土；

 

　　（2）减少较高一侧土壤的磨擦力，即采用井外挖土或井内往外向上冲刷土壤；

 

　　（3）增加不均匀荷重，高起的一侧荷重大些；

 

　　（4）在低的一侧刃脚下垫以石块，延缓其下沉速度；

 

　　（5）倾斜较大时，用机械牵引，同时进行冲刷挖土等。

 

 

　　施工前，应充分做好周边的地质勘察工作，对所有施工人员交底到位，做好应急预防措施，确保施工安全。

 

 

　　半沉井法施工，深宽比得以控制，提高了沉井的施工速度和施工质量，降低异常情况的风险，适用于深宽比较大的地下泵房等结构的施工，我公司在多个污水处理厂泵房施工中采用，取得了良好的经济效益和社会效益。