沉井施工法应用广泛，常用于进水泵站、大型集水井、盾构和顶管工作井等工程。而水下封底是在沉井下沉到位后采用不排除地下水的方法进行封底。

 

 

　　济宁任城新区污水厂位于山东省济宁市任城区洸府河西侧，其中粗格栅及进水泵房工程含钢筋混凝土沉井基础及上部泵房，池体总高16.8m，埋深16.5m。井体平面形状为矩形六孔，尺寸为18.85m×12m。结构砼强度等级C30，抗渗等级S6，抗冻等级F150。池壁厚下节为1m，中间为0.8m，上节为0.6m。该工程南侧紧邻林屯村道路，东边仅10m处为面积大约为2万平米的鱼塘，地下水位异常丰富，土层透水性好。根据当地地勘报告得知，地下水位埋深为3.5m—4m。根据以上客观条件决定对粗格栅及进水泵房进行沉井施工。

 

 

　　本工程本着“两次制作，一次下沉”的原则，通过荷载计算将第一次制作的自重满足一次下沉到位的条件进行混凝土浇筑。

 

　　根据现场地质，在沉井制作前，土方开挖至自然地坪以下3.5m处也就是高程35.62m位置，沉井自重过大，为防止不均匀沉降，在坑底回填上一层厚为1m的级配砂石垫层并用插入式振捣器振捣。沉井下部刃脚，支设方式用砌筑垫座，砖垫座沿周长方向分成6-8段，中间预留20mm空隙，以便拆除，砖垫座内壁用水泥砂浆抹面。

 

　　砖垫座受力的计算：

 

　　第一次沉井制作高度12.2m，沉井截面尺寸及砖垫座受力的计算如下：

 

　　沉井每米自重：

 

　　沉井自重有1m厚池壁、0.8m厚池壁两部分组成。

 

　　1m厚池壁：1*3.3*1*2.5=8.25t

 

　　0.8m厚池壁：0.8*7.7*1*2.5=15.4t

 

　　总重量：G=15.4+8.25=23.65t=23.65*1000*12.2=288.53KN

 

　　沉井自重对砖垫座最大作用压强：

 

　　288.53/0.4*1.0=721.325Kp=0.72Mp

 

　　MU10烧结普通砖的抗压强度为10Mp＞0.72Mp，由此可知，砖垫座的可以满足对沉井的承载要求。

 

 

　　根据地质报告，粗格栅及进水泵房位置地下水位在黄海高程33.78m外，所以沉井施工前先进行降水。粗格栅及进水泵房地下主要是粘土层，该工程要求降水深度较深，达到11.18m降水深度，依据以上土层情况、降水深度和周围环境等综合考虑，降水采用井管降水。

 

　　依据计算，在进水泵房的周围布置9眼直径为550mm的降水井，井深25m。沉井下沉前进行降水，直到粗格栅和进水泵房全部池体施工完毕才可以停止降水。

 

 

　　（1）下沉施工方法选择

 

　　根据地下水和土质情况及施工条件，本沉井采用排水下沉。一旦出现土层不稳定、涌水量很大时，在井内排水冲吸土产生流砂，考虑使用水下吸土不排水下沉。当采用不排水下沉时，井内水位应始终保持高于井外水位0.3m~0.6m，采用高压水泵破土，再用吸泥机排出泥浆。

 

　　（2）下沉施工

 

　　1）下沉准备

 

　　沉井在第一节砼强度达到设计强度70%后拆除刃脚砖胎膜及砼垫层，拆除刃脚砖胎模做到分区、分组、依次、对称、同步进行，以免发生错位或偏移。并用25T吊车配合将砖胎膜及1m厚的级配砂石取出。为保证将来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。

 

　　2）排水下沉

 

　　①排水方法的选择

 

　　管井降水与明排水相结合的方法：在沉井外部周围均匀设置9口管井井点（井深25m），并用功率为2.5kw的排水量20m3/h的潜水泵对其降水以降低地下水位，使井内土壤保持干燥，再通过明渠将井水排到北侧的跃进河内。

 

　　②吸土方法

 

　　采用高压水枪冲切土和强力吸泥浆泵吸浆排水下沉，冲切土层必须对称，均匀进行，使沉井均匀下沉。在中间两井内分别设水泵（一台30KW，一台23KW），将泥浆排到井外的沉淀池内。为保证池体下沉的连续性，项目部进行4班倒连续施工。

 

　　普通土层：从沉井中间开始逐渐向四周冲切，每层厚度为0.4～0.5m，在刃脚处留1～1.5m宽台阶，然后沿沉井壁每2～3m为一段，向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的冲切土层，当土层经不住刃脚的挤压裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉，当沉井下沉很少或不下沉时，可再从中间挖0.4～0.5m，并继续向四周均匀挖掘，使沉井平稳下沉。

 

　　粘土层或硬土层：从沉井中间开始逐渐向四周冲切，当冲切到刃脚，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地将刃脚步下冲吸空，并超出刃脚壁约10㎝，每段冲吸完用硬土层后，再分层挖掉加填的硬土层，可使沉井均匀减少承压面而平衡下沉。

 

　　③排水下沉速度控制

 

　　根据本沉井的结构特点，为确保沉井结构安全，合理安排下沉速度是下沉关键，下沉过程中应始终保持均匀下沉。开始下沉时，锅底控制在1m左右，高差控制在20cm内；为控制工期，在沉井下沉至3m左右，沉井基本进入正常可加大冲吸泥浆量、锅底适当加深，井中间锅底可控制在2m左右，但须确保设备正常运转，如遇设备故障应立即维修或更换。

 

　　④排水下沉注意事项

 

　　沉井下沉开始5m以内，要特别注意保持水平与垂直度，以免继续下沉时，不易调整。为减少下沉的摩擦力和以后的清淤工作，最好在沉井的外壁采用随下沉随填土的方法，以减轻下沉困难。

 

　　（1）沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩水准点，并在井壁上设十字控制线并在四侧设4个沉降观察点，于池壁外侧用红油漆画出标尺，以便观测沉降。

 

　　（2）沉井的下沉其速度控制和高差测量是确保沉井平稳下沉的关键之一，在下沉过程中，由专业测量员观测测量，每班必须测量二至三次，在关键时必须连续观测，并进行检查，每班必须做好测量记录。

 

　　（3）当沉井离设计标高1m左右时，称之为压密阶段下沉紧密观察24h，测算下沉趋势并降慢下沉速度，沉井应逐渐形成挤土下沉的情况，形成中心向四周近似梯度受力情况，使沉井安全下沉到设计标高。

 

 

　　（1）当沉井下沉到设计标高，经观测8小时，其累计下沉量不超过10mm时，即可进行水下混凝土封底施工。

 

　　（2）保持井内水位不低于井外水位。清理井内浮泥，超吸部分先用30cm左右的块石垫平后，再按设计要求铺混凝土垫层。

 

　　（3）试配水下混凝土时，应考虑具有早强、缓凝、抗渗、抗水下分离、塌落度较大等性能的混凝土。在封底前必须与搅拌站沟通好，保证混凝土质量及连续性。

 

　　（4）灌筑水下混凝土，采用导管法，但必须保证一次性浇筑完毕，同时注意在浇筑过程中应持续不断地向管内加入混凝土，混凝土浇筑完毕后进行拔管应做到均速慢拔。

 

　　（5）当水下封底混凝土达到设计强度，且沉井满足抗浮要求后，方可将水排出。

 

　　（6）井内的水抽出后，应检查封底混凝土是否有渗漏水处，如有应及时修补，然后将混凝土表面的松散石子清除整平。

　　8、结束语

 

　　本工程成功应用了大型池体排水下沉及水下封底的施工工艺，此项沉井工程从开始下沉到封底结束共历时32天，总取土量共近3000m3，成为鲁西南地区沉井工程中下沉最深，施工难度最大，时间最短的优良工程。