蕭國潮

（廣州市建筑集團有限公司市政路橋分公司，廣東廣州510030）

1 工程簡介

泵站位置在荔城大道、荔景大道交匯路口西南側，西側緊鄰護城河。東側距荔景大道11m，西側距附城河4～11 m，南北兩側為市政綠化草地。泵站建筑物面積525.74 m2，采用沉井結構，高13.3m，平面尺寸22.4 m×14.9 m，地下構造結構為C30，抗?jié)B等級S8，控制砂率35%～40%，水灰比不大于0.5，每立方米混凝土水泥用量不大于360 kg，不少于325 kg，混凝土含堿量小于3.0 kg/m3，含氯量小于0.2%。上部結構混凝土采用C30，墊層混凝土采用C15，封底混凝土采用C25。沉井井壁混凝土采用兩次澆筑分段下沉。

2 工程地質

根據(jù)設計所提供的地質鉆孔柱狀圖，泵房所處位置地質結構如下：

（1）表層素填土，平均層厚3.5m，承載力60 kPa。

（2）第二層為耕土，平均層厚0.9m，承載力80 kPa。

（3）第三層為粉質粘土，平均層厚1.45 m，承載力165 kPa。

（4）第四層為細砂，平均層厚1m，承載力100kPa。

（5）第五層為粉質粘土，平均層厚3.03 m，承載力120 kPa。

（6）第六層為粗砂，平均層厚3.63 m，承載力180 kPa。

（7）第七層為淤泥質土，層厚4.98 m，承載力75 kPa。

3 工藝流程

沉井施工一般經過制作、下沉和封底三個階段，其工藝流程主要如下：

施工準備→施工測量放線→外圍止水帷幕→基坑開挖→基礎深層樁→置換砂墊層→刃腳支架→沉井鋼筋模板→澆筑混凝土→養(yǎng)護拆除井壁和刃腳模板→對稱拆除刃腳支架→沉井內挖土下沉→澆筑沉井封底混凝土→養(yǎng)生→綁扎底板鋼筋→澆筑沉井底板混凝土→養(yǎng)護→沉井內隔墻及上部結構施工。

4 沉井施工應注意的事項

4.1 沉井周邊止水施工

沉井井壁距增江河堤僅15 m，且沉井下沉施工需穿過砂層，將會引起地面沉降，砂層也會隨水流動而形成流砂涌入，加大施工難度。為此，在沉井外側設置一道封閉的具有抗剪性、抗?jié)B性雙重作用的止水帷幕，以阻隔沉井內、外地下水的貫通和相互流動，避免流砂的形成。經過論證后確定在沉井外圍3 m處設置ф550 mm雙層密排攪拌樁（各樁咬合10 cm），從標高10.2m至-4.81 m設置，樁長15 m。

4.2 基坑的下降

為減少沉井下沉深度，在沉井筒體制作前先開挖3 m基坑，基坑開挖采用大開口方式進行，邊坡坡比為1∶0.5，基坑底的平面尺寸比刃腳的外壁每側各大2 m，在基底四周挖設50 cm×50 cm的排水溝，并接入基坑內的集水井中。集水井尺寸為80 cm×80 cm×100 cm，用排水泵將集水井內的水抽排到遠離基坑以外處。在原地面基坑開挖邊緣1 m處，設置深30 cm、底寬30 cm的截水溝截留雨水。

4.3 鋼筋的焊接綁扎

（1）框架梁、柱、剪力墻主筋采用直螺紋機械連接接頭，其余構件當受力鋼筋直徑大于等于Ф22時，采用直螺紋機械連接接頭；當受力鋼筋直徑小于Ф22時，采用綁扎連接接頭；同一截面內鋼筋接頭數(shù)量受拉區(qū)不超過25%，受壓區(qū)不超過50%；鋼筋的接頭不得設在梁端、柱端的箍筋加密區(qū)內；鋼筋的接頭距鋼筋的彎折處距離不小于5倍鋼筋直徑（d）；鋼筋焊接接頭采用搭接電弧焊焊縫，焊縫長度不小于10 d（單面搭接焊），焊縫厚度不小于0.3 d。

（2）鋼筋預埋。沉井壁上預留結構與底板、內隔墻的主連接鋼筋。為了減少沉井下沉過程中的摩擦力，下沉挖土過程中不至于挖斷預留鋼筋，鋼筋預留長度不超過20 cm，今后施工底板和隔墻時采用螺絲套筒進行鋼筋接頭。

4.4 沉井下沉

4.4.1 挖土下沉

沉井開始下沉施工時，井壁頂面比原地面高3.55 m，由于沉井分為兩格，故采用兩臺長臂挖掘機挖土，挖掘機臂長20 m，水平伸距為12 m，可伸進井內約8m，根據(jù)計算，在沉井邊搭設挖掘機工作位后能夠井內取土。取土時先從每格中間開始，均勻對稱地逐步地向刃腳處分層取土，以利沉井均勻下沉。每層挖土深度，根據(jù)土質而定，開始時位于粉質粘土層，除土面不宜低于刃腳；當入土較深進入砂層時由于摩阻力大沉井不易下沉時時，可將刃腳下掏空，但取土面不得低于刃腳下2m。

4.4.2 粘土層的挖土方法

采用兩臺長臂挖掘機對稱于井格中部挖土，使之形成鍋底型，鍋底標高比刃腳低1.5m～2m，然后逐步挖土至刃腳附近，再使用高壓水槍配合射水松動刃腳下部土體使刃腳剪切土體下沉。具體操作方法如圖1、圖2所示。

4.4.3 砂層的挖土方法

沉井進入砂層以后，由于砂層的地下潛水與鄰近的增江貫通，采取抽排水后挖土的方法將使井內外水頭差過大而導致流砂涌入井內。因此將施工方法調整為不排水開挖法。挖土時向沉井內灌水以保持井內水位略高于井外水位，從而杜絕了井內流砂涌入現(xiàn)象。挖掘機挖土采取由井格中央向刃腳四周擴散的順序，并適當加大鍋底與刃腳的高差。

由于進入砂層后井壁摩擦力變大，同時采取不抽水下沉法增加了浮力，沉井下沉速度明顯慢于粘土層，所以針對性地采取了井外挖土下沉法，即挖除部分井外上層松土，并回灌泥漿，從而達到了減少摩擦，輔助下沉的目的。

4.4.4 終沉階段的挖土方法

為防止沉井超沉，在刃腳底面距設計高程+20 cm時，停止井內挖土，沉井井格內的土層也不形成鍋底，且大致保持在一個平面位置上。跟蹤觀測自沉狀況，在驗證了沉井自沉系數(shù)后，再緩慢挖除刃腳附近土體，使沉井自沉到設計要求的高程。

（1）沉井下沉控制。根據(jù)土質情況，采用臺階形挖土自重破土方式。采用從中間開始向四周逐漸開挖，并始終均衡對稱地進行，每層挖土厚度為0.4～1.5 m。刃腳處留1.2～1.5 m寬土垅，用人工逐層全面、對稱、均勻地削薄土層，每人負責2～3 m一段，方法是順序分層逐漸往刃腳方向削薄土層，每次削5～15 cm，當土垅擋不住刃腳的擠壓而破裂時，沉井便在自重作用下破土下沉，削土時應沿刃腳方向全面、均勻、對稱地進行，使均勻平衡下沉。

（2）沉井下沉中，如遇到砂礫石或硬土層，當土垅削至刃腳，沉井仍不下沉或下沉不平穩(wěn)，則按平面布置分段的次序，逐段對稱地將刃腳下掏空，并挖出刃腳外壁10 cm，每段挖完后用小卵石填滿夯實，待全部掏空回填后，再分層刷掉回填的小卵石，可使沉井因均勻地減少承壓面而平衡下沉。

（3）在沉井開始下沉和將沉至設計標高時，周邊開挖深度小于10 cm，避免發(fā)生傾斜，尤其在開始下沉5m以內時，其平面位置與垂直度要特別注意保持正確，否則繼續(xù)下沉不易調整，在離設計深度20 cm左右停止取土，依靠自重下沉至設計標高。

4.5 下沉觀測

（1）沉井位置的控制是在井外地面設置縱橫十字控制樁、水準基點。下沉時，在井壁上設十字控制線，并在四側設水平點。于壁外側用紅鉛油畫出標尺，以測沉降，井內中心線與垂直度的觀測系在井內壁四邊標出垂直軸線，各吊垂球一個，對準下部標志板來控制，并定時用兩臺經緯儀進行垂直偏差觀測。挖土時隨時觀測垂直度，當垂球離墨線邊達50 mm或四面標高不一致時，立即糾正，沉井下沉過程中，每班至少觀測兩次，并在每次下沉后進行檢查，做好記錄，當發(fā)現(xiàn)傾斜、位移、扭轉時，及時通知值班隊長，指揮操作工人糾正，使允許偏差范圍控制在允許范圍以內。沉井在下沉過程中，最大沉降差均控制在250mm以內。當沉至離設計標高2 m時，對下沉與挖土情況應加強觀測，以防超沉。

（2）下沉觀測點布置及觀測辦法：

a.在沉井模板拆除后，沉井下沉之前，先在井外選穩(wěn)定位置設置縱橫十字控制樁、水準基點。然后進行刃腳高程測量和沉井中線測量，在沉井四腳井壁上用紅鉛油畫出標尺，繪出沉井中心線標記；沉井垂直度的觀測則在井壁四邊標出垂直軸線，各吊垂球一個，并定時用兩臺經緯儀進行垂直偏差觀測。

b.挖土時隨時觀測垂直度，并根據(jù)垂直度數(shù)據(jù)適時指導均衡出土，當垂球離墨線邊達50 mm時，應暫停檢查，確認無異常情況方繼續(xù)施工；水準沉降觀測每班至少兩次，做好記錄，當發(fā)現(xiàn)四邊最大沉降差超過25mm時，應及時指揮操作工人糾正，使偏差控制在允許范圍以內。當沉至離設計標高2m時，對下沉與挖土情況應加強觀測，增加觀測頻率，以防超沉。具體沉降觀測點設置如圖3所示。

4.6 下沉糾偏

（1）沉井下沉過程中，有時會出現(xiàn)傾斜、位移及扭轉等情況，應加強觀測,及時發(fā)現(xiàn)并采取措施糾正。產生傾斜的原因可能有：

a.刃腳下土質軟硬不均；

b.拆刃腳墊架時，抽出承墊木未對稱同步進行，或未及時回填；

c.挖土不均，使井內土面高低懸殊；

d.刃腳下掏空過多，使沉井不均勻突然下沉；

e.排水下沉，井內一側出現(xiàn)流砂現(xiàn)象；

f.刃腳局部被大石塊或埋設物擱??；

g.井外棄土或施工荷載對沉井一側產生偏壓。

（2）操作中可針對原因予以預防,如沉井已經傾斜，可采取在刃腳較高一側加強挖土并可在較低的一側適當回填砂石，必要時配以井外射水，或局部偏心壓載，都可使偏斜得到糾正。待其正位后，再均勻分層取土下沉。

（3）位移產生的原因大多由于傾斜導致，如沉井在傾斜情況下下沉，則沉井向傾斜相反方向位移，或在傾斜糾正時，如傾斜一側土質較松軟時,由于重力作用，有時也沿傾斜方向產生一定位移，因此預防位移應避免在傾斜情況下下沉，加強觀測,及時糾正傾斜。位移糾正措施一般是有意使沉井向位移相反方向傾斜，再沿傾斜方向下沉，至刃腳中心與設計中心位置吻合時,

（4）再糾正傾斜，因糾正傾斜重力作用產生的位移，可有意向位移的一方傾斜后，使其向位移相反方向產生位移糾正。

（5）沉井下沉產生扭轉的原因是多次不同方向傾斜和位移的復合作用引起的，可按上述糾正位移、傾斜方法糾正位移，然后糾正傾斜，使偏差在允許范圍以內。

4.7 沉井封底

（1）當沉井下沉到設計標高，經觀測8 h下沉量不大于10mm時，立即進入沉井封底施工。

（2）水下混凝土封底施工前對基底進行清理：將井孔內空、刃腳及隔墻下的土層均進行清理，新老混凝土接觸面用水沖刷干凈。沉積于表面的浮泥清除，鍋底或超挖部分回填采用30 cm左右石塊壓平井底再鋪砂?；灼秸麩o妨礙水下混凝土流通的深坑陡坎。由于隔墻較厚，隔墻下土層難以取出，采用彎頭吸泥機清除，以保封底質量。

（3）封底材料為C25水下混凝土，采用垂直導管法灌注水下混凝土，水下混凝土坍落度為150～200 mm，在開始灌注混凝土時宜用較小的坍落度。灌注封底水下混凝土需要的導管間隔及根數(shù)，應根據(jù)導管作用半徑及封底面積確定，間距一般為2.5～4 m，最深點應布置有導管，用數(shù)根導管灌注時，應依先低處后高處，先周圍后中部的順序進行。

（4）在灌注混凝土過程中，導管隨混凝土面升高而徐徐豎向提升，導管埋入混凝土的深度應與導管內混凝土下落高度相適應，相鄰兩管混凝土的高度差不得超過管距的1/15～1/20。

（5）用混凝土泵通過漏斗及導管灌注水下混凝土時，導管直徑應與混凝土泵的輸送能力相適應，混凝土的灌注應盡可能快地進行，導管拆除的間隔時間不宜超過30 min，混凝土灌注將近結束時，應加大混凝土的坍落度和導管埋深。

（6）封底混凝土施工時，應有潛水員隨時檢查灌注標高及混凝土面平整度，發(fā)現(xiàn)混凝土面高差較大應及時找平。

5 結語

通過該大體積泵站沉井在復雜地形下沉施工工藝的成功應用，積累了大體積沉井施工的經驗，并對今后類似工程的施工提供了參考價值。