鄧明莉

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津300350）

0 引言

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化建設(shè)不斷發(fā)展，城市基礎(chǔ)建設(shè)快速發(fā)展，沉井在城市污水處理配套管網(wǎng)中的應(yīng)用與日俱增，大大增加了排水泵站沉井的需求量，而傳統(tǒng)施工技術(shù)具有很強(qiáng)的局限性，而不排水下沉施工技術(shù)可有效避免城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中因?yàn)榻邓两刀鴮?dǎo)致周邊建筑物和道路不均勻下沉等問(wèn)題發(fā)生。但我國(guó)對(duì)此方面的研究還不夠深入，因此，本文結(jié)合工程實(shí)例，對(duì)排水泵站沉井工程中不排水下沉施工技術(shù)的應(yīng)用做了如下分析。

1 案例分析

本工程位于天津空港經(jīng)濟(jì)區(qū)，緯五路以北、經(jīng)一路以西，占地面積5 283.1平方米。泵站包括雨水泵站（設(shè)計(jì)流量17.23m3/s）和污水泵站泵房（設(shè)計(jì)流量1.9m3/s）主體各一座、變配電室及附屬用房一座、泵站進(jìn)出水管線、雨污水進(jìn)水交匯井、連接井、出水蝶閥井、流量計(jì)井、庭院圍墻大門(mén)、庭院道路、出水井、庭院給排水、綠化等工程。

2 施工方案的選擇

案例工程，沉井高度為14.8m，為保證施工質(zhì)量，根據(jù)工程實(shí)際情況，應(yīng)用了分節(jié)制作下沉施工的方法，第一節(jié)沉井設(shè)計(jì)高度為8.5m，第二沉井的設(shè)計(jì)高度為6.3m，在具體施工時(shí)等第一節(jié)沉井中的混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)90%以上時(shí)，才能進(jìn)行下沉井施工，下沉到設(shè)計(jì)位置后，還要進(jìn)行全方位校驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)糾正，確認(rèn)無(wú)誤后才能進(jìn)行第二節(jié)沉下沉操作，第二節(jié)下沉井操作時(shí)，要先穿過(guò)堆積層，然后穿過(guò)淤泥層等，最后坐落在粉砂巖上，該工程地下水位比較高，在施工前，通過(guò)一系列驗(yàn)證，采用不排水下沉施工技術(shù)即可滿(mǎn)足具體要求，大大提高施工效率。

3 不排水下沉施工工藝

排水泵站沉井工程中不排水下沉施工工藝如圖1所示。

圖1 排水泵站沉井工程中不排水下沉施工工藝

4 不排水下沉施工技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 合理鋪設(shè)砂墊層

在實(shí)際施工中，為最大限度避免發(fā)生地基承載力不足的問(wèn)題，需要先在刃刀下鋪設(shè)厚度1.5～2.0m，寬2.5～3.0m的砂墊層，由于該工程基坑比較深，為提升填砂的質(zhì)量和穩(wěn)定性，采用了分層填砂的方法，每層回填的厚度不能超過(guò)30cm，每鋪設(shè)完一次，立即采用平板式振搗器進(jìn)行壓實(shí)操作，并進(jìn)行取樣試驗(yàn)，確認(rèn)各項(xiàng)操作都滿(mǎn)足實(shí)際要求后，才能進(jìn)行下一道工序施工[1]。

4.2 墊木鋪設(shè)施工技術(shù)

當(dāng)砂墊層鋪設(shè)完成后，即可進(jìn)行枕木鋪墊，該工程采用了2000mm×220mm×60mm的枕木，相互之間距離為300mm，距離端部的位置要控制在3m之外，墊木之間的砂要盡量搗實(shí)，砂層的厚度不能低于墊木的一半。

4.3 沉井系數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)分析

就該排水泵站沉井工程而言，衡量其是否可采用不排水下沉法的指標(biāo)有兩項(xiàng)，其一是沉井下沉系數(shù)，計(jì)算公式為

式中，Gk表示排水泵站沉井的自重標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；Fk表示下沉過(guò)程中地下水浮力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；Tf表示排水泵站沉井壁的總體摩擦阻力（kN）；K0表示下沉系數(shù)，取值為1.05。

沉井穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算公式為

如果在施工建設(shè)中，如果下沉系數(shù)超過(guò)1.30，且穩(wěn)定系數(shù)小于0.80，可采用不排水下沉法進(jìn)行施工[2]。

圖2 沉井受力分析情況圖

4.4 下沉驗(yàn)算

沉井受力分析情況如圖2所示

從圖2中可以看出，井內(nèi)土體開(kāi)挖到刃腳位置時(shí)，外部和內(nèi)部井墻底的反力R1和R2都是0，下沉系數(shù)為K=（G-F?。?（Rf1+Rf2）=1.32＞1.30，可滿(mǎn)足有效下沉的實(shí)際需求，而且還能有效克服摩擦阻力和地下水的浮力。

4.5 第一節(jié)沉井預(yù)制

案例工程在施工中刃腳采用18mm厚鋼板制作。在不排水下沉施工中，確保各個(gè)嵌縫的密實(shí)性，同時(shí)還要全方位檢測(cè)模板支撐的牢固性，而在進(jìn)行混凝土澆筑時(shí)，要進(jìn)行分層、均勻、對(duì)稱(chēng)澆筑，并把混凝土的坍落度控制在2m之內(nèi)，在實(shí)際澆筑過(guò)程中，每層澆筑的厚度不能超過(guò)300mm。

在不排水下沉施工中沉井分為兩部進(jìn)行制作，在進(jìn)行第一節(jié)沉井制作時(shí)，必須合理地設(shè)置施工縫和止水帶，在實(shí)際澆筑前，要把表面鑿毛，并及時(shí)處理松動(dòng)的石子。然后，再進(jìn)行新的混凝土澆筑[3]。

4.6 做好下沉前的準(zhǔn)備工作

在進(jìn)行沉井下沉操作前，可在井外壁畫(huà)出觀測(cè)標(biāo)尺和軸線控制點(diǎn)，并在四周合理設(shè)置4～8個(gè)沉降觀測(cè)點(diǎn)，井壁內(nèi)每個(gè)格孔中的四周均設(shè)置出垂直中心線，通過(guò)懸掛鉛錘的方法來(lái)對(duì)垂直度進(jìn)行校驗(yàn)。并通過(guò)臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)來(lái)觀測(cè)沉井的實(shí)際下沉量以及是傾斜度，發(fā)現(xiàn)偏差及時(shí)處理，確認(rèn)無(wú)誤后才能進(jìn)一步施工。

4.7 第一節(jié)沉井下沉施工

4.7.1 合理拆除墊木

當(dāng)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%時(shí)，即可拆除沉井側(cè)模板，并立即進(jìn)行井外壁填粗砂處理，以達(dá)到提升下沉摩擦力的目的，為后期施工提供便利的條件。墊木拆除時(shí)，要遵循先拆除短墊木，再拆除長(zhǎng)墊木的原則。確認(rèn)墊木徹底抽出以后，則還要進(jìn)行中砂回填，在回填時(shí)還要進(jìn)行分層灑水夯實(shí)。

4.7.2 下沉施工技術(shù)

第一，由于案例工程在施工中，土層多為淤泥質(zhì)黏土，而且地下水位比較高，為提高施工效率，采用不排水下沉施工技術(shù)，有效保證了整個(gè)工程的施工質(zhì)量，具體做法為：先通過(guò)高壓水槍進(jìn)行沖泥操作，在沉井中央位置進(jìn)行連續(xù)施工，可分層均勻施工，兩個(gè)相鄰格井的高層不能超過(guò)0.5m，促使沉井時(shí)刻保持均勻、平穩(wěn)的下沉。每個(gè)格井中配置一臺(tái)泥漿泵，在每臺(tái)泥漿泵上裝配兩支高壓水槍?zhuān)赏ㄟ^(guò)高壓水槍逐層把泥土沖刷成泥漿，形成集泥坑，然后通過(guò)泥漿泵連續(xù)抽吸，通過(guò)預(yù)先鋪設(shè)好的水泥管路把泥漿排放到泥漿沉淀池中[4]。

第二，在實(shí)際施工，為避免發(fā)生發(fā)生突沉現(xiàn)象，可在井外壁回填3.5～4.0m厚粗砂，提高下沉?xí)r產(chǎn)生的摩擦阻力，并控制井中水位時(shí)刻保持在1.5m以上。在沉井外刃腳的位置，預(yù)留出1.5m～1.8m的土堤，促使沉井時(shí)刻在外刃腳所在的位置做擠土下沉，以便最大限度減小不排水下沉施工對(duì)周?chē)临|(zhì)干擾，確保沉井所承受的外力和自重時(shí)刻保持平衡，這一點(diǎn)也是提升沉井施工質(zhì)量最關(guān)鍵的一步，需要著重控制。

第三，為最大限度保證排水泵站沉井施工質(zhì)量，在實(shí)際下沉過(guò)程中，每下沉0.5～0.8m，就要對(duì)沉井的傾斜量、位移量、下沉情況進(jìn)行一次全方位校驗(yàn)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)誤差，并制定相應(yīng)的糾偏處理措施，確保沉井施工符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)要求。

第四，沉井不排水下沉施工中，為保證高壓水槍用水和施工的總體水位，下沉施工的泥漿輸送到沉淀池中沉淀以后，可把沉淀完成后的水，重新抽送到井內(nèi)，確保井中施工水位滿(mǎn)足實(shí)際要求。

4.8 第二節(jié)沉井下沉施工

4.8.1 第二節(jié)沉井制作

第二節(jié)沉井下沉施工，是整個(gè)排水泵站沉井工程施工的重中之重。在具體制作過(guò)程中，為最大限度保證第二節(jié)沉井制作時(shí)地基穩(wěn)定性，采取向井內(nèi)灌水，在刃腳和井壁回填粗砂措施，具體制作和第一節(jié)沉井相同。

4.8.2 下沉施工

就案例工程而言，在進(jìn)行第二節(jié)沉井下沉操作時(shí)，所遇到的土層包括：粉質(zhì)土層、粉砂巖等，為確保施工能夠順利進(jìn)行，需要進(jìn)一步增加高壓水槍的壓力，分層次分階段進(jìn)行沖削土層操作，每次沖削的厚度控制在130～150mm之間[5]。如果在沖削過(guò)程中發(fā)生擠壓破裂，就需要進(jìn)行破土下沉操作，以保證整個(gè)工程施工質(zhì)量。

5 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文結(jié)合理論實(shí)踐，深入分析了排水泵站沉井工程中不排水下沉施工技術(shù)的應(yīng)用，分析結(jié)果表明，沉井不排水下沉施工技術(shù)具有綜合性，而且施工難度比較大。在施工前要切實(shí)做好嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治龊陀?jì)算，并選擇制定合理的施工工藝和質(zhì)量保證措施，才能確保各項(xiàng)工作順利開(kāi)展。和其他施工技術(shù)相比，沉井不排水下沉施工技術(shù)具有技術(shù)更先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)更合理、施工更安全可靠、對(duì)周?chē)ㄖ绊懕容^小等優(yōu)點(diǎn)，符合目前我國(guó)實(shí)際發(fā)展的需求，值得大范圍推廣應(yīng)用。