魏小軍

中山市水務(wù)工程建設(shè)管理中心 廣東 中山 528400

隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，水資源日益緊缺。為了滿足人們對(duì)水資源的需求，水處理廠擴(kuò)建工程日益增多。沉井作為水處理廠擴(kuò)建工程中的重要工程之一，其施工質(zhì)量和效率直接影響整個(gè)工程的成功。然而，沉井施工涉及到的技術(shù)問題較多，如何解決這些問題，提高施工效率和質(zhì)量，是當(dāng)前亟待解決的問題。因此，本文以水處理廠擴(kuò)建工程中沉井施工為研究對(duì)象，探討了沉井施工的關(guān)鍵技術(shù)，提出了一系列解決方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。研究結(jié)果可以為水處理廠擴(kuò)建工程提供技術(shù)支持，提高工程施工效率和質(zhì)量，具有一定的理論和實(shí)踐意義。

1 沉井施工的工藝流程

1.1 沉井施工基本原理

沉井施工是一種將井筒體沉到地下的施工方法，其基本原理是通過加重井筒體積，使其產(chǎn)生一個(gè)向下的自重力，以達(dá)到沉降到預(yù)定位置的目的。沉井施工需要考慮井筒體的穩(wěn)定性和沉降速度，同時(shí)需要對(duì)井筒體進(jìn)行保護(hù)，避免在沉降過程中受到損壞。常見的沉井施工方法包括傳統(tǒng)沉井施工、預(yù)制沉井施工和機(jī)器人沉井施工。不同的施工方法需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇[1]。沉井施工在工程建設(shè)中具有廣泛的應(yīng)用前景，例如在水處理廠擴(kuò)建工程中，通過沉井施工可以實(shí)現(xiàn)污水處理設(shè)備的更換和更新，從而提高污水處理的效率和水質(zhì)。

1.2 沉井施工工藝流程

沉井施工的工藝流程主要包括井筒體預(yù)制、沉井前準(zhǔn)備工作、沉井施工、沉井完成后的收尾工作等環(huán)節(jié)。其中，井筒體預(yù)制是沉井施工的重要環(huán)節(jié)，需要根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行預(yù)制。沉井前的準(zhǔn)備工作包括測(cè)量、布置鋼板、設(shè)備和安全防護(hù)等。在沉井施工過程中，需要進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)和沉降速度控制，保證沉降過程平穩(wěn)有序。沉井完成后的收尾工作主要包括井筒體固定、接口密封、檢測(cè)驗(yàn)收等。在整個(gè)沉井施工過程中，需要對(duì)井筒體進(jìn)行保護(hù)，避免其受到損壞。工藝流程的嚴(yán)格控制可以保證沉井施工的安全和質(zhì)量。

2 工藝流程關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)

2.1 井筒體預(yù)制技術(shù)

井筒體預(yù)制技術(shù)是沉井施工中的重要環(huán)節(jié)之一，其質(zhì)量和尺寸精度直接關(guān)系到沉井施工的效果和成本?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)制和工廠預(yù)制是常見的井筒體預(yù)制方法?，F(xiàn)場(chǎng)預(yù)制需要考慮現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境和操作條件，施工周期長(zhǎng)且難以控制，而工廠預(yù)制可以減少現(xiàn)場(chǎng)施工難度，提高井筒體的質(zhì)量穩(wěn)定性。在井筒體預(yù)制過程中，還需要考慮井筒體的密封性、抗壓強(qiáng)度等問題，以保證井筒體的使用效果。井筒體預(yù)制技術(shù)對(duì)沉井施工的效率和質(zhì)量都有著重要的影響，因此，在實(shí)際工程中需要根據(jù)具體情況選擇合適的預(yù)制方法和加強(qiáng)預(yù)制質(zhì)量控制，以保證沉井施工的成功進(jìn)行。

2.2 沉井施工監(jiān)測(cè)技術(shù)

沉井施工監(jiān)測(cè)技術(shù)主要作用是對(duì)沉降過程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。常用的沉井監(jiān)測(cè)方法包括測(cè)量管法、水準(zhǔn)儀法和全站儀法等。測(cè)量管法是指在井筒體內(nèi)部設(shè)置一定數(shù)量的測(cè)量管，通過測(cè)量管內(nèi)部液位高差來實(shí)現(xiàn)沉降監(jiān)測(cè)；水準(zhǔn)儀法是指通過測(cè)量井筒體上部與基準(zhǔn)高程的高差來實(shí)現(xiàn)沉降監(jiān)測(cè)；全站儀法則是通過儀器測(cè)量井筒體上部的三維坐標(biāo)，計(jì)算其沉降量來實(shí)現(xiàn)沉降監(jiān)測(cè)。不同的監(jiān)測(cè)方法有不同的適用范圍和精度，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。在施工過程中，需要根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行沉降速度的調(diào)整和控制，以保證沉降過程平穩(wěn)有序。沉井施工監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用可以提高沉井施工的準(zhǔn)確性和安全性，有助于保證沉井施工的成功進(jìn)行。

2.3 井筒體保護(hù)技術(shù)

井筒體保護(hù)技術(shù)是保證井筒體在沉降過程中不受損壞，在沉井施工過程中，井筒體易受到各種因素的影響，如地下水位變化、施工設(shè)備的振動(dòng)等，從而導(dǎo)致井筒體的傾斜、裂紋等損壞[2]。為此，需要在施工過程中采取一系列的保護(hù)措施，如加裝保護(hù)板、設(shè)置支撐架、控制沉降速度等。同時(shí)，需要對(duì)井筒體進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理。井筒體保護(hù)技術(shù)對(duì)沉井施工的順利進(jìn)行和井筒體的使用壽命都有著重要的影響，因此，在實(shí)際工程中需要根據(jù)具體情況制定合理的保護(hù)措施和加強(qiáng)保護(hù)質(zhì)量控制，以保證沉井施工的成功進(jìn)行。

2.4 施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理技術(shù)

施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理技術(shù)主要作用是保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全，沉井施工過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，如坍塌、倒塌、漏水等，因此需要采取一系列的安全措施保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。首先，需要制定詳細(xì)的安全管理方案，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行安全教育和培訓(xùn)，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)安全檢查和監(jiān)督。其次，需要設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)、設(shè)立安全區(qū)域、實(shí)行值班制度等，以保障現(xiàn)場(chǎng)施工人員的人身安全。同時(shí)，對(duì)施工設(shè)備和工具進(jìn)行檢查和維護(hù)，避免因設(shè)備故障或失效引起的安全事故。沉井施工的成功進(jìn)行需要保證施工現(xiàn)場(chǎng)的安全，因此在實(shí)際工程中需要充分重視施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理工作，提高施工現(xiàn)場(chǎng)的安全保障水平。

3 沉井施工的施工注意事項(xiàng)

3.1 施工前準(zhǔn)備

沉井施工前的準(zhǔn)備工作需要對(duì)井筒體進(jìn)行設(shè)計(jì)和預(yù)制，確保井筒體的質(zhì)量和尺寸符合設(shè)計(jì)要求。應(yīng)該對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行評(píng)估和調(diào)查，確定沉井施工的可行性和安全性。在現(xiàn)場(chǎng)施工前，需要進(jìn)行測(cè)量、布置鋼板、設(shè)備和安全防護(hù)等準(zhǔn)備工作，具體包括，①測(cè)量：測(cè)量施工現(xiàn)場(chǎng)的地形地貌、地下水位、地下管線等，確定井筒體的布置位置和沉降控制點(diǎn)，為施工提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持；②布置鋼板：根據(jù)井筒體的尺寸和形狀，在施工現(xiàn)場(chǎng)鋪設(shè)一定數(shù)量和規(guī)格的鋼板，用于支撐井筒體和控制沉降速度；③設(shè)備：根據(jù)施工需要，選配合適的設(shè)備和工具，如沉井設(shè)備、吊裝機(jī)械、電焊機(jī)等，保證施工的順利進(jìn)行；④安全防護(hù)：在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置安全標(biāo)志和警示標(biāo)志，設(shè)立安全區(qū)域，安排專人負(fù)責(zé)安全監(jiān)督和檢查，保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。在施工前的準(zhǔn)備工作中，需要認(rèn)真制定施工方案和施工計(jì)劃，充分考慮安全、質(zhì)量和效率等因素，并根據(jù)實(shí)際情況不斷調(diào)整和優(yōu)化，以保證沉井施工的成功進(jìn)行。

3.2 施工中注意事項(xiàng)

沉井施工是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，施工中需要注意較多事項(xiàng)，以保證施工的順利進(jìn)行和沉井效果的實(shí)現(xiàn)，以下是沉井施工中需要注意的幾個(gè)關(guān)鍵事項(xiàng)。①沉降監(jiān)測(cè)和速度控制：沉井施工過程中需要進(jìn)行沉降監(jiān)測(cè)，以保證沉降速度和沉降深度符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)，需要根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行沉降速度的調(diào)整和控制，保證沉降過程平穩(wěn)有序。②井筒體保護(hù)：井筒體易受到損壞，影響沉井效果。因此，需要在施工過程中采取一系列的保護(hù)措施，如加裝保護(hù)板、設(shè)置支撐架、控制沉降速度等。同時(shí)，需要對(duì)井筒體進(jìn)行定期檢查和維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并處理。③施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理：沉井施工過程中存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)，需要采取一系列的安全措施保障施工現(xiàn)場(chǎng)的安全。具體包括制定詳細(xì)的安全管理方案、設(shè)置安全防護(hù)網(wǎng)、設(shè)立安全區(qū)域、實(shí)行值班制度等。④施工質(zhì)量控制：沉井施工的質(zhì)量關(guān)系到井筒體的使用壽命和工程的安全穩(wěn)定性。因此，需要在施工過程中加強(qiáng)質(zhì)量控制，對(duì)井筒體的尺寸精度、密封性、抗壓強(qiáng)度等進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和控制。⑤環(huán)境保護(hù)：沉井施工會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，需要采取一系列的環(huán)境保護(hù)措施，如合理處理施工廢料、減少施工噪聲等，保護(hù)周圍環(huán)境的安全和衛(wèi)生。在沉井施工過程中，需要全面考慮以上幾個(gè)關(guān)鍵事項(xiàng)，做好施工準(zhǔn)備工作、加強(qiáng)質(zhì)量和安全管理，才能保證施工的成功進(jìn)行和沉井效果的實(shí)現(xiàn)。

3.3 施工后處理

沉井施工結(jié)束后，還需要進(jìn)行一系列的后處理工作，以保證施工質(zhì)量和井筒體的安全穩(wěn)定，沉井施工后需要進(jìn)行以下處理工作[3]。①井筒體檢查和修補(bǔ)：在沉井施工過程中，井筒體可能會(huì)出現(xiàn)傾斜、裂縫等問題，因此需要在施工結(jié)束后對(duì)井筒體進(jìn)行檢查和修補(bǔ)，確保其完整性和穩(wěn)定性。②地面平整和清理：沉井施工過程中會(huì)對(duì)地面產(chǎn)生一定的影響，因此需要在施工結(jié)束后對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行清理和地面平整處理，保持現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境整潔。③施工記錄和檔案歸檔：在施工過程中需要對(duì)施工情況進(jìn)行詳細(xì)記錄，包括施工時(shí)間、施工人員、設(shè)備使用、質(zhì)量檢測(cè)等內(nèi)容，并將相關(guān)資料進(jìn)行歸檔，以備后期管理和維護(hù)。④施工成果驗(yàn)收：在沉井施工結(jié)束后，需要進(jìn)行施工成果的驗(yàn)收，包括井筒體的尺寸精度、密封性、抗壓強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)的檢測(cè)和評(píng)估，確保施工達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在沉井施工結(jié)束后，需要做好后處理工作，以保證施工質(zhì)量和井筒體的安全穩(wěn)定。同時(shí)，還需要對(duì)施工情況進(jìn)行記錄和歸檔，以備后期管理和維護(hù)。

4 案例分析

4.1 工程概況

民眾第一污水處理廠擴(kuò)建工程服務(wù)于民眾鎮(zhèn)域內(nèi)高新建村、新平村、新平四村等17個(gè)村鎮(zhèn)，該范圍的居民生活污水均輸送至民眾鎮(zhèn)污水廠處理。污水廠總服務(wù)面積約18.28km2。本項(xiàng)目選址位于中山市民眾鎮(zhèn)北部新倫村內(nèi)，偉豐生態(tài)農(nóng)莊西北角，在民眾鎮(zhèn)生活污水廠一期工程廠區(qū)西北側(cè)，現(xiàn)狀為農(nóng)田苗圃，建設(shè)用地面積約24762.2m2。本次工程民眾街道生活污水處理廠三期工程設(shè)計(jì)規(guī)模5萬m3/d（總變化系數(shù)Kz=1.58），除進(jìn)水泵房、污泥處理車間及加藥間構(gòu)筑物土建規(guī)模按10萬m3/d，設(shè)備按5萬m3/d規(guī)模建設(shè)，其余所有構(gòu)筑物土建及設(shè)備按照按5萬m3/d規(guī)模一次建成。

4.2 施工工藝

本工程粗格柵及進(jìn)水泵房采用沉井法施工，施工工藝如圖1所示。

圖1 沉井法施工工藝流程圖

4.3 施工方法

（1）沉井制作

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙定位放線，即在地面上定出沉井縱橫兩個(gè)方向的中心線軸線、基坑的輪廓線，以及水準(zhǔn)點(diǎn)等，作為沉井施工的依據(jù)；基坑底部的平面尺寸比沉井平面尺寸略大,便于綁扎鋼筋、架立外模和腳手架；根據(jù)水文、地質(zhì)條件基坑開挖深度1.5～2.0m，但必須確?？拥赘叱鍪┕て陂g可能出現(xiàn)的地下水位0.5m以上；基坑開挖完成后，在沉井設(shè)計(jì)位置鋪砂墊層厚0.5m，以確保沉井砼在澆灌過程的穩(wěn)定性,使沉井的下沉量減少到允許范圍以內(nèi)；砂墊層宜采用顆粒級(jí)配良好的中砂、粗砂或礫砂，且須分層搗實(shí)，并達(dá)到規(guī)范要求的密實(shí)度；在開挖好的基坑內(nèi)，應(yīng)做好排水工作，并應(yīng)防止被暴雨所淹沒。

（2）開挖方法

工作井沉井采用機(jī)械挖土下沉，接收井沉井從地面以下3m采用機(jī)械挖土下沉，3m以下采用人工和機(jī)械配合出土下沉的方法進(jìn)行施工,在沉井中間開始逐漸挖向四周，每層挖土厚0.4～0.5m，在刃腳處留1m臺(tái)階，向刃腳方向逐層全面、對(duì)稱、均勻地開挖土層、每次挖土15～20cm，當(dāng)土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂，沉井便在自重作用下均勻破土下沉。當(dāng)沉井下沉很少（即很慢時(shí)）或不下沉?xí)r，可再?gòu)闹虚g向下挖0.4～0.5m，并繼續(xù)向四周均勻掏挖，使沉井平穩(wěn)下沉。刃腳下部土方應(yīng)邊挖邊清理。

（3）沉井糾偏、止沉

沉井下沉中可能出現(xiàn)偏移，采取以下控制和糾正措施。

1）隨沉井下沉進(jìn)行水平和中軸線監(jiān)測(cè)，隨時(shí)調(diào)整取土部位和取土量，在沉井下沉前測(cè)放好軸線和高程的控制點(diǎn)，勤監(jiān)測(cè)，勤糾偏；2）沉井下沉過程中若出現(xiàn)傾斜或軸線偏移，可采用單測(cè)壓實(shí)填土、單側(cè)挖土減載、不均衡取土、配重等予以糾正；3）沉井接近就位時(shí)必須控制沉降速度，若出現(xiàn)速度過快的現(xiàn)象，應(yīng)停止取土，查清原因，以便理先做好止沉措施，防止超沉；4）沉井到達(dá)設(shè)計(jì)位置后仍有下沉趨勢(shì)，可在刃腳底拋填片石止沉；5）為避免超沉，沉井就位時(shí)應(yīng)根據(jù)下沉觀測(cè)情況預(yù)留沉降量（即提高沉井標(biāo)高），一般預(yù)留5～10cm。

（4）沉井封底

沉井下沉完畢，其偏差應(yīng)符合以下標(biāo)準(zhǔn)：1）標(biāo)高10cm；2）水平偏移≤下沉總深度的1%；3）沉井相互垂直的兩直徑與圓圈交點(diǎn)中任兩角的刃腳踏面高差不得超過10cm。沉井就位后，偏差符合標(biāo)準(zhǔn)要求，即可實(shí)施封底。封底混凝土按水下混凝土進(jìn)行，在封底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值前，保持井內(nèi)外水位平衡，以免封底混凝土承受水壓影響封底效果。當(dāng)封存底混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行井內(nèi)抽水，抽干后不得有滲水現(xiàn)象，否則應(yīng)予以修補(bǔ)。

5 結(jié)語

本研究基于水處理廠擴(kuò)建工程中沉井施工關(guān)鍵技術(shù)的研究，對(duì)沉井施工的基本原理、工藝流程以及關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)進(jìn)行了深入的探討。以民眾第一污水處理廠擴(kuò)建工程為例，分析了沉井制作、開挖方法、沉井糾偏、止沉、沉井封底等關(guān)鍵技術(shù)。在沉井施工結(jié)束后，需要進(jìn)行井筒體檢查和修補(bǔ)、地面平整和清理、施工記錄和檔案歸檔以及施工成果驗(yàn)收等后處理工作。未來應(yīng)進(jìn)一步探討沉井施工中的新技術(shù)和新方法，并結(jié)合實(shí)際工程進(jìn)行應(yīng)用和驗(yàn)證，以提高沉井施工的效率和質(zhì)量。同時(shí)，需要加強(qiáng)沉井施工的安全管理和環(huán)境保護(hù)工作，為工程建設(shè)和社會(huì)發(fā)展提供更好的支撐。