某工程超大沉井及大口径深井降水应用施工探析

摘要：关系到能源环境问题的大型发电厂和污水输送处理系统的建立，都需要沉井施工的泵站。本文通过对某工程的超大沉井和大口径深井降水的介绍，阐述了在施工过程中一些需要关注的关键技术问题和质量及安全管理的控制。

关键词：超大沉井；大口径深井；降水；施工

作为当今世界上最为严峻的难题，能源短缺和环境污染问题对人类生存至关重要。为了解决好电能短缺和污水的处理问题，建立了很多大型的发电厂及污水输送处理系统，而这些工程必须用到沉井施工的大型泵站，沉井施工的环境存在复杂性、变异性和多样化等特点，在施工中容易出现不均匀下沉等问题，影响到施工质量和安全。本文对存在的一些注意问题进行分析，希望能为实际操作提供帮助。

1.工程概况

宁波北区污水处理厂污水主干管工程，全长17.9km,管径Φ1100~Φ2000，沿线包括两座污水泵站，本文所描述的工程范围包括两个泵站接受井，长度为4342m。镇骆路泵站是为污水提升而设计建造的，泵房井平面尺寸刃脚部分为24.81m×20m墙体部分为24.51m×19.7m,整个结构高度为18.4m。刃脚部分外墙厚度为1.05m，中间地梁为0.9m，墙体部分外墙厚度为0.75m，中间隔墙部分厚度为0.6m。泵房沉井施工时，整体结构先制作到17.2m，待沉井封底完毕后，再制作剩余的1.2m顶板部分。

2.沉井及大口径深井降水施工

2.1沉井施工

该泵房沉井采用五次分节浇注，二次下沉。第一节为底梁和刃脚的框架部分，分为五节制作，沉井到位后，进行封底，最后再进行顶板结构施工。第一次下沉前先制作四节砼结构，砼方量总为1324.83m3，第一次沉井到位后，再重新搭设井内和井外脚手架，制作第五节砼结构，砼方量总为383.87m3。施工流程如下：

首先，做好沉井施工的控制测量工作是首要任务，要布好沉井施工的控制观测网点，在施工现场水准基点的设置拟设地面明标与地下暗标各一座，基点位置设置在不受施工影响、地基坚实、便于保存的地方。

其后，进行基坑开挖，根据业主提供的坐标，进行测量、放样，定出沉井四个外角点位置，循环泵房平面形状为矩形，基坑所有边，坡均按照1∶1放坡，基坑处砂垫层为满堂铺设，再铺设1.2米砂垫层，采用中粗砂、分段分层振实。

然后，分节制作沉井。

第一步，搭设脚手架。外脚手架竖管须座落在井基础内的砂垫层之上，内脚手架利用刃脚及地梁框架结构作平台，防止破坏支架。

第二步，进行模板施工。采用木模板组装而成与扣件式脚手管配套使用，第一次沉井制作的模板均由刃脚踏面二侧的砼垫层支承模板的自重，第二至第五次沉井制作的模板自重均依靠老砼墙身上保留的M14拉条螺拴抗剪来支承荷载，在浇筑砼之前应对模板进行质量验收；在砼浇捣完成以后的第二天或第三天后，拆卸木模板和扣件式钢管；拆除后的模板、钢管脚手、五金配件，应及时清理，堆放整齐，对弯曲变形的模板要及时处理。

第三步，进行钢筋施工。沉井钢筋用吊车垂直吊装就位，用人工绑扎，竖筋一次到位，水平筋则分段绑扎，与前一节井壁连接处伸出的插筋采用搭接焊接连接方法，接头错开四分之一，确保钢筋位置和保护层的契合，绑扎完成后对钢筋进行焊接固定，钢筋焊接工艺和质量验收按照《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-96)的规定执行。

第四步，浇筑混凝土。材质和调配规格采用C30混凝土，抗渗等级S6，水泥采用42.5#普通硅酸盐水泥；砼选浇筑时用搅拌车运送混凝土，沿沉井周围进行分布均匀浇灌，可先浇灌沉井井壁部分，然后浇灌底梁和隔墙部分，浇筑时应注意对称、分层均匀施工，在连续浇灌时，前一节的强度必须达到规定要求才能进行下一节的浇灌，对施工缝处必须振捣密实，并及时进行自然养护。

2.2沉井下沉

沉井下沉前需要做好一系列的准备工作。在靠近沉井的北侧的河边布置取水设备，铺设取水管路，对安装好的管路及破土机械进行试运转；选用3台TSW50-7级水泵；做好在水力机械法沉井时的泥浆处理，在附近空地设立泥浆池，将泥浆可先排放至泥浆池内，沉淀固结；清理沉井结构上的物件，嵌补好对拉螺栓留下的凹口；在井壁附近的范围布置大口径井点管，并保证在沉井下沉时能正常降水；沉井之前在井内外搭设扶梯和平台，井上布置栏杆照明等辅助设施；在沉井四周外井壁设置四处沉井下沉高程控制点，要求各控制点、基准点稳固可靠，并根据沉井降水的影响的情况随时进行复测、校正。

准备工作完成后，进行沉井下沉施工。采用排水下沉法，水力机械挖土，沉井分为初沉阶段、正常下沉阶段和终沉阶段3个阶段，最后沉井实施干封底。

在初沉阶段，下沉深度在0~3米范围内，首先凿除井壁外圈的素砼垫层和凿除内圈垫层，取出井中砂垫层的黄砂。当沉井四角高差值偏大时，就应该及时纠偏，选择挖土区域，一般由沉井四角处不均匀对称地挖土，利用不同的挖土深度，对沉井刃脚标高高的一处多挖土，对刃脚标高小的一处少挖土，调整井内刃脚踏面的土反力分布状况，使得沉井改变倾斜状态，逐步过渡到竖直方向下沉。施工完成后，每3天测一次平面位移，每4小时测量一次井四角高差，在初沉的末期至少要全面测报一次。

在正常下沉阶段，确定初沉阶段末期的各项技术指标良好。沉井下沉时，各格仓内应对称挖土，均匀下沉，先掏挖每格仓内中央部位的土体，再掏挖底梁及隔墙下土（根据工况需要及时调整，严禁施工人员随意冲泥）。井内各格仓土面高差不得大于1.0米。施工时应随时观测下沉情况，若发现倾斜，及时采取纠偏措施，防止出现井内地梁被搁置而刃脚悬空等现象。施工中作好沉井下沉的记录工作，画出下沉的s-t曲线图，为终沉施工提供可靠的数据依据。由于沉井自重大，土质状况较差，沉井下沉时须特别注意突沉和超沉。

在终沉阶段，沉井的进尺到最后2m，挖土锅底形状由“凹”面逐步过渡到“凸”形反锅底，并且适当放慢取土速度和数量，严格按照均匀对称的原则布置挖土范围，终沉阶段是沉井的关键时刻，故一定要加强观测，测量在最后阶段应每隔不少于1小时，提供一份测量报告，严格控制沉井的下沉速率，一旦沉井刃脚踏面标高达到设计要求的标高并上抛15cm后，应立即停止取土，沉井施工到位后，对仓内锅底用毛石进行回填，并浇注素砼垫层。测量要求每隔8小时观测一次四角高差。

2.3深井降水施工

深井降水的控制关系到沉井的质量和安全，包括钻机进场、定位、开孔、下户口管等一系列流程。首先，在施工前要落实材料和人员，合理安排人财物，专人负责进料，确保井壁管、过滤管（外包尼龙网）、围填砂、粘土等材料的质量，然后将钻机移动到位，埋设埋设护孔管，钻进清孔，再按设计井深事先将井管排列、组合，下管要准确到位，自然落下，稍转动落到位，不可强力压下，以免损坏过滤结构，下好井管后，把井管居中固定，填砾冲孔，20分钟后，上部填优质粘土封孔，再采用活塞洗井方法洗井，确保洗井质量，直至井内出清水，基本不含砂，出水量大，洗井结束后，待水位恢复可按设计下泵，进行抽水试验，最后实施最后一道也是最关键的工序――大口径井点降水，在沉井离终沉标高还有1m时，降水设备满负载降水，为确保连续降水，现场必须具备两个备用泵。当沉井底板制作结束并达到设计强度后，方可停止降水，现场必须备一台60KW柴油发电机，防止供电系统故障抢修时停电，保证降水系统正常运行，确保沉井施工安全。

3.工程质量和安全管理

为了优质、高效的完成本工程，质量管理体系实施三级管理。第一级为具体操作班组质量员管理；第二级是项目经理部专职质量员，负责对第一级班组质量员的工作进行检查，并负责对各道工序的检查和验收工作；第三级是由公司工程管理部门人员组成，负责对第二级管理人员实施监督、检查，并负责内业资料的汇总和归档工作。在施工中严格执行质量自检、复检和质监制度、技术资料审批制度、质量责任制度、实行质量否决权等质量管理制度。

安全管理要落实到岗位，责任到人，管理层要积极制定安全生产工作规划和安全生产责任制，不断完善安全生产管理制度，定期分析安全生产情况，对职工进行安全、遵章守纪及劳动保护法制教育，组织安全生产检查；技术施工人员要落实各项安全生产规章制度，不违章作业，正确使用劳动防护用品的安全防护设施装置，注意爱护保养工具设备，参加安全活动，提出改进安全管理，消除事故隐患的建议，认真学习，严格执行工种安全操作规程的技术。

4.结语

泵站沉井工程的规模大、周边土层环境复杂，存在诸多不确定因素，尤其是选择在软弱土层沉井在下沉过程中的不均匀下沉和突沉现象很容易发生，因此，做好质量安全工作，控制终沉是泵站沉井施工技术的难点也是重点之一，在施工技术改进中始终是重要课题之一。

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