实例分析污水泵站施工技术

摘 要：珠海市平沙镇污水泵站分为地下泵房及地上管理房两部分，由于本工程施工场地土层复杂，地下泵房采用沉井法施工。通过本工程的实践，笔者对沉井施工法提出一些个人的看法和心得。

关键词：沉井；刃脚；降水；混凝土浇筑；封底

1、工程概况

本工程位于珠海平沙镇连湾片区，是平沙镇连湾片区农村污水配套工程。泵站分地下泵房及地上管理房两部分，附属工程包括进、出水管，配电房、室外道路、安装、顶管及绿化。管道全长2.3km，区域纳污面积101.2HA，输送面积1227HA。污水泵站一个。

2地质情况

本工程场地土层复杂，沉井范围主要分布有粉质粘土、粉质粘土夹粉土等土层，具体可分为5个工程地质层，由上而下分别如下：

1）填土层，大部分地段为混凝土覆盖，其下含碎石、碎砖等厚约0.5米，下部为素填土层，黑灰色，松软状。

2）粉质粘土层，层厚2.8-3.2米，地基土承载力特征值fak=260Kpa，压缩模量Es=9.50Mpa，地质特性良好，可为一般建筑物的浅层基础持力层。

3）粉质粘土层，层厚1.8-2.0米，地基土承载力特征值fak=200Kpa，压缩模量Es=7.00Mpa，地质特性稍好。

4）粉质粘土层，层厚1.8-2.0米，地基土承载力特征值fak=170Kpa，压缩模量Es=5.90Mpa，地质特性一般。

5）粉质粘土夹粉土层，层厚4.7-5.2米，地基土承载力特征值fak=125Kpa，压缩模量Es=6.40Mpa，地质特性稍差。

3、泵房沉井施工

3.1基坑开挖

根据平沙镇污水工程现场实际情况以及泵房设计施工图要求，基坑采用挖土采用1台反铲挖掘机进行，人工配合修坡和平整坑底。开挖深度为4.5m，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽2m，四周采用高压旋喷桩止水围幕布止水。

3.2采用排水法下沉

在刃脚挖四周的排水明沟（300×400mm），设3～4积水井，设水泵排水。另外，沉井施工前施工高压旋喷桩连续墙止水帷幕，减少沉井在下沉过程对周围土体扰动影响和土体含水量，降低土体流动性，提高土层承载力。

3.3刃脚下石灰搅拌桩软基处理

第一节下沉过程中因为素土层中较多块石（粒径一般0.2～50cm，块石最大粒径达1.0米以上），刃脚不均衡受力，造成偏斜下沉，处理方法：用挖机清除小块径块石，大块径块石采用钻爆方法破碎后再清出井外。据上述计算分析可知，沉井下沉至淤泥土层后，因土层承载力差、摩擦系数小，下沉稳定性较差，极易发生突沉、沉速过快及倾斜等现象，施工预打直径500mm石灰搅拌桩（桩顶标高-2m，桩底标高-9.35m，桩长7.35m，桩深10.35m），1m×1m正交网格双排分布，对刃脚以上淤泥层土体进行加固处理后，复合地基承载力fspk=Ra/S=90/0.72=125kpa（沉井刃脚下方单桩受荷面积S为0.72m2），从而使沉井在淤泥中下沉处于可控状态。

3.4沉井挖土下沉

本工程沉井分三段预制，二次下沉到位，封底结束后，上部采用现浇井壁。

沉井挖土下沉前，先在井壁外壁涂冷底子油二道，将井壁与封底、井壁与底板连接处凿毛，将预留孔洞用红砖封堵，并抹防水砂浆，封堵应严密牢靠，且便于拆除。

为了控制沉井筒身下沉中筒身的垂直度，应在沉井井筒内壁四面中心对称弹出垂线，并悬挂垂球，为了控制沉井筒身下沉速度及下沉位置，在内壁外侧四周画出标尺。

当二次浇筑混凝土强度达到设计要求后，开始挖土下沉，同时拆除砖模，抽除垫木，每次抽出垫木后，刃脚下应立即用中粗砂填充，洒水夯实，在刃脚内外堆成坚实的砂堤，以扩大筒身支撑面积。

沉井挖土分层、分块均匀对称进行，采用先中央后四周，即先在中部挖约40-50cm，并逐渐自四周均匀扩挖，至距刃脚1.0m处，再分层挖除刃脚内侧土台。

沉井下沉过程中，采取统一的挖土顺序及挖土速度来控制沉井下沉速度及沉井下沉位置，决不超挖，另外为确保沉井外土体的稳定，在井壁外四周填充中粗砂。

沉井下沉时，要做到均匀下沉，防止倾斜，并做好下沉测量记录，下沉到位时，做好定位措施。

沉井挖出土方，采用30t吊车吊出井筒，临时堆放，再机械外运10km弃土。

沉井筒身刚开始入土时，由于筒身中心高，容易产生偏斜，操作必须十分谨慎，入土半数后，可加快下沉速度，为了控制沉井筒体下沉位置，避免超沉，最后2.0m应放慢下沉速度，同时根据现场土质情况预留适当的自沉量。

沉井筒身自重小，沉井下沉系数可能较小，在沉井挖土下沉中可采取在井壁外侧自来水冲刷及在沉井筒身上加重的措施，加大下沉系数，沉井挖土下沉应继续进行，中间不宜有较大时间的停歇。

3.5沉井下沉过程中纠偏

（1）沉井下沉过程中，要求将倾斜度控制在1/100以内，每次下沉深度不能超过100mm，发现沉井倾斜后，可使用如下方法纠正：

①立即停止倾斜方向挖土，加快对面方向挖土，以防加剧倾斜，并按此纠正倾斜。

②采取偏心压重方法纠偏，在井顶上压钢锭，钢锭重量根据具体情况经计算确定。

③在沉井较高一侧的井外壁插入数根管子，由此压入膨润土泥浆，使该侧井外壁摩阻力减少。

（2）沉井位移控制。沉井位移主要是由沉井倾斜引起的，沉井向某一方向倾斜被纠正后，必然引起沉井向相反方向产生位移，可以利用这一点，当沉井向某一侧位移后，在沉井下步沉时，先挖此侧刃脚处的土，使沉井向此侧倾斜，然后挖相反侧刃脚的土纠正倾斜，如此循环一、二次可纠正沉井位移。

（3）沉井位移与倾斜计算及下沉偏差控制沉井刃脚平面位移X 按下式计算：

X=a±eh/b=a±c

式中：b.h 沉井的宽和高

e-井顶处垂直于沉井中轴线的平面内，两个边缘点的高差

a-井顶中心的位移量

沉井的倾斜量：tgа =e/b

（4）沉井下沉至设计高标1m处，进入终沉阶段，需减降低取土锅底高度，减缓沉井下沉速度，完成沉井倾斜调整和位移纠偏。

（5）下沉过程中异常及处理方法：

沉井突沉的处理：注意控制沉井下沉速度，防止由于挖土过快或地质骤变，或下雨井内积水过多等使下沉失控，产生突沉，使井壁受力不均而开裂破坏，造成质量安全事故。预防措施是：密切关注地质情况；控制挖土速度，及时排除井内积水。一旦发生突沉，可立即在刃脚斜面回填土。

3.6沉井封底

沉井下沉至设计标高经过观测在8h内累计下沉量不大于5mm或沉降率在允许范围内时，沉井下沉已经稳定时，方可进行封底。沉井封底采用C15封底砼。要求将井底浮泥清除干净，新老混凝土接触面用水冲刷干净，并铺碎石垫层。封底混凝土用导管法灌注。待水下封底混凝土达到所需要的强度后，即一般养护为7～10d，方可从沉井中抽水，按干封底法施工上部钢筋混凝土底板。

3.7质量控制

（1）沉井下沉过程中要加强施工观测，出现偏差时要分析原因及时调整。

（2）沉井施工时，为确保工程质量，施工前要制订质量通病预防措施，并在施工过程中跟踪检查。把各种质量隐患消灭在萌芽状态。

（3）沉井设计时，下沉验算和刃脚计算是关键，应以现场地质情况和结构特点进行严密计算。

4、结束语

本例中的场地地质情况复杂，兼且地下泵房埋置较深，这些都增加了沉井的施工难度。极易产生突沉、偏沉和超沉现象。本工程在沉井设置高压旋喷桩连续墙作为止水帷幕，起到防渗和抗剪作用；刃脚下预打生石灰搅拌桩进行加固处理，提高地基承载力，实现了沉井下沉速度可控、避免出现过大倾斜和位置偏移，保证了工程质量。

参考文献：

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[2]江涛. 浅谈污水泵站沉井施工的技术优化与控制[J]. 民营科技. 2013（07）

[3]胡汝兰. 沉井工程施工的环境效应及防治措施[J]. 城市道桥与防洪. 2013（06）