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大坑口污水泵站沉井施工技术
摘要:介绍沉井下沉受力计算和沉井施工技术,总结沉井对周边建筑物的影响。
  关键词:沉井 刃脚 管涌封底
  1 、工程概况
  大坑口污水泵站是通过加压将南宁市朝阳溪污水经跨江管道输送到江南污水处理厂的一个加压污水泵站。泵站位于南宁市大坑口朝阳溪旁,经多方案比较优化,泵站结构设计为沉井结构,这也是目前南宁市在建最大的沉井结构之一。沉井结构尺寸为28.6米×23米,下沉深度为16.1米。
  2 、水文地质情况、气候条件
  泵站地面高程73.2m,沉井底部高程为57.4m泵站场地土层自上而下分别为杂填土
  ①、粉质粘土②、粉质粘土③、圆砾④、粉砾⑤和泥岩⑥。场地地下水主要为贮存于填土层①的上层滞水和贮存于圆砾④、粉砂⑤中的空隙承压水。上层滞水的稳定水位为67.5~67.9m,空隙承压水与邕江水有互补关系(邕江水位全年水位61.15~68.19,未计洪水水位)。
  南宁市气候为亚热带气候,长夏无冬,雨量充沛,降雨多集中在5~9月间,约占全年降雨量的72%左右。
  3 、沉井施工方案
  沉井根据设计井壁形式,采取分2次制作、1次下沉,施工顺序为:挖基坑——铺设砂垫层,安装垫架——制作底节、第二节沉井、隔墙——拆除垫架、模板、挖土下沉到设计深度——沉井封底、浇筑钢筋砼底板——制作第三节沉井。
  4 、沉井结构
  下沉受力计算根据以往经验,沉井高度大于12m,浇筑困难,下沉易引起倾斜,本沉井高达16.1m,采取分节制作,分节高度应保证其稳定性,使沉井能在自重下顺利下沉,沉井下沉系数计算如下:K=Q/L(H-2.5)f其中:K—沉井下沉系数Q—井壁自重H—井壁高度L—井壁外周长f—土壤的摩擦系数第一次下沉系数(包括第一、二节沉井和底梁、隔墙):K=(539+346.42+151.8+26.38+89.7+40.5)×24/100.4×(16.1-6-2.5)×25=1.5>1.15本沉井根据沉井井壁设计分节,采取分三节制作,高度分别为7.1m,5.5m,3.5m,浇筑程序是第一、二节沉井砼和底梁、隔墙砼浇好后,待其达到设计强度100%后,即进行下沉12.1m然后进行封底、浇注设备平台、浇筑第三层沉井砼。
  5 、沉井施工过程
  5.1  施工坑开挖沉井采取在基坑中制作,以减少下沉深度,降低施工作业面。开挖深度为6米,考虑到拆除垫架和支模操作的需要,基坑比沉井宽2米,四周挖排水沟,集水井,使地下水位降至比基坑底面低0.5m,挖土采用1台小松220-3 1.0m3反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底,挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。
  5.2 沉井制作
  5.2.1  刃脚支设本沉井高度大,重量重,地基强度较低,采用垫架法支撑。
  沉井刃脚铺设标准枕木(160mm×220mm×2500mm )作支承垫架的垫木,然后在其上支设刃脚及井壁模板,浇筑砼。地基上铺设砂垫层,可减少垫架数量,将沉井的重量扩散到更大的面积上,避免制作中发生不均匀沉降,同时易于找平,便于铺设垫木和抽除。
  根据第一、二节沉井的重量和地基的承载力设计,按下式计算枕木用量:n  —— 每米内垫木根数(根);G  —— 第一节沉井的单位长度的重力( kN/m);F  —— 每根垫木与地基(或砂垫层)的接触面积(平方米);「f」——  砂垫层(或地基土)的承载力设计值(kN/平方米)
  n=1193.8×24/(97.2×0.22×2.5×250)=2.14枕木间距为0.46m,共用97.2÷0.46≈212根。设8组定位架,砂垫层厚度为50cm,满足砂垫层底面处的自重应力加砂层底面处加附加应力小于或等于砂垫层底部土层的承载力设计值。选用中砂用平板振动器振捣并洒水,控制干密度 ≥1.56t/m3,地基整平后,铺设垫木,使顶面保持在同一水平面上,用水平仪控制其标高差在10mm  以内,并在其孔隙中垫砂夯实,垫木埋深为其厚度一半。
  5.2.2  模板支设和钢筋绑扎沉井制作的模板支设和钢筋绑扎与普通结构施工要求一样,只不过由于是在软基上施工,所以要均匀对称施工,以防止不均匀沉降。
  5.2.3 混凝土浇筑混凝土采用商品砼,并用砼输送泵,送至沉井浇筑部位,沿井壁均匀对称浇筑。浇筑采用分层平铺法,每层厚 30cm ,将沉井沿周长分成若干段同时浇筑,保持对称均匀下料,以避免一侧浇筑,使沉井倾斜,每层混凝土量为23立方米,要求2h内浇筑一层。
  两节混凝土的接缝处设凹型水平施工缝,上节混凝土须待下节混凝土强度达到 70%后浇筑,接缝处经凿毛及冲洗处理,并浇10cm 厚减半石子混凝土。
  5.3 沉井下沉控制
  5.3.1 下沉速度的控制根据土质情况,采用台阶形挖土自重破土方式。采用从中间开始向四周逐渐开挖,并始终均衡对称地进行,每层挖土厚度为 0.4~1.5m.刃脚处留1.2~1.5m宽土垅,用人工逐层全面、对称、均匀地削薄土层,每人负责 2~3m 一段,方法是顺序分层逐渐往刃脚方向削薄土层,每次削5~15cm,当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时,沉井便在自重作用下破土下沉,削土时应沿刃脚方向全面、均匀、对称地进行,使均匀平衡下沉,刃脚土方开挖方法如下图所示。
  沉井挖土下沉采用人工挖土,一台塔吊吊运出土,由于挖土施工困难,综合考虑挖土、吊运的施工能力,研究沉井下沉的安全控制,沉井下沉速度控制为30cm/天。沉井自今年5月19日开始挖土下沉到7 月21 日封底,历时64 天,基本按预定的速度进行。

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