大型取水泵房沉井施工技术的探讨
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【摘 要】本文以实际工程为例，介绍了沉井制作、下沉、封底过程中的关键施工技术及事故处理措施。以供类似工程参考。
1、工程概况
该取水泵房位于佛山市芦苞镇北江堤岸，地貌属河漫滩，泵井内径D=28m，壁厚B=1.1m，井深H=19.3m，设计泵井底板顶标高-3.8m，泵井顶板顶标高15.5m，地面标高5.4m，泵井底板厚度1.5m，泵井设计为沉井结构。
根据沉井结构形式、地质情况、现场环境、施工能力等综合考虑，沉井总体分为四个施工阶段，第一阶段为施工准备，第二阶段为沉井下沉阶段制作与下沉施工，第三阶段为地面以上井筒接高施工，第四阶段为附属结构施工。沉井分为下沉和接高两节进行施工，第一节（下沉段）制作高度为13.3m，第二节（接高段）制作高度为10.5m，第二节井筒在第一节井筒下沉到设计标高，下沉稳定后，进行接高，然后封底及底板施工。
本文以该井为例，重点阐述沉井验算、制作、下沉和封底的步骤及工艺。
2、沉井下沉验算
沉井自重下沉验算应符合下式要求：（G-F）/（T+R）≥K
式中：G-沉井下沉时结构自重标准值（kN）；
F-在下沉阶段地下水的浮托力设计值（kN）；
T-井壁外侧与土层间的总摩檫力设计值（kN）；
R- 刃脚反力（KN）。
K-下沉系数，沉井位于软弱土层时宜取1.05，位于其他土层时
宜取1.10～1.20，结合现场工程地质情况取1.15。
①下沉系数计算
（G-F）/（T + R）=（52099-10452）/（18605+5614）=1.72> 1.15
表明沉井能在重力作用下克服井壁与土体间摩檫力而下沉。
②沉井抗浮验算
当沉井素砼封底完成，井内水抽空时，此时浮力向上，摩擦力向下
则 K浮 = （G+G1+ f摩）/F浮2
其中：G1-封底素混凝土重量，经计算得G1=2689.47t；
单位面积的抗浮摩擦阻力可按下沉时井壁的摩擦力之半计算。
摩擦阻力f摩=929.32T
浮力F浮2 = 15.12*3.14*12.3=8806.2t
经计算得：K浮 =1.30>1.1，可以满足抗浮要求。
③沉井土体抗窿起验算
当沉井即将下沉到位，在较软的粘性土上或粉土中开挖，坑底部分的土体有可能发生基底隆起失效时，抵抗基底隆起的安全系数FSB可按下式计算：
FSB=（Nb+×SU）/（V×H+q）
式中： Nb-基底稳定系数，根据基坑的深度比可查图取值；q-坑边均部荷载（kPa）；V-土的容重（kN/m3）；H-开挖深度（M）；SU-坑底土
体不排水抗剪强度（kPa），根据场区工程地质资料可按经验公式SU=10+2.5H计算。则FSB=（7.5×43.87.5×43.8）/（18.8×15.7+0）=1.12>1，属安全。
3、沉井制作施工
（1）测量。测量工作的正确实施是保证下沉目标顺利实现的重要条件，在制作和下沉过程中应加强观测，认真记录，及时纠偏，保证下沉均衡平稳，严防倾斜和突沉事故。
（2）围堰施工。围堰采用单排板桩围堰，板桩为拉森钢板桩，桩长12m，围堰的顶面高程约6.0m；围堰施工过程中，对堰体随时进行观察、测量，如发生滑坡、渗漏淘刷等现象，分析原因，及时采取加固措施。
堰顶宽度设为1.5m，堰外边坡坡度视水深及流速设为1：0.1～1：0.5；土袋围堰发土量为砂袋容量的2/3，袋口缝合，不得漏土；土袋堆码时平整密实，相互错缝。
（3）砂垫层及砂堤施工
基槽开挖至标高4.0m经验槽后，及时铺筑砂垫层。砂垫层施工采用中粗砂、分段分层振实，每回填30cm厚砂振实一次，振捣时要求重叠区域为1/3，按15%的含水量边洒边用平板振动器振实，使其达到中密。回填结束后，用环刀法随机取样测试干容重，回填砂干容重不应小于1.60t/m3。
（4）砼垫层施工。为扩大沉井刃脚的支承面积，减轻对砂垫层的压应力，在砂垫层上浇筑一层C20素砼垫层，素砼垫层的厚度为20cm。素砼垫层宽度分别宽出井壁外50cm。
（5）脚手架工程。沉井制作中，可能出现不同程度的沉降，为安全起见，内、外脚手架离开井壁约30cm，在外脚手每隔4米设斜撑一道。沉井第二节制作时，由于脚手架升高，为了保证脚手架的稳定性，外脚手架靠墙立杆用钢筋拉环与对拉螺栓焊接。内外脚手架均采用扣件式钢管脚手架，采用外径为 48mm，壁厚3.5mm的钢管。
（6）砼工程。本工程砼商品混凝土由砼运输车送至施工点，用两台输送泵浇筑施工，砼浇筑时浇筑的自由高度不大于2m。砼浇筑时应对称平衡，采用分层平铺法，分层厚度控制在30cm左右，振捣时防止漏振和过振现象，以确保砼的质量。
在浇筑过程中，加强沉井平面高差、下沉量的观测，随着砼浇筑总量增大，测量密度相应增大，如出现意外应采取相应措施确保沉井施工安全。施工中严格控制层差，杜绝冷缝出现。
（7）预埋件安装
安装前根据图纸核对埋件规格、型号，安装时应注意预埋件的方向、高度、型号、大小等，必须根据图纸尺寸用墨斗弹出中心线后在埋件四角打孔用铁钉固定，为防止漏浆，四周可用海绵条，确保位置正确，表面平整。沉井外壁进水管位置两侧预埋250×250×20 mm钢板，间距500mm，为以后施工进水管时开挖支护支撑。
4、沉井封底及底板施工