浅议小型泵站沉井施工
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摘要：南水北调中线工程郑州2段第一施工标段内的28号泵站，主要用于总干渠渠道运行和检修时的抽排水。因周围地势较高，开挖面受限，设计要求泵站场内周边除用浆砌石挡墙维护外，竖井还需采用沉井法施工，该沉井施工方法可供类似其他小型沉井工程参考。
中图分类号：TV675文献标识码： A
28号泵站为单孔、圆形、直壁柱形、钢筋混凝土沉井，采用陆上就地制作，竖向分段接高的制作方式，水力机械挖土的排水下沉方式，干封底施工方式。
1.工程概况
28号泵站为井筒式钢筋混凝土结构，工程主要由井筒、水泵及起吊设备组成。井筒采用导水钢管与总干渠渠底的软式透水管连接，将软式透水管内汇集的地下水通过导水钢管输送至井筒内。井筒材料为 C20 钢筋混凝土，井筒平面呈圆形，内径 6.2m，壁厚 0.6m，井筒高度15.97m。
该工程场区地面高程126.45m～126.84m。下沉高度范围的土质主要属于粉细砂层，其渗透系数为 1.11×10-4～4.6×10-3cm/s，属中等透水性。
2.施工规划布置
2.1施工规划
泵站井筒因开挖工作面受限，设计要求118.2m高程以上按常规方法施工， 118.2m高程以下采用沉井法施工，沉井施工高度10m，从118.2m到108.2m。沉井在地面上就地制作，竖向分两节浇筑，单节浇筑高度5m，一次下沉。下沉采用水利机械法除土。
2.2施工程序
根据现场考察，结合本工程特点，沉井施工总体程序为：一期平台开挖混凝土垫层施工砌砌刃脚支座第一节沉井制作第二节沉井制作沉井下沉沉井封底。
3.施工方法
3.1施工准备
3.1.1准备工作
施工人员根据勘测设计人员提供的水准点，在施工现场引测，设置沉井轴线及中心位置控制桩及沉降观测点，所有观测点应设在不受施工干扰和影响视线的地方。
3.1.2沉井工程施工重点难点及施工措施
（1）沉井的结构制作阶段只是施工过程的中间阶段，必须全盘考虑其制作方法与下沉的方式。
（2）沉井从开始下沉到封底完成之前，整个施工过程都处于运动状态，因此必须加强施工过程的监测与控制。
3.2沉井施工
3.2.1沉井制作
（1）将建基面开挖至118.2m高程。
（2）在建基面四周挖30cm左右的排水沟，砖砌并抹面，沟底纵坡2%，排向总干渠已开挖基坑方向。
（3）沉井范围内建基面平整洒水并压实。
（4）在沉井井壁周圈浇筑C10素混凝土垫层，厚10cm，宽70m，呈圆环形。
（5）在素混凝土垫层上砌砖支座，用来做沉井刃脚的斜面模板，砖支座斜面用砂浆找平。
（6）需在井筒内外搭设钢管架子，为后续施工提供工作平台。绑扎第一节井筒钢筋。
（7）立模板，井壁模板采用P2015模板与P1015钢模板拼装，埋件及预留孔洞异形部位采用竹胶板制作。内外模用Φ12mm对拉螺栓固定。因有抗渗要求，在螺栓中间设止水板。
（8）浇筑第一节沉井混凝土。注意沉井井壁混凝土浇筑应对称均匀上升，施工缝处埋设橡胶止水带。
（9）待第一节井筒混凝土终凝后，在井的四角喷涂测量水准标志，在井的顶端处喷涂测量沉井位移标志。
（10）待第一节井筒混凝土强度达到设计强度的70%后，再浇筑第二节井筒混凝土。
（11）待第二节井筒混凝土强度达到设计强度的70%后，方可开始下沉施工。
（12）为防止渗漏水，可在两节井筒的施工缝的上、下各20cm涂刷环氧树脂防水层。
3.2.2水力机械设备的就位
（1）水力机械设备包括：高压水泵、进水管路、排泥管路、水力冲泥机、水力吸泥机等五部分组成。
（2）连接好高压水泵、进水管路、水力冲泥机等水力冲泥设备，水力冲泥机布置两套。
（3）连接好高压水泵、排泥管路、水力吸泥机等水力排泥设备，水力吸泥机布置一套。
（4）挖好排泥坑。排泥坑的容量应满足水力吸泥机排出的泥水量。现场规划的排泥坑面积约1200m2，深度4m。
3.2.3沉井下沉
（1）下沉前，在沉井周围的地面上设置纵横十字中心控制线、水准点进行沉井平面位置、标高的控制。
（2）沉井下沉挖土必须分层、对称、均匀地进行。在地下水位以上部分采用干挖土，一般从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高40～50cm，沿刃脚周围保留1m左右宽的土埂，最后挖除刃脚周围的土埂。土埂挖除时，沿井壁每2m一段向刃脚方向削土，每次挖土20cm左右，当土层经不住刃脚的挤压而破碎，沉井在自重作用下垂直挤土下沉。
（3）在地下水位以下部分采用排水下沉，水力机械冲土时，用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进沉井内的高压水枪、水力吸泥机，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆，汇流至集泥坑，然后用水力吸泥机将泥浆吸出，通过排泥管排出井外。
（4）在沉井外壁水平向弹出圆周线，竖向做出轴线标志，在下沉过程中进行观测，每班三次，每次下沉均进行检查。
（5）沉井下沉接近标高时，每二小时一次加强观测。为防止超沉，可预留50～100cm深度或减弱下沉施工强度，使沉井稳定。
3.2.4沉井封底
（1）沉井下沉至设计标高，经观测在8小时内累计下沉量不大于10mm，即可准备进行沉井封底。
（2）封底采用干封底，首先需排除井底积水，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以块石（或碎、卵石均可）作成滤水盲沟，视井面积大小及地下涌水情况设2～3个集水井，井深1～1.5m，井间用盲沟相互连通，井中心竖向插入Ф400～600mm四周带有孔眼的钢管或混凝土管，管周填以碎卵石反滤料，使井底的水流汇集在井中，用潜水泵排出，并保持地下水位始终低于井内基底面0.3m。
（3）在沉井底面平整、刃脚四周经过处理后无渗漏水现象后，先将刃脚处混凝土接触面冲洗干净和凿毛，对井底进行修整使井底形成锅底形状，并达设计要求。
（4）封底前一般铺一层30cm左右的砂砾石垫层，再在其上浇筑一层厚度0.5～1.0m的C15素混凝土垫层。
（5）绑扎底板钢筋，两端深入刃脚或凹槽内，待垫层混凝土达到设计强度的50%以后，最后浇筑C20底板钢筋混凝土。
（6）混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断进行，由四周向中央推进，每层厚度约0.3～0.5m，并振捣密实。
（7）待底板混凝土强度达到70%以后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是将滤水井中的水抽干，在套筒内迅速用干硬性的高强度等级微膨胀混凝土进行堵塞并捣实，钢管可上法兰盘用螺栓拧紧或焊牢。
（8）井底混凝土采用自然养护。
3.2.5沉井下沉施工记录
沉井下沉施工记录是将沉井过程中测量的结果准确无误地记录下来，并及时通报给有关人员。据此进行分析控制沉井下沉纠偏过程，并作为技术档案备查。
5.施工质量控制措施
5.1下沉质量控制
1）施工过程中要加强沉井的平面位置与标高测量。
2）坚持以“纠偏为主，下沉为辅”的纠偏原则，充分利用弃土堆载或卷扬机牵拉纠偏等有效措施。
5.2下沉结束后质量标准
1）刃脚平均标高与设计标高的偏差不得超过100mm。
2）沉井水平位移不得超过下沉总深度的1%，当下沉深度小于10m时，其水平位移允许为100mm。
3）四个象限点的高差允许值：任意两点的高差不得超过其水平距离得1%，且最大不得超过300mm；当水平距离小于10m，其刃脚底面高差允许为100mm。
6.结束语
总之，目前沉井的施工方法多种多样，关键要与具体工程情况相适应，尤其是工程规模、水文地质情况、施工条件，施工经验与措施对沉井工程影响较大。只有综合考虑工程技术条件与施工经济成本才能充分发挥沉井的作用。
参考文献
[1] 总干渠郑州2段28号泵站相关图纸[M].
[2] 建筑地基处理技术规范，JGJ 79-2002 [S].
[3] 周申一、张立荣、杨仁杰、杨永灏编著，沉井沉箱施工技术，北京，人民交通出版社 [S].
作者简介：
李胜刚，男，2013年7月毕业于华北水利水电大学，水利水电工程专业，工程师。