大型污水处理厂提升泵房沉井施工监理实例

大型污水处理厂提升泵房沉井施工监理实例

发表时间：2019-07-22T13:27:07.757Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：李军1 赵学海2

[导读] 摘要：污水处理厂进水泵房的施工有不同的施工方法，根据不同的地址状况和施工环境，这些施工方法从成本和技术角度来说各有优势，而在面对深度大、有大量地下水等恶劣环境时，沉井施工相对具有得天独厚的技术优势。

中国市政工程中南设计研究总院有限公司湖北武汉 430000

摘要：污水处理厂进水泵房的施工有不同的施工方法，根据不同的地址状况和施工环境，这些施工方法从成本和技术角度来说各有优势，而在面对深度大、有大量地下水等恶劣环境时，沉井施工相对具有得天独厚的技术优势。沉井制作方案的选择、降水方案的选择、下沉安全系数的计算、刃脚支设、下沉过程控制等，都是监理控制的重点。

关键词：沉井；施工工艺；下沉过程控制

1、项目工程概况与地质概况

1.1工程概况

某大型污水处理厂进水泵房，呈矩形，为钢筋混凝土结构。下部长31.60m，宽28.70m，井高20.50m，下沉前制作高度18.50m，内纵隔墙3道，横隔墙2道，横底梁2道，设计地面标高77.80m，起沉标高75.80，终标高57.50m，大小分20个格仓。实际沉井基坑换填时挖深，起沉标高降低，下沉约17.0左右m。

下沉工艺，设计为排水下沉，干封底，厚度约2.0m。

1.2工程地质情况

施工现场为农耕区，地势较平坦，施工现场影响范围内无建筑物，无已知地下管线。

岩土工程地质特征参数

1.3水文地质条件

工程区内无地表水通过，地下水类型为孔隙潜水，其补给来源主要为大气降水补给，地下水受大气降水影响较大，勘察期间地下水埋深约2.65-6.60m，平均水位埋深4.58m，稳定水位标高为69.32-73.97m，平均水位标高71.59m，主要埋藏于2、4、6层砂层和3层粉土层中。场地内潜水主要受季节和人为活动影响，正常情况下变化幅度2-3m左右，粉土渗透系数取0.6m/d，属弱透水层，粉砂渗透系数取5m/d，属中透水层，中砂渗透系数取13m/d。

2、沉井施工方案设计

2.1沉井施工方法

挖出上部耕植土到起沉标高，进行基础换填，浇筑刃脚素混凝土垫层。分两次制作钢筋混凝土井身，待达到一定强度后，结合地质状况，采取高压水切割，泥浆泵抽排的方法清除井内土方，沉井筒身依靠自重克服其与土壁之间的摩阻力，不断下沉直至设计标高，然后进行干封底处理。

2.2沉井降水方案的选择

本工程采用井外管井降水与井内抽排相结合的降水方案，根据现场情况初步布置20口降水井，井深35m，根据不同位置地层分布，间距为7-10m，井管外径400mm，降水井中心距构筑物结构外边线8m，观察井位置根据现场情况适当布置在沉井周围。选用潜水泵型号为50WQ20-22-4（共24台，其中4台备用）

2.3降水井的构造与设计

井口：钻孔直径Ø600mm，管井入土管度35m，管基坑中的管井加管2m。井口要高出地面以上0.2m，采用优质黏土或水泥浆封闭。

井壁管：采用预应力钢丝混凝土管，壁厚ø50mm外直径为400mm。

过滤管：地坪5m以下设置滤水管，井管底部以上0.5m起设置滤水管，外包两层30目和40目的尼龙网，滤水管的直径与井壁管的直径相同。

沉渣管：沉渣管接在滤水管底部，直径与滤水管相同，长度为0.5～1米，沉渣管底部用铁板封死。

填砾料：滤水管部位采用颗粒磨圆度较好的4#砂（瓜子片）围填，围填部位从井底部向上至滤水管顶部以上（各井的围填高度根据含水层的顶部管度而定）在填砂部分以上围填粘性土止水。

封孔：采用优质黏土封孔。

与其他降水方法相比，采用该方法降水不但施工方便，降水效果好，而且能有效防止遇到流沙质粉土层可能发生的流砂或管涌等不良现象发生，保证沉井施工的安全和顺利进行。

2.4沉井施工工艺及流程

根据施工方案，下沉实施降排水水力冲吸泥下沉（井外深井降水），井内使用高压射水（压力8kg/cm2）对土体进行切割、冲刷、搅和，使土体形成泥浆。同时由吸泥泵将泥浆吸排至井外，循环作业，促使沉井逐渐下沉。

井内射水（高压水枪，对土层冲、刷、搅和），选用 IS单级离心清水高压泵，其性能参数如下表：

井内吸排泥浆、中转泥浆选用NL型泥浆泵机组，其工作性能参数表：

井内布置吸泥设备6套NL150-15型6"吸泥泵，6套NL150-15型6"中转泵，井外高压射水泵6套，供井内高压水枪冲土。井外视情布置中转泥沙泵3套。泥浆池内如需排回水，将布置3套NL150-15型6"吸泥泵，直接将回水排至指定区内。

实施流程

沉井下沉施工流程图

3、下沉系数的验算：

3.1.沉井下沉终沉系数K1应≥1.1

K1=G/f+R1+S=10492/5280+3057+0≈1.27 满足终沉要求

式中：G 沉井结构自重（约）

f 摩阻力

R1：1、刃脚踏面100%、斜面反（承载）力100%

2、隔墙、底梁底面反（承载）力（下沉时基本掏空

设为0）

S 浮力（排水下沉为0）

3.2．沉井下沉到位稳定系数K2应<1

K2=G/f+R2+S=10492/5280+6137+0≈0.92 满足到位稳定要求

式中：G 沉井结构自重（约）

f 摩阻力

R2 1、刃脚踏面100%、斜面承载力100%

2、隔墙、底梁承载力（基本着土）

S 浮力（排水下沉为0）

4、沉井刃脚的支设

沉井下部为刃脚，其支设方法取决于沉井的重量，施工荷载和地基承载力。

根据本工程的具体施工条件，经与各方研究讨论并认真计算，把传统的垫木改为换填中砂加素混凝土垫层的施工方式，加快了施工进度。

4.1 砂垫层设计尺寸计算方法如下：

a.砂垫层厚度，根据沉井重量和地基土承载力确定

G/（ι+hs）≤fa

得hs≥G/fa-ι

式中：G--沉井的单位长度重量（KN/m）

fa--地基承载力设计值（KN/m2）

hs--砂垫层的厚度（m）

ι--刃脚垫层宽度

b.砂垫层宽度：

B≥b+2ι

4.2 砼垫层的厚度计算：

h砼=（G/R1-b）/2

h--砼垫层厚度（m）

G--沉井单位长度重量（KN/m）

R1--砂垫层的承载力设计值一般取（100KN/m2）

b--刃脚踏面宽度

5、本工程特点

（1）本工程周围建构筑物较多，涉及面广，结构复杂。

（2）沉井井深较深，深20.5m，面积较大，平面面积906.32㎡。

（3）软土地基施工，一次下沉，沉降速度较难控制。

（4）地下水较为丰富，给管井井点降水、沉井下沉、干封底造成一定困难。