沉井施工工艺在污水处理厂深基坑中的应用

□文/张天文

沉井施工工艺在污水处理厂深基坑中的应用

□文/张天文

为了保证施工区域周边建筑物的安全，解决场地受限等因素，沉井施工工艺广泛应用于各类泵站、地下油库、水池竖井等深井构筑物。文中结合天津某污水处理厂施工情况，重点阐述了沉井施工工艺及下沉过程中遇到的问题。

污水处理厂；沉井施工；格栅

工程概况

天津某污水处理厂占地面积为281502m2，污水处理能力为10万t/d，采用卡鲁塞尔2000型氧化沟处理工艺，粗格栅是主要工艺构筑物之一，±0.000m以下部分采用沉井法施工。

施工流程

平整场地→测量放线→开挖基坑→铺砂垫层和垫木或砌刃脚砖座→沉井浇注→设降水井点或挖排水沟、集水井→抽出垫木→沉井下沉封底→浇注底板混凝土→施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。

施工要点

沉井制作

沉井在基坑中制作，以减小下沉深度，集水池沉井施工部分在-4.000m标高预制，沉井在下沉过程中采用井内设污水泵排水。沉井分3节浇注，两次下沉，隔墙与井外壁一起浇注并一起下沉，以增强井外壁对土层压力的抵抗，保证沉井结构的安全。

（1）刃脚制作。沉井下部已经设计好刃脚，其支设方式取决于沉井重量、施工荷载和地基承载力。本工程采用砖砌垫座。经计算砖模底面宽度为1.4m，要计算好第1节沉井的重量、施工荷载以及地基承载力，计算砖砌垫块的厚度及高度，根据计算，砖砌垫块的高度为500mm。见图2。

图2 砖砌垫层示意

（2）施工高度划分。井壁分3次制作，第1节井壁制作高度为5000mm，第2节井壁的制作高度为4630 mm，第3节井壁的制作高度为3800mm。在第1节井壁及第2节井壁下沉到设计标高后进行封底的施工。

（3）井壁钢筋绑扎。在垫层上弹出刃脚尺寸线，在其上支设刃脚模板，然后绑扎钢筋。井壁竖筋一次绑好，水平筋分段绑扎，将外壁水平钢筋设在垂直钢筋的外侧，井壁内侧水平钢筋设在垂直钢筋的里侧。底板与墙体连接处预留连接钢筋，为保证钢筋位置正确，钢筋接头采用绑扎接头。井壁钢筋绑扎关键是控制好钢筋搭接长度与搭接位置，控制井壁钢筋顶部高度，控制好井壁内外层钢筋的净距尺寸，保证整体钢筋的稳固。

（4）井壁模板安装。沉井刃脚和隔墙斜面处采用砖胎膜，其余部分采用定型木模板。内外模以及模板之间的连接和固定均采用φ48mm钢管，采用U型卡、φ12 mm对拉螺栓等标准扣件作模板之间的连接和固定，使内外模具形成足够刚度的整体。对拉螺栓两端焊模板限位钢筋，限位钢筋距模板4cm，采用4cm厚小木方填充，作为限位钢筋混凝土保护层。待井壁模板拆除后，割去对拉螺栓，清洗干净并用环氧砂浆封闭保护层木块形成的洞穴，防止螺栓的锈蚀后地下水的渗入。

对拉螺栓在模板上的布置为横向及竖向间距均为60cm；特殊部位，如变截面、预埋管处适当加密。

（5）水平施工缝的选择及处理。传统施工缝做法不仅复杂而且防渗效果不理想，常常出现渗漏。本工程采用钢板止水带做法，钢板厚4mm、宽400mm。钢板止水带采用钢筋点焊固定在主筋上，固定的钢筋头在止水带两侧错开布置。

沉井下沉

（1）准备工作。检查井壁混凝土强度，按同条件养护混凝土试块强度等级值为准，刃脚部分达混凝土强度100%，井壁混凝土强度达70%以上；沉井壁所有洞口用50cm厚砖墙封堵，双面用1∶2水泥砂浆抹光；在井壁内侧设垂线，以吊线锤观察沉井的倾斜；在井壁外侧四角上用红漆画出标尺，每一标志线间距500mm并标出下沉前的实际高度和下沉完毕后的标高，以观测沉井下沉情况。

（2）挖土下沉。取土原则，按照先中间、后四角、先锅底、后刃脚的原则对称。挖土采用人工挖土，装入吊斗内，采用卷扬提升设备取土至井外，每层挖土厚0.4～0.5m。为防止突沉，造成偏差以及减少井外土的扰动坍塌，挖土时先应沿刃脚周围保留0.5m土埂，当锅底开挖结束后，沉井由于自重而下沉，将刃脚下的土向中央挤。再继续开挖，沉井可持续下沉，锅底形成后不下沉，可逐步均匀挖原先保留的土埂。遇有块石及杂物应及时人工清理，吊出井外。

（3）测量控制。必须每天对沉井标高及中心位置偏移进行检测，采用必要的施工措施，以纠正不均匀沉降及中心位置偏移。在井壁四角画出水平标尺，用水准仪测量观测下沉标高变化；在沉井的中轴线方向设置固定标桩，用钢尺直接量测沉井中轴的位置；在沉井四角挂吊线锤并辅以经纬仪测量垂直度。

（4）纠偏处理。由于土质不均，挖土不平衡，沉井在下沉过程中曾出现偏斜并采用2种纠偏方法。

一是制作时在沉井四角预埋铁件，系上揽风绳，将揽风绳固定在锚墩上。在以后的挖土过程中沉井发生倾斜，可借揽风绳调整位置。沉井入土深度较浅时（≤2 m）纠偏可采用合理取土的办法，在刃脚高的一侧底部取土，在刃脚低的一侧底部垫枕木，随着取土量的增大并由揽风绳的稳定作用，沉井倾斜得到纠正。

二是沉井下沉出现偏斜第一种方法不能奏效时，采用在沉井顶部施加水平力的方法。在刃脚低的一侧沉井顶部固定I20水平槽钢，同时加斜撑I20槽钢，斜撑槽钢固定于基坑内枕木上，沉井内取土。由于沉井内取土后底部支撑力减少，在沉井自重力及斜撑槽钢的支撑力的作用下，形成水平推力，使沉井向刃脚高一侧偏移，在沉井揽风绳的共同作用下，达到纠偏的目的。

沉井封底

当沉井下沉至设计标高，进行沉降观测，8h内下沉量＜10mm时方可进行沉井封底。由于渗水较多无法直接封底，所以在位于沉井中心设置1个渗井，中心井深1～2m，插入直径0.6～0.8m周围有孔的钢套管，四周填以卵石，使井底的水汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50cm。刃脚混凝土凿毛处应洗刷干净，然后浇注毛石混凝土，强度达到30%，铺设底板钢筋、浇注混凝土并捣实。

混凝土养护的14d，封底的集水井应不断抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，将预制的一段直径略小于钢套管的混凝土圆柱体放入钢套管内，缝隙用麻丝填塞严密，装上法兰，再在上面浇注一层混凝土，使之与底板齐平。

结语

沉井结构广泛应用于桥梁、烟囱、水塔的基础以及水泵房、地下油库、水池竖井等深井结构。当结构地下较深、土质较差或者周围已有建筑物施工场地受限制时，采用大开挖施工几乎不可能，那么采用沉井施工则是比较合适的选择。

（1）沉井施工的土方量可以限制在沉井的体积范围内，因为无需留出边坡，施工场地面积可大大减少。

（2）沉井不但可以作为地下结构的外壳部分，而且在挖土下沉的过程中可作开挖支护，与设地下连续墙支护的大开挖方法相比，节约了基坑支护的费用，经济效果显著。

TU471

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1008-3197（2010）04-76-03

2010-04-23

张天文/男，1974年出生，工程师，中冶天工建设有限公司渤海分公司，从事工程技术管理工作。