娘子关供水二期工程一级泵站沉井施工方案

闫电红

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程概况

阳泉市娘子关二期供水工程是在一期工程的基础上进行的改扩建工程。工程主要建设内容包括：水源工程（新建1#水源泵站一座，旧水源泵站改造），一、二、三级加压泵站及各站配套扬水管道工程，猫垴山水厂工程及城市供水管网工程。其中：一级泵站厂房为圆形结构，内径22 m，分为地上、地下两部分，地下部分高17.375 m，地上部分高10.4 m，主副厂房均布置在内。泵房内安装4台机组，单机设计流量0.5 m3/s。

泵站厂房地下部分为沉井式钢筋混凝土现浇结构，沉井为圆形，内径23.4 m，高20.2 m，井壁厚1.2 m，内部隔墙厚1.0 m，底板厚1.2 m，坐落于岩石基础上。沉井分四节下沉，每节沉井间设651型橡胶止水带，并敷设BWⅡ型橡胶止水条。沉井混凝土标号为C25W6F100，钢筋采用Ⅰ、Ⅱ级。

2 沉井特点及施工工艺流程

沉井施工是先在地表制作成一个沉井，通过从沉井井壁内不断挖土，使沉井在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底并构筑内部结构。沉井按平面形状分为圆形、矩形和圆端形，娘子关供水二期工程一级泵站为圆形井筒状钢筋混凝土沉井结构物。该泵站厂房地下部分采用沉井结构，主要考虑到技术上比较可靠、挖土方量较少、对周边建筑物影响比较小、基础埋置较深等诸多沉井优点。此外，沉井施工占地面积小，不需要板桩围护，操作简便，无须特殊的专用设备。

沉井施工工艺流程主要步骤可分为沉井制作、沉井下沉、沉井封底处理、井内施工和封顶等。每个主要步骤又分为多个施工工序。

3 施工工序与方法

3.1 沉井制作施工

沉井结构主要由刃角、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等构成。娘子关供水二期工程一级泵站厂房沉井制作施工主要包括沉井挖土石方和沉井井壁混凝土施工，土石方开挖约11 130 m3。

土方开挖采用1.0 m3反铲挖机自上而下分层开挖，每层开挖深度4 m；石方开挖采用人工配合风镐和挖机破碎锤开挖，基坑开挖深约18 m，开挖土石料用汽车吊吊集料斗后装10 t自卸汽车后运往弃料场。

为保证沉井制作时的重量，通过素混凝土垫层扩散后的荷载不大于下卧层地基土的承载力，将松软部分的土换填相应厚度的砂垫层，砂采用中粗砂，上宽1.5 m、下宽2.5 m，并洒水分层压实，以保证基底密实度。为了扩大沉井刃脚下的支承面，砂垫层上铺设混凝土垫层。然后在混凝土顶面砌筑沉井刃脚砖胎模。

对沉井刃脚和井壁混凝土的浇筑，要保证质量。浇筑的井壁混凝土应密实，外表面保持平整、光滑。沉井井壁混凝土设计强度等级为C25，施工现场应做混凝土抗压、抗渗试块，并随时抽检混凝土坍落度。在下一节浇筑前应凿毛，并清洗干净。每节沉井间设651型橡胶止水带，并敷设BWⅡ型橡胶止水条。

沉井制作过程中，应对基坑开挖、砖模砌筑、脚手架的搭设、钢筋工程、模板工程、混凝土工程等工序严格按照相应规定进行操作。

3.2 沉井下沉

沉井下沉前要做好准备工作，主要有井壁外观检查、井内杂物清除、取水管预留孔口井内封堵、砖胎模及素混凝土垫层拆除、井体与封底素混凝土接触部位凿毛等。

沉井下沉施工时采用1.0 m3挖机开挖，25 t汽车吊吊集料斗垂直运输。挖土时应同步均匀对称进行，先用挖机装至集料斗后，由汽车吊吊料斗至井外，自卸汽车运至弃渣场。初沉时，下沉速度控制在0.2～0.5 m/d。

刃脚四周及局部取土困难，可由人工辅助出土。为保证施工人员安全。人工辅助出土时应暂停开挖与其他起吊作业。挖土对于沉井在自重作用下均匀垂直挤土下沉很关键，挖土要在井内对称、缓慢进行，保持锅底状辐射开挖。挖土时注意沉井下沉速度，防止发生倾斜。下沉多时要少挖，下沉少时要多挖。

沉井下沉主要应控制好刃脚高差、下沉速度和平面位移。沉井下沉时，在沉井第一节混凝土达到100%设计强度，其余部分达到70%设计强度后开始下沉。

3.3 沉井封底处理

沉井基础处理采用锚杆施工，锚杆采用Ⅱ级钢筋，直径25 mm，长度为5.0 m，深入基岩3.8 m，孔径42 mm，间距2.0 m，采用梅花形布置，锚杆总数129根，锚杆总长645 m。由技术人员和钻工配合完成测量定孔位，按设计孔位用白漆标出。采用YT28手风钻进行钻孔的施工，钻孔完毕后用压力风或水将孔道清洗干净，经检验合格后，临时封堵孔口。在完成造孔后先将水泥卷式锚固剂推入钻孔内，然后安插锚杆。对于水泥卷式锚固剂，水泥基强度不低于P.O.42.5级，应具有快凝、快硬、高强、微膨胀性能，提供的锚固力：半小时应达到50 kN以上、1小时应达到达80 kN以上，后期强度稳定。

沉井基础处理后进行沉井封底和底板施工。其施工流程如下：清除井底浮泥→井壁等接触部清洗→混凝土封底→底板浇筑。沉井下沉到位后需进行8 h连续观测，在观测期间内累计下沉量小于10 mm才可以进行封底，封底可采用C20水下混凝土。封底前将井壁刃脚处凿毛并清洗，以使新旧混凝土很好连接。浇筑混凝土一般采用导管法，在浇筑过程中通过移动导管和多点测控达到对混凝土顶面的标高控制。封底后一段时间，待混凝土达到设计强度后，再进行钢筋混凝土底板施工。为防止封底后渗漏，在浇筑钢筋混凝土底板前，要将井壁与底板接触的周边进行凿毛和清洗干净。井底设集水井，在混凝土养护期间要连续抽水，浇筑的底板混凝土达到设计强度的70%后，抽干集水井并封堵。

作为地下建筑物，在修筑好满足内部使用要求的各种结构后，还要修筑顶盖。

4 沉井施工质量控制要点

沉井施工质量控制要点主要应掌握三个方面：一是沉井的制作与施工质量控制，二是沉井的下沉施工速度，三是偏位控制。

沉井制作施工控制要从基坑开挖、垫层和底模制作、模板制作安装、钢筋材料检验及制作、浇筑混凝土及养护等几个工序上做好质量掌控，做到规范作业、选择与配置好施工机械、混凝土以及钢筋和模板保证质量。在施工中，根据质量与进度要求，质检人员要对分节现浇制作、分节下沉施工工艺加强控制。

在沉井下沉时，要事前制定科学合理的监控方案，全面实时监控沉井下沉过程与下沉速度。为确保沉井下沉保持均匀，在出土顺序、控制刃脚土基、保证下沉轨道、沉井结构安全受力、控制降水等方面要严格控制。

沉井下沉要以纠偏为主，设置轴线位移和垂直度观测标志，观测密度设置要合理，最初在每次下沉稳定后进行测量，接近设计标高时要增加观测密度。出现偏差应及时纠正，但不可大幅度纠偏，要在放缓下沉速度时纠偏，下沉速度服从于纠偏。

此外，在质量控制中，人员配备和责任心是核心。质检人员要充分了解沉井全过程，掌握关键环节，抓住主要节点，真正做到一切皆在掌控之中，确保操作规范、质量合格。

5 结语

沉井是建造诸如地下大型泵房或深基础的一种施工方法，首先要掌握钻孔地质资料，确保沉井顺利下沉和井身的稳定性。施工前，要在详实资料支撑的基础上，编制沉井施工组织设计，确定沉井制作方案、下沉施工方法、各阶段的相应技术措施、施工质量和安全保障。同时，沉井施工过程中，需对每个环节做好质量控制。总之，沉井虽然已是一项比较成熟的施工工艺，但同时也是复杂的施工过程，在具体实施时必须严格操作规范。