沉井技术在电厂循环水泵房中的应用

王明祖

摘  要：以印尼某电厂循环水泵房沉井方案选择和施工实例为基础，从方案设计、施工工艺、下沉控制等方面介绍沉井技术在循环水泵房中的应用。重点介绍了沉井制作工艺流程、沉井下沉方法、分段下沉的施工控制要点，指出了沉井在制作和下沉过程需要重点关注的问题。

关键词：沉井技术  循环水泵房  下沉

中图分类号：TU753   文献标识码：A          文章编号：1672-3791（2019）05（b）-0058-02

沉井是一种在地面上制作、通过取除井内土体的方法使之沉到地下某一深度的井体结构，一般先在地表制作成一个井筒状的结构物（沉井），然后在井壁的围护下通过从井内不断挖土，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，构筑内部结构。利用沉井作为挡土的支护结构，可以建造各种类型或各种用途的地下工程构筑物。该文介绍的某循环水泵房位于海边，排水施工有困难，采用沉井施工是最佳选择。

1  工程概况

印尼某电厂循环水泵房土建工程主要包括循环水泵房本体、取水口以及相应的循环水管连接及安装工作。场地位于印度洋海滨，地势平坦开阔，一般自然地面标高约1.55m，主要是由冲击沙组成的平坦土层，含粗沙50%、中粗沙30%及粉沙20%。

沉井工作主要包括4.7m以下所有土建，进水管安装，及4.7m以下预埋件安装。循环水泵房采用沉井结构，墙厚1.35m，水下混凝土厚2～3m，底板厚1.3m。使用混凝土约13000m3，以及钢筋约1400t。工程紧邻大海，地下水源丰富，原土主要是中粗沙，所以此沉井施工方法采用不排水下沉。

2  沉井施工

2.1 施工方案

循环水泵房位于海边，距海面约15m。水泵房地下结构为整体钢筋混凝土箱型结构，平面尺寸为38.73m×25.2m，泵房底标高为-8.1m，运转层标高为4.7m，沉井低端标高为-12.40m。根据设计和现场施工条件，将水泵房土建分为如下7个阶段：沉井制作、沉井下沉、水下封底、底板施工、沉井上部施工、泵房内部土建施工和泵房封顶。

2.2 沉井制作

沉井结构设计分为两部分，下部从-12.40m至6.00m，上部从6.00至1.70m。外墙厚1.35m，内墙厚1.05m，内有横隔墙3道，总隔墙3道，地梁2道。沉井设计分两次制作，第一节高6.40m，第二节高7.7m，总高14.1m，使用混凝土5000m3，钢筋850t，沉井重约13000t（含钢重与活荷载）。根据V型（耐海水型）水泥日供应量和储存量有限，沉井改为分4节制作、留设3次施工缝。

沉井模板采用酚醛覆膜复合模板，板厚18mm，支撑系统采用50mm×100mm楞木、80mm×40mm×2.5mm薄壁方钢组合支撑。内外模板间设采用φ16钢作对拉螺栓，间、排距600mm×900mm。井壁支模时先支内模后支外模，每节支模高度与混凝土浇筑高度平齐。支模时，井壁内外搭双排脚手架。沉井钢筋采用人工绑扎。钢筋直径大于20mm采用锥螺纹接头连接，其余钢筋采用手工电弧焊或闪光对焊连接。钢筋用挂线法控制垂直度，用水准仪测量并控制水平度，用木卡尺控制间距，用水泥砂浆垫块控制保护层厚度。沉井不同部位钢筋保护层厚度分别为：沉井墙板a=50mm、沉井顶板a=35mm、地梁及壁柱a=50mm、下次浇筑混凝土及导流墙a=30mm、临时封堵板a=100mm。混凝土在现场拌合站拌合，采用混凝土泵车进行浇筑。混凝土浇筑前，要清除底面杂物，并对底面进行冲洗，为便于杂物能顺利排除，在模板底部每隔一定距离预留孔洞，待冲洗完毕后予以封堵。

沉井分成若干段同时对称均匀分层浇筑，每层厚300～500mm，防止地基不均匀下沉，产生倾斜;沉井分节处水平施工缝接缝时，应先凿毛并进行冲洗处理，再继续浇筑下一节，并在浇筑前先铺一层30mm厚砂浆（与同混凝土配合去掉石子） ;井壁采用C30等级S8抗渗混凝土。施工过程中还须注意保证所有预埋件按设计位置和数量埋设。

2.3 沉井下沉

沉井为长方形38.73m×25.2m，分18格组成，下沉深度约12m，根据现场地质报告，该沉井浇筑在粗中沙层上，由于地下水源丰富，该沉井将采用不排水下沉法进行下沉施工。

在井内设置10套6寸泵吸泥系统，主要包括立式泥浆泵和配套的输送管道，每台流量200m3/h，扬程16m。井外设置10台高压泵水冲系统，清水冲泥系统主要包括卧式或立式清水立压泵和配套的输送管道，每台流量50m3/h，扬程50m。

按沉井平面布置，设置坐标控制网和高程控制点，用全站仪和水准仪进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线以及水准点，作为沉井制作和下沉深度控制的依据。

沉井的整个下沉分为初沉、中沉和终沉3个阶段。初沉在井内、井外、井上、井下的一切准备就绪后，开始下沉施工，先排水下沉破坏原土层，使井在井的本身自重下插入土层，根据井内土层上涌情况，及井外的涌土情况，决定是否可继续排水下沉。否则在井内注2/3的水，采用不排水下沉，确保沉井的质量及施工人员、沉井的安全。

中沉沉井采用不排水下沉，在井内注水2/3，将井底中央吸成蜗底状，井内壁四周吸到刃脚底平，逐步降低井内水位，使井内的水壓小于井外的土方压力，达到沉井缓缓下沉，使井外的涌土方很少，在沉井下沉过程中，井外用水准仪测量沉井的下沉速度及井的高差情况，发现沉井下沉高差大于20cm时，及时加大井内水压，使井不再下沉，重新重复吸土，在高角处多吸土，吸土的深度大于低角处的深度，井下潜水员凭手感了解井下的情况，井上测量员用绳尺测量井内的土层深度，确定是否降低水位即水压，使沉井继续下沉，重复进行，使沉井在正常规范内下沉。在沉井离到位还有50cm或60cm时，沉井下沉进入终沉阶段，这时沉井的高差要控制在100cm之内，测量员24h监控沉井的高差和沉井的下沉变化，到位前一般是在水下吸土时不让沉井下沉（即井水水压大于井外土压及擦阻力）。在测量好井内的土层深度，结合沉井的高差，在高角边加深吸土深度，再慢慢减少井内水压（即降低井内水位），使沉井在下沉过程中缩小高差的情况下下沉，慢慢接近到位标高，一旦发现高差接近平的时候，井内注水，使井内的压力大于井外压力，使井不动，井内平衡吸土，重复降水下沉，这时降水要慢降、慢沉，随时注水控制井下沉，使沉井慢慢接近标高，一般可控制在50m高差之内，抛高10cm之内最佳。

在沉井到位后，原井内的水位一般保持在井口下50cm之内，井内水压远远大于井外的压力，使沉井丝毫不动。这时水下吸土，使沉井中央的蜗底深度比刃脚深1.5m，四周吸土至刃脚平，潜水员水下整平，清洗四周底板向下井壁，停止水下冲土，水下吸泥泵吸尽井底浮土，及时补充井内水压，使井内土层情况达到封底的规范要求。在吸土、抛石、整平、清洗工序完成后，就可以进行水下封底工作。

3  结语

（1）在沉井下沉过程中，如井外无建筑物需保护，土质不是较差的情况下，可保持井内水压与井外的土方压力相等的情况下吸土，随着吸土的深度加大，沉井边吸土，边下沉，同时加强测量力度，使沉井保持正常高差下沉。

（2）沉井下沉时应严格控制下沉速率，防止突然下沉或超沉。刃脚平均标高与设计标高偏差小于±50mm。平面中心线的水平位移小于±100mm，沉井四角中的任意两角的刃脚底面高差小于100mm。

参考文献

[1] 给水排水工程钢筋混凝土沉井结构设计[S].中国工程建设标准化协会，2015.

[2] 循环水泵房沉井土建施工图[S].西南电力设计院，2010.

[3] 循环水泵房地下结构施工计划与方案[S].PT.Indo Panshi Bumi，2010.