连云港市大浦闸下排水通道节制闸沉井施工实践

王正，宋力，戴成根，陈小威，刘华军

（1.连云港市水利建筑安装工程有限公司，江苏 连云港 222000；2.江苏省水利科学研究院材料结构所，江苏 扬州 225002；3.江苏九星建设工程有限公司，江苏 宿迁 223800；4.灌南县水利局，江苏 连云港 223500)

1 工程简介

连云港市大浦闸下排水通道节制闸位于新沭河右堤，是连云港市海州区主要排水口，总净宽20m（2孔×10m），边墩宽 1.0m，中墩宽 1.2m，顺水流向长15m，节制闸主体采用钢筋混凝土敞开坞式结构，设计主要建筑物级别为2级，其次要建筑物等级为3级。

节制闸闸室下部基础采用下沉式沉井结构，经设计基础沉井沿水流方向设计长度为15.7m，垂直于水流方向宽度为22.8m，沉井外侧壁井厚度为1m，隔墙厚度为0.8m，顶高程▽-4.0m，刃脚底高程▽-13.0m。

沉井混凝土设计强度等级C40，混凝土抗冻等级为F50，设计抗渗等级为W4。

2 施工工艺[1-3]

节制闸基础土质主要为淤泥质粘土，青灰色，饱和，流塑，钻孔土体匀质，无摇振反应，强度及中等，局部夹薄层粉细砂。

根据节制闸闸室基础沉井作业特点及地质条件，设计总体施工工艺：

沉井基础开挖→砂垫层填筑→砌筑沉井刃脚胎模→第一节沉井立模、钢筋制作安装、浇筑→第一节沉井制作完成→第二节脚手架搭设→第二节绑扎钢筋→第二节模板安装→第二节浇筑混凝土→第二节养护等强、模板拆除→拆除砂垫层及砖模→井内泥浆泵出土下沉→井内砂、土回填。

3 沉井制作基础处理

沉井制作基坑面高程在现有地面经平整至▽3.4m左右，地基承载力经复核验算不能满足本工程沉井制作及下沉过程中的地基承载稳定性，经方案比选采用换填砂垫层方案，以提高地基承载力，满足施工需要。实施方案为沉井基坑开挖至设计底面高程后，再行下挖2.5m深度，等量回填砂垫层（26.51m×3.4m），砂垫层回填、平整、压实完毕，沉井外墙、内墙位置处浇筑一圈10cm厚度素混凝土垫层，以便于下序钢筋绑扎、立模施工。

4 垫层、砖模施工

沉井浇筑施工共需临时砂垫层970.8m3，中粗砂采用放水撼实，砂垫层平整完成后引入水，水层漫至砂表层后，采用平板振动器进行振捣水密实，分四层填从▽1.4m填至▽3.4m。为了将砂垫层中的水及时除出，在砂垫填筑过程中预埋Ф80cm钢筋网笼，钢筋网笼外包多层过金属丝网，均匀布置于基坑四周，本工程预埋透水钢筋网笼16个，利用钢筋网群抽排砂垫层积水，最终砂垫层控制干容重不小于1.63g/cm3。

砂垫层基础处理密实后，在砂垫层上浇筑10cm厚C20素混凝土垫层，强度达到要求后，在素混凝土表层用墨线弹出沉井刃脚内外轮廓线后，砌筑砖模砂浆面层。

刃脚砖模采用M10水泥砂浆砌筑填缝砌筑，考虑砖模后期拆除，刃脚砖模体每间隔4m设置一道通长间缝，通过抹灰盖住间隔缝隙。此外，在沉井钢筋混凝土与砖模板相接触部位涂刷脱剂一道后加抹水泥砂浆一道（水泥砂浆为1∶3砌筑砂浆；脱模剂采用石蜡∶滑石粉∶柴油比为0.2∶0.8∶1配比）。

5 沉井结构制作

5.1 第一节模板及脚手架

为实现施工的快速便捷，根据本工程沉井的细部构造开工，模板采用拼装式竹胶板。沉井模板采用新型组合式对拉螺栓固定，经模板支护计算，对拉螺栓孔径采用φ16圆钢，螺栓间距为6060cm×60cm。为便于沉井安全浇筑，在施工平台搭设双排孔径钢管满堂脚手架，脚手架与模板分离独立安拆，脚手架只做施工用。

沉井模板在混凝土强度达到其表面强度棱角拆模时不致损坏。

5.2 第一节钢筋的绑扎

沉井钢筋在场外钢筋加工厂进行批量制作完成后，运至沉井施工现场绑扎。钢筋绑扎应注意按照规范要求钢筋搭接头，在同一验收区断面上，不得超过钢筋总根数的1/4（受拉区），不得超过钢筋总根数的1/2（受压区）[4]。

第一节沉井井壁竖向钢筋在第一次浇筑前全部绑扎到位，水平向钢筋分段分部位绑扎，要求与上一节井壁相连接部位，伸入锚固钢筋，且要求钢筋接头处按不少于1/4错开，采用单面焊搭接方式。为确保竖向钢筋的间距合格率，竖向钢筋间距控制采用开槽皮木槽卡尺，进行控制位置的准备性。

5.3 第一节混凝土浇筑

节制闸沉井采用预拌商品混凝土浇筑，混凝土强度为C40，抗渗等级W4，抗冻等级F50，供料生产厂家至施工现场的交通运输采用运输泵车，竖向浇筑采用混凝土泵车布料，分层浇筑，每层浇筑厚度控制在不大于50cm，每层均匀布料，第一节沉井浇筑一次性完成5m浇筑（▽3.4～▽8.4）。浇筑过程中布料导管须沿沉井内外壁一圈对称均匀面料，以此来防止由于布料不均造成混凝土料重量不均，引起刃脚不均匀沉降。每浇筑一层批厚混凝土要求在初凝时间内完成振捣。混凝土拆模不得少于14d，拆模后进行洒水保温养护，保持井壁湿润，湿养护持续时间不得少于15d。

5.4 第二节模板及脚手架

模板均为竹胶板，井壁内外模用对销螺栓固定，对销螺栓经计算上、下部均采用φ16圆钢，间距为60cm×60cm布置，按规定设置止水片。脚手架钢管固定在第一节沉井支撑点上。

沉井模板在混凝土强度达到其表面及棱角拆模时，不致损坏时拆除。

5.5 第二节钢筋的绑扎

沉井第二节井壁竖向钢筋绑扎方法同第一节井壁，竖向钢筋一次性绑扎到位，同第一节相连。

5.6 第二节混凝土浇筑

第二节沉井浇筑方法同第一节沉井井壁。第一井井壁接高处，增加上节沉井浇筑前井壁凿毛工充，以防止施工接缝处渗水。立模结束，钢筋绑扎完成后，再次用高压水清理接触面。

根据工程施工期最高水位为▽13.5m，综合考虑施工现场施工需要，设置浇筑施工平台标高为施工期最高水位▽13.5+预留波浪爬高0.5m为▽14.0m。

5.7 沉井的制作质量控制

①沉井平面尺寸偏差

长度、宽度为±0.5%，且不大于10cm；

曲线部分半径为±0.5%，且不大于5cm；

两对角线差异为1%对角线长。

②沉井壁厚偏差±1.5cm。

6 沉井下沉

6.1 下沉前准备工作

①设立观测标记。沉井下沉前首先在沉井平四个角方位处设置高程指示标示线，同时设置要相应的高度显示指示刻度针装置，在沉井下沉全过程应确保指示标意系统的精度，并能做到及时样正。沉井的上下游两端分别设立上游及下游观察方向装置，以利于在沉井下沉过程中，便捷观测沉井下沉实时的状况，指挥引导沉井平稳安全下沉于设计高程。

沉井下沉全过程中采用水准仪及全部仪，通过沉井顶部四角的沉降观测点实时观测沉井下沉过程的水平位移及沉降量是否正常。要求在初沉时期，每2h不少于1次位移及沉降观测；正常下沉时期要求每施工班次观测不少于1次；每2h不少于1次位移及沉降观测。沉井位移纠偏阶段，每下沉一层次须观测1次，及时反馈沉井下沉状态，用于实时调整纠编措施，通过观测数据的分析、研究、总结，为制定更加符合实际沉井接高方案做好基础工作。

②对销螺栓孔全部封堵到位。

③清除下沉范围内的所有物品。

④拆除前期预留混凝土垫层及刃脚胎模，拆除次序遵循先内后外、对称拆分的原则，对井格的位置合理编号，绘制拆除顺序示意图。严格按图作业，设立专人指挥，及时清运拆除垃圾。

6.2 砂垫层拆除

砂垫层拆除采用人工拆除，防止扰动基础。按不大于50cm分层拆除，通过严格控制拆除分层厚度，可以有效减少发生初期下沉时的不均匀[5]。拆除首先对称分区拆除沉井中间井格部分；其次移除沉井中间隔墙部分砂层；最后移除沉井井壁周围部位砂垫层。

6.3 下沉土方开挖

①沉井下沉设备配备

沉井共分为8格，每格下沉挖土量为 5700/8×1.1=784m3，土方挖除考虑投入4套泥浆泵对称冲淤挖土作业，确保沉进均衡下沉。

②除土

考虑到沉井内土方为淤泥，采用泥浆泵施工，水力开挖用水，采用新沭河内水，泥浆通过管道输送至弃土区域。

沉井内水力冲淤施工先后次序为先行清除8个井格内淤土，再行清除隔墙区域淤土，最后清除沉井四周侧土方。清除井内土方应做到按上述次序对称进行，控制每层清淤深度不大于50cm，相邻间井格土方表面高差不大于10cm。在清除沉井内淤土过程中，发现的石块、混凝土垫层垃圾，采用人工配合小吊车，运输、清理外运出施工现场。

在终沉阶段（刃脚底面距设计标高1.0m～1.5m），严格控制沉井下降速度，各井格间的高程差控制在30cm以内。当刃脚接近底面设计高程时，在刃脚一周间隔开挖槽，槽内垫入方木至设计底标高，严禁超沉及超挖，达到相应的止沉效果。

7 沉井纠偏[6-7]

沉井下沉过程中严格控制大幅度倾斜，对于下沉过程中非均匀倾斜和偏位应有时纠正。特别是在初期入土时，稳定差，容易出现较大的倾斜，就需要纠正偏斜措施，具体措施如下：

①除土应保持均匀性，当出现倾斜时，应在倾斜部位反方向增加土方清除量，沉少的一边多挖土，沉多的一边少挖土或不挖土。

②采用不对称负重，外加侧向反力。

③下沉过程必须加强不均匀沉降观测，中间沉降阶段每班观测不少于2次，发现倾斜及时分析原因后采取相应措施进行纠偏。

④当刃脚土方已全部开挖完成后出现微量下沉，可以从井格中间部位向刃脚方向分层削减土层，直至沉井下沉平稳。

⑤开挖土体过程中，如果遇到局部软硬土夹层，应先行开挖硬土部位；软土区域应挖除中间部分土方。

⑥遇硬土层区域施工，可分段挖除刃脚处土方；再行回填砂石填料，等刃脚处土方各部挖除撤除完承垫木后；再分层分区域挖除回填料，以保持沉井整体均匀下沉。

8 终沉、刃脚扩大、回填、防渗围封

当刃脚底面至设计高程1.5m～2.0m处时，应加大沉降观测频率，减小沉降速度，尽量调整各个井格内土面高程，尽量保持在同一平面高程，以确保平稳终沉。终沉前预留10cm沉降量，终沉后进一步做好沉降观测及不均匀沉降观测，并做好分析记录，8h连续沉降量不得大于10mm。沉降稳定后可以实施对刃脚的扩大，等刃脚混凝土强度达到设计强度后，进行后续工序施工。

回填前排干积水，先回填2.5m厚中粗砂（数量为540 m3），中粗砂顶高程为▽-10.5m，再回填粘土至沉井顶。回填砂采用挖掘机（中间井格采用长臂挖掘机）甩入沉井内，每层砂厚度为50cm，砂回填密实采用插入式振动器震捣密实。井内回填的粘土（数量约为1530m3），从取土区取土（粘土）。用于回填的粘土采用5t自卸汽车运至沉井边，由挖掘机（中间井格采用长臂挖掘机）按成批的方量挖甩到沉井内，人工整平，震动夯压实，压实质量满足图纸规定的压实度要求。

9 结语

连云港市大浦闸下排水通道节制闸闸室基础沉井于2018年4月开始施工至2018年6月完成沉井施工，沉井施工完毕后对施工效果进行了全面检测，结果表明，主要控制指标沉井刃脚底面高差为6cm，沉井顶面中心位置偏移10cm、平面扭转角＜1°，全部满足《水利工程施工质量检验与评定规范》（DB32/T2334.2-2013）中“陆上沉井下沉工序质量评定”要求。连云港市大浦闸下排水通道节制闸工程于2018年3月开工，2018年11月通过完工验收，2020年7月通过竣工验收。连云港市大浦闸下排水通道节制闸的建成和投入使用，极大地提高了连云港市大浦闸下排水通道水系排涝、引水能力，社会效益显著。