沉井下沉施工工艺探讨.pdf

中国给水排水 chi na w ater & w as tew ater no 7 袋 襄 施 工 与 监 理 霆 0 甚 雩 雩 雩 吾 雩 i 器 醋 沉井下沉施工工艺探讨 陈 闽 ， 王学海 ( 1 杭州市七格污水处理厂工程建设指挥部 ，浙江 杭州 3 1 0 0 0 0 ；2 中国市政工程华北 设计研究院，天津 3 0 0 0 7 4 ) 摘要 ： 结合杭 州市七格污水处理厂排江工程 中的沉井下沉施工， 详细介绍了排水下沉法与 不排 水下沉法适时转换的施工方法， 并阐述 了对下沉过程的控制措施、 采用的设备及施 工中出现涌 砂 的 处理 方法 。 关键 词 ： 沉 井下沉 ； 施 工 工艺 ； 排 水下沉 法 ； 不排 水 下沉 法 中图分类号 ：x 5 0 5 文献标识码 ：c 文章编号 ：1 0 0 04 6 0 2 ( 2 0 0 2 ) 0 7 0 0 8 6 0 2 沉井施工法是修筑地下工程和深埋基础工程所 采用的重要施工方法之 一。沉井 组成一般包括井 筒 、 刃脚 、 隔墙 、 梁 、 底板等 ， 其平面形状一般为圆形 、 矩形 、 椭圆形 、 菱形或其他不规则形状。沉井下沉的 深度根据工程需要确定 ， 一般 为 72 0 i t l 左 右。在 施工场地地下水位较高 、 涌水量较大或有地下承压 水 、 流砂 、 软土等地质条件时， 采用沉井施工是最为 适宜的 杭州市七格污水处理厂排江工程高位井下 沉施工即采用此法。 1 工程 概 况 杭州市七格 污水处理 厂设计 处理能力为 3 0 1 0 r n d ， 其新建高位井是处理 出水排放前 的 自流 压力井 ， 沉井平面呈方形 ， 内壁平面 尺寸为 1 0 r n 1 0 r n 、 刃脚底标高 为 一1 6 5 m、 沉井顶面标高为 + 6 5 0 r n 、 沉井总高度为 2 3 i t l 。沉井井壁厚度 ： 刃脚 部分为 0 6 5 i t l ， 上部分别为 1 1 5 、 0 9 0 、 0 6 5 it l 。 沉井施工场地位于钱塘江北 岸， 属钱塘江冲积 平原地貌 ， 现高位井位置距钱塘江堤约 1 0 0 i t l ， 最高 地下水位为 4 6 4 i t l 。沉井施工土层土质 ： 表层为素 填土( 0 1 2 0 i t 1 ) ， 主要成分为灰黄色砂质 粉土夹 粘质粉土； 1 层为砂质粉土( 1 2 01 4 5 0 i t 1 ) ， 局部 夹有淤泥 质粉粘土， 振 动易析水 ， 属 中等压缩性 土 层； 2层为粉细砂夹砂质粉土( 1 4 5 0 2 3 5 0 i t 1 ) ， 下 部约 1 9 0 2 3 5 0 i t l 处夹有淤泥质粉质粘土， 属 中 等压缩性土层。 2 施 工工艺选择 在有地下水的情况下 ， 沉井下沉施工有两种方 法 ， 即排水下沉 和不排水下沉 ， 通过对沉井 施工图 纸 、 地质资料的分析 ， 初步拟定下沉方案 ： 沉井采用 四次制作 、 两次下沉的施工方法 ， 下沉采用排水与不 排水下沉相结合。 第一节 ： 标高为 一1 6 5 i t l 一9 5 i t l ， 制作高度 为 7 m； 第二节 ： 标高 一9 5 m 一4 5 i t l ， 制作高度 为 5 m； 第三节 ： 标高为 一4 5 1 0 i t l ， 制作高度为 5 5 i t l ； 第四节 ： 标高 1 0 m +7 0 i t l ， 制作高度为 6 i t l 。 沉井第一节 、 第二节制作完成后 ， 进行第一次下 沉 ， 第三节 、 第四节制作完成后 ， 再进行第二次下沉。 采用轻型水利机械进行下沉施工 ， 具体采用 ： 3 台潜水泥浆泵作为 出泥设备 ， 扬程为 3 0 0 k p a ， 出水 量为 1 0 0 i t l h ； 2台离 心泵作为进水设备 ， 扬程 为 1 5 0 k p a ， 供水量为 8 0 i t l h ； 2台高压清水泵作为冲 泥设备 ， 水压为 0 7 5 mp a ； 4只金属结构水枪 ， 直径 为 l 8 mm； 2台人字扒杆作为起重设备 ； 高压铁皮管 和塑料管为进 、 出水管道 。 3 施 工过 程的控 制 沉井下沉过程的控制主要包括三个方面 ： 刃 脚高差控制 ； 下沉速度控制 ； 平面位移控制。其 中平面位移控制是通过刃脚高差控制和下沉速度控 制来实现的。 8 6 中国给水排水 n o 7 3 1 刃脚高差控制 排水下沉时 ， 由于不带水作业 ， 故刃脚高差锅底 的形成和移动都 比较直观 ， 根据 高差 的大小可以有 效地改变锅底的大小 、 深浅和平 面位置 ， 以此来达到 对刃脚高差的控制。而现场采用的这种轻型不排水 出泥方法 ， 由于完全是在水下作业 ， 所以必须通过不 断地用水尺测量泥面高程来掌握锅底的大小 、 深浅 和平面位置。并且要高度重视 出泥泥浆浓度 ， 若泥 浆太清则需及时下放泥浆泵 的高度 ， 使其充分与泥 面接触。具体施工过程见表 1 ： 表 1 施工过程记录 日 期 时 间 平移下沉 最大刃脚 备 注 ( 2 0 1) 1 年) 总量( mm) 高差 ( m m) 沉井 开 始 第 一次 下 4 月 l 0日 l l ： 0 0 l 8 4 8 7 沉 第一 次 下 沉 刃脚 高 4 月 1 1日 2 ： 0 0 2 6 9 2 3 3 3 差达 到最 大值 第一 次 下 沉 刃脚 高 4 月 1 1日 l 8 ： 3 0 5 8 2 5 3 差达 到最小值 4 月 l 2日 l 5 ： 2 0 l 0 2 0 l 3 2 8 改 为不排 水下沉 4 月 l 6日 7 ： 0 0 l l 2 l 3 4 4 第一次下沉结束 5 月 2 2日 l 6 ： 0 0 l l 2 8 4 7 2 第二次下沉开始 5 月 2 5日 l 7 ： 3 0 l 5 5 6 8 4 5 3 开始不排 水下沉 第二 次 饥 脚 两 5 月 2 7日 l 9 ： 3 0 l 6 2 l 4 4 6 l 差最 大值 6 月 4日 1 4 ： 5 0 l 8 l l 6 3 0 4 第二次下沉纠偏 6 月 l 5日 1 6 ： 0 0 2 2 4 3 4 l 4 沉井 下沉结 束 3 2 沉井下沉速度控制 沉井下沉速度控制也是一个重要方面 ， 一般来 讲对沉井下沉速度没有严格 的限制 ， 需根据施工经 验和沉井下沉的具体情况而定 ， 本工程施工 中主要 按以下原则进行 ： 在沉 井刃脚 高差 不大 时 ( 在水平 问距 的 0 5 以内) ， 沉井 的下沉速度越快越好 ； 沉井下沉速度均匀为宜； 沉井在粉砂土等易引起涌砂的土层中下沉 时 ， 应加快下沉速度。 对沉井下沉的速度控制见表 2 。 表 2 沉 井下沉速度控 制 下沉量 最 大刃脚 平均 下沉 序号 下沉时 间 备 注 ( it li n ) 高差( m m) 高度( n m h ： l 5 2 h 2 0 mi n l 0 0 l 7 3 3 3 l 9 l 排水下沉 2 8 7 h 4 0 mi n l 0 l 2 3 2 8 l 2 不排水下沉 3 7 3 h 3 0 mi n 4 2 8 4 4 5 3 5 8 排 水下沉 4 4 7 8 h 3 0 mi n 6 8 6 6 4 6 l l 4 不排水下沉 3 3 沉井平面位移控制 对沉井平面位移的控制主要是通过控制沉井刃 脚高差来实现， 如果沉井刃脚高差不大， 则沉井平面 位移较易得到控制 ， 它们之间的关系并无定量计算 ， 但有一些联系 ： 沉井哪个 角下沉得快 ( 即刃脚较低) ， 则沉 井就会向哪个方向移位 ； 沉井刃脚高差大时， 沉井位移量大； 沉井始终在同一个方向的刃脚高差下下沉 时 ， 沉井位移量较大。 4 沉井终沉结果 本次下沉总计用时为 6 9 2 h ， 由于下沉过程中严 格按照施工方案操作 ， 取得 了较好 的效果( 见表 3 ) 。 表 3 沉井终沉测量结果 实测数据 终沉测量项 目 国家规范要求 ( i t l i n ) ( mm) 刃脚平均高 程与设计 高程 +l 5 1 0 0 l 7 4 刃脚最大高差 l 4 ( 刃脚水平距离的 1 ) 平面位 移 ( 四角 最 大位 1 0 5 2 3 0 移量 ) ( 下沉 量的 1 ) 5 几 点 经 验 下沉中使用轻型水利机械。这种机械的配 置主要是潜水泥浆泵 、 离心水泵和水枪 、 浮筒 ， 施工 工艺简单 、 成熟 ， 既适用 于排水下沉 ， 经适当调整后 亦可适用于不排水下沉， 而且施工成本较低 。 排水下沉和不排水下沉应适时转换 。由于 排水下沉的速度快 ， 不排水下沉速度慢( 排水下沉的 速度是不排水下沉 的 8倍 ) ， 所 以在下沉过程 中， 应 尽量增加排水下沉量 、 减少不排水下沉量 以降低成 本 。 涌砂控制。由于本次沉井深度达 2 3 m， 且 主要位于粉砂层 中 ， 所以沉井下移过程中涌砂控制 的好坏直接关