射水法沉井技術(shù)在雨污水泵站施工中的應(yīng)用

郭新月

摘 要：本文結(jié)合工程實例，詳細(xì)介紹了射水法沉井技術(shù)在雨污水泵站施工中的應(yīng)用及施工沉井下沉施工控制要點，可為今后類似相關(guān)施工提供參考。

關(guān)鍵詞：射水法； 沉井下沉； 控制要點

中圖分類號：TU992.25文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1006-3315（2014）05-178-001

1.工程概況

泵站坐落在天津經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)西區(qū)，位于夏青路以西、北大街以北的市政用地內(nèi)，為一座集雨水、地道雨水、污水三種功能于一身的三合一泵站，占地面積7044.86平方米。泵站主體結(jié)構(gòu)部分排水泵房基礎(chǔ)為沉井施工，建筑面積1584.1平米，其平面為矩形，外壁長43.4m，寬36.5m，地下部分深16.27m。

2.地質(zhì)、氣候條件

（1）地質(zhì)條件

（2）氣象

泵站所在地區(qū)面臨渤海，屬大陸季風(fēng)性氣候，四季分明。地區(qū)四季降雨很不均勻，夏季降水量最多，集中在6～9月份，降雨量為441～568mm，占全年降雨量的80～84%。

3.沉井結(jié)構(gòu)

泵站主體結(jié)構(gòu)部分平面為矩形，長43.4m，寬36.5m，地下部分總深16.27m。泵站沉井結(jié)構(gòu)采取預(yù)制、排水下沉施工方法，分為三次制作，三次下沉。

第一節(jié)澆注，自標(biāo)高-6.70m澆注至-12.5m，澆注高度5.80m。

第二節(jié)澆注，自標(biāo)高-1.20m澆注至-6.70m，澆注高度5.50m。

第三節(jié)澆注，自標(biāo)高3.77m澆注至-1.20m，澆注高度4.97m。

4.沉井射水法下沉施工

4.1系數(shù)計算、驗算

4.1.1下沉系數(shù)計算

結(jié)合本工程《巖土工程勘查報告》，確定沉井在下沉前的穩(wěn)定狀態(tài)，不均勻沉陷情況和下沉系數(shù)。

規(guī)范要求K0值的范圍：K0=1.00～1.25

1)沉井下沉段制作總體積(制作高度16.27m)

V=V刃腳+V井壁+V橫隔梁+V底梁=6189.424m3

下沉段沉井制作總重量G0：(25—鋼筋砼容重)G0=6189.424×25=154735.6KN

沉井下沉起始高程：-1.5m(開挖4m深基坑)；沉井刃腳底面設(shè)計高程：-12.5m；沉井下沉深度：11.0m

2)沉井側(cè)面阻力F=43.4*11.0*2+36.5*11.0*2*f0=1757.8×15=12999.8KN

3)刃腳踏面正面阻力R刃=190.1*1.8×224+1.3*34*6*224=136053.12KN

下沉系數(shù)K0:K0=G0/(F+R刃) 式中K-下沉系數(shù)；

G0-沉井自重及附加荷載(KN),取值為154735.6KN；F---沉井壁與土之間的摩阻力(KN)，取值12999.8KN；

K0=G0/(F+R刃)=154735.6/(12999.8+136053.132)=1.04<1.25

沉井的下沉系數(shù)小于規(guī)范規(guī)定的數(shù)值，不會發(fā)生沉井出現(xiàn)超沉突沉，故不需采取止沉措施。

4.1.2沉井下沉穩(wěn)定系數(shù)驗算。規(guī)范規(guī)定沉井下沉穩(wěn)定系數(shù)范圍為0.8～0.9，沉井下沉座落在3C粉質(zhì)粘土層上，其極限承載力為224～349KN/m2

沉井制作自重G0=154735.6KN；沉井側(cè)面阻力F=12999.8KN；刃腳正面阻力R1=136053.12KN；底梁正面阻力R2=251.4×224=56313.6KN

下沉穩(wěn)定系數(shù)=154735.6/(12999.8+136053.12+56313.6)=0.753<0.9沉井終沉?xí)r處于穩(wěn)定狀態(tài)。

4.2射水下沉法施工控制要點

4.2.1取土順序和泥漿平衡。取土順序為先中央后四周，并沿刃腳留土臺，最后對稱分層沖挖，不斷沖空刃腳踏面下的土層。要保證四周對稱、均勻射水，平穩(wěn)下沉為原則。施工時，應(yīng)使高壓水槍沖入井底的泥漿量和滲入的水量與水力吸泥機(jī)吸出的泥漿量保持平衡。

4.2.2水力沖、吸泥機(jī)控制。水力沖泥機(jī)的作用是將土沖成泥漿，使之流向集泥坑，以便用水力吸泥機(jī)將這些土塊及泥漿排到井外。

水力吸泥機(jī)將沉井內(nèi)所沖成的泥漿排到井外，使沉井下沉。水力吸泥機(jī)施工時，每小時壓入水量100m3，可吸出泥漿量約為5～10m3，揚(yáng)泥高度35～40m，噴射速度約為3～4m/s。吸入的泥漿和高壓水混合以后所形成的稀釋泥漿，在管路內(nèi)的適當(dāng)流速應(yīng)不超過2～3m/s。噴嘴處的高壓水流速一般應(yīng)控制在30～40m/s。

4.2.3水力機(jī)械化施工控制。沖泥時，在水力吸泥機(jī)的吸泥龍頭下方，沖挖出一個直徑約為2.0～2.5m的集泥坑。然后用水力沖泥機(jī)開拓各個方向通向集泥坑的水溝2～4條，溝的縱向坡度3～5%。即可向四周開挖，為了防止沉井突然下沉，引起很大的偏差，以及減少井外土的攏動坍塌等情況，可在沉井四周刃腳旁保留寬0.5～1.0m的土堤。

（2）對于多孔（格）沉井的施工，亦可參照上述順序進(jìn)行開挖，各井孔之間，在沉井偏斜不大時，應(yīng)力爭同時沖挖。如果沉井偏斜較大時，井孔之間的開挖情況應(yīng)根據(jù)偏斜情況加以調(diào)整。

為防止沉井下沉過程中產(chǎn)生較大的偏斜,應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況、入土深度等,控制井內(nèi)除土深度。下沉中隨時注意土層變化情況,分析和檢驗土體應(yīng)力與沉井重量關(guān)系,控制其沖土部位及抽泥量,使沉井均勻平穩(wěn)地下沉。在下沉過程中,經(jīng)常測量底面標(biāo)高、下沉量、傾斜和位移,隨時注意糾正沉井的偏斜,并觀察沉井周圍地面塌陷和開裂情況。沉井下沉到設(shè)計標(biāo)高以上2m左右時,控制井內(nèi)出泥量,注意調(diào)平沉井,避免沉井發(fā)生突然大量下沉或大的偏斜,造成難以按標(biāo)準(zhǔn)下沉至設(shè)計標(biāo)高。當(dāng)沉井下沉到設(shè)計標(biāo)高時,刃腳下的土不允許掏空。

4.2.4糾偏。射水過程必須保證統(tǒng)一指揮、統(tǒng)一速度、統(tǒng)一深度、統(tǒng)一方向。糾偏時不能一側(cè)超挖糾偏，應(yīng)與相鄰的兩側(cè)同時進(jìn)行，一次糾偏不要過大，讓沉井在下沉過程中緩慢校正。

4.2.5沉井封底。沉井下沉至設(shè)計標(biāo)高時,立即連續(xù)進(jìn)行沉降觀測,如8小時沉降量不大于10mm，方可封底。

5.結(jié)語

本工程沉井施工完畢后，各項指標(biāo)均滿足設(shè)計及規(guī)范要求，射水法在沉井下沉施工工程中的成功應(yīng)用，無論在施工安全、質(zhì)量，還是進(jìn)度方面均取得了良好的效果，具有較好的推廣應(yīng)用價值。