引言

 

　　随着国民经济和城市建设的大规模发展，土地使用日趋紧张，势必向地下空间发展，目前沉井都配有小体积出水井，如果采用开挖支护方式制作出水井，存在开挖深度大、支护费用高、安全隐患多等问题。本文浅论出水井与沉井相结合制作下沉的施工工艺，解决了出水井制作的成本高、风险大的问题。

 

 

　　1.1国内现状

 

　　沉井与出水井相结合的构筑物施工，目前国内施工方法均采用沉井制作下沉到位后，出水井采用开挖支护的施工工艺。该施工工艺存在出水井开挖深度大、施工场地狭小、支护费用高、安全隐患多等问题。

 

　　1.2新方法简介

 

　　本文在沉井制作、下沉施工的基础上探索新的施工工艺，采用先后制作沉井与出水井，待其强度满足下沉要求后，出水井和沉井同时下沉施工沉封底的施工工艺。

 

 

　　以实际工程上海白龙港城市污水处理厂扩建二期预处理区粗格栅沉井为例子，阐述出水井结合沉井制作下沉的施工工艺。

 

　　2.1工程概况

 

　　上海白龙港污水处理厂扩建二期，设计使用年限50年，粗格栅沉井设计尺寸为28.4m×48.2m×22.2m，标高1.4～-2、3m的池壁为1300mm、-2.6～-12.3m为1600mm，内格隔墙为1.2m、0.8m，沉井池壁刃脚高4m，隔墙刃脚高2.5m，整个沉井长宽比接近2：1，且高度较高。出水井设计尺寸为14.0m×5.0m×10.7m，标高-6.0～4.7的池壁为1000mm，沉井池壁刃脚高1.0m，整个沉井长宽比接近3：1。其出水井重量占沉井重量的1.02%，可看出沉井的一个附属配重结构。

 

　　由地质勘测报告可知，沉井下沉到位的过程中，沉井刃脚会穿过穿越②3层灰色砂质粉土（易产生流砂，造成突沉现象）；穿越③灰色淤泥质粉质粘土为流塑状态、压缩性高，土层主要含云母，土质不均，切面稍光滑，摇震无反应，干强度中高，韧性高；④灰色淤泥质粘土为流塑状态、压缩性高，土层主要含云母、有机质，土质不均，夹薄层粉性土，切面稍光滑，摇震无反应，干强度高，韧性高。测得地下水位埋深为0.6～2.9m（高程4.03～2.54m），沉井封底混凝土下地面至埋深水位高度17.1～18.4m，受潮汐、降水量、季节、气候影响变化。⑤32层微承压水水头埋深约7.6m（高程-2.1m）。

 

　　2.2施工工艺

 

　　在沉井第一次下沉完成后，进行沉井下一步制作，在沉井制作完成并稳定后（沉井随制作过程中会不断下沉），制作出水井，沉井砼达到设计100%强度、出水井砼达到设计80%强度，即满足下沉要求。由于出水井重量仅占沉井重量的1%左右，要求在整个下沉过程中出水井刃脚始终保持半悬空状态。保证出水井的部分自重通过结合部位传于沉井。

 

　　2.3下沉与稳定

 

　　下沉系数与稳定系数在此不做具体的介绍，可参考沉井设计与施工的有关规范与要求。

 

　　A：沉井强度达到100%、出水井强度达到85%，即可下沉，经计算下沉系数计算：kc1=1.04>1，将内部隔墙刃脚下面土体部分挖去，沉井就会自然下沉，过程中刃脚部分处于切入土体内。下沉要求范围（1.05~1.25）

 

　　B：下沉稳定系数：

 

　　沉井快下沉到位的距离小于2.0m时，采取对称分格冲取土体，将沉井的8格编号，停止冲取外边4格内土体，将中间4格内土体冲至隔墙刃脚踏面以上0.2m，监测沉井下沉（此时沉井未下沉到位，外边4格内土体与刃脚踏面距离增加），保持沉井内各格的土体相对高度，同时冲取8格内的土体，沉井封底做好准备。当沉井下沉距设计标高0.15m时，停止冲取土体，池壁刃脚踏面可能切入土体中，切入土体的深度为1.5m。计算沉井下沉稳定系数kc'：

 

　　kc'=G/（F1+N）=0.863满足下沉稳定要求。

 

　　下沉稳定系数范围为0.8~0.9。沉井下沉到位会稳定停在设计标高位置。可在沉井即将下沉到位时，采取少挖土勤监测，保证沉井的下沉符合设计要求。

 

　　2.4施工要点

 

　　沉井次制作完成并待稳定后，制作出水井垫层（垫层制作承载力满足出水井制作需要，并保证出水井在制作过程中的下沉量小于15mm），待强度满足下沉要求后进行下沉施工。在下沉过程中要保证出水井刃脚始终处半悬空状态（如出水井刃脚下土体压实，出水井承担沉井部分重量，有可能将出水井与沉井连接处拉裂或剪断；出水井刃脚下土体处于全悬空状态，出水井刃脚外侧土体将涌入出水井内部）。

 

　　2.5同时下沉的施工优点

 

　　开挖支护方案与一起制作下沉方案进行比较。出水井距北侧3.5万伏高压电缆仅5.0m，距北侧道路仅6.0m；出水井底板底标高-6.0m、地面标高4.7m，深度为10.7m；整个施工场地狭小。

 

　　采用开挖支护方案：场地狭小，在沉井下沉后，出水井周围土体发生坍塌，土体松散含水量大、地下水位高。先采用拉森钢板桩支护或水泥搅拌桩插H型钢支护，分层开挖、分层水平支护，开挖深度大土体松散侧压力大，基坑操作平面，无形间加大基坑开挖平面，支护费用高。地下水埋深浅需进行井点降水，并在坑内设置积水坑（防止雨水浸泡基坑底部），基坑深度大土体容易塌方，安全隐患大、风险高、施工难度大。

 

　　采用出水井与沉井同时施工下沉方案：不需要基坑开挖、基坑支护，对场地要求降低。在下沉过程中严格控制出水井刃脚处于半悬空状态，与沉井同时进行干封底与底板制作。

 

　　相比新施工方法的优点：无需开挖、支护，工期短，安全隐患小，施工过程与质量可控，投入成本低，收效益明显。

 

 

　　出水井与沉井相比体积小，可采用沉井携带出水井下沉，始终保持出水井刃脚处于半悬空状态，施工过程与质量可控。尤其是在工况条件差、风险源高、场地狭小，开挖支护困难、费用高的情况下，更能体现该施工工艺的优点。此方法具有安全施工、节约成本、质量控制，具有重要意义。