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XX污水提升泵站沉井施工方案

1．本工程设计施工图纸及有关说明；

2．岩土工程勘查报告；

3．《工程测量规范》；

某电厂套筒式钢筋混凝土烟囱施工组织设计4．《给水排水构筑物工程施工及验收规范》；

5．《混凝土结构工程施工及验收规范》；

6．《建筑施工计算手册》。

XX污水提升泵站位于XXXXXX村，是XX市污水处理厂截污干管工程（XX污水提升泵站至夏街接水口区间段）的起点。泵站将流经XX村直接出增江的污水截住，流入泵房后，通过加压输送到夏街接水口再到污水处理厂，为XX市污水处理厂截污骨干工程中的一个加压泵站。

泵站结构设计为矩形二孔钢筋混凝土沉井结构，沉井四周外围打2排φ500水泥搅拌桩做止水帷幕，基础为φ500深层搅拌桩复合地基。

XX污水提升泵站位于XX市荔城街XX村内，在XX村水闸以西约120m处，坐落在两条河涌的分岔口上，北、西、南西侧三面临河涌，在拟建泵站的区域内还有一口水塘，沉井的南半部均坐落在水塘里。（沉井位置详见附图1）

沉井场区无现成的道路到达，必须另行修筑施工便道。

沉井场区布置了8个钻探孔，根据岩土工程勘察报告，在勘探深度内的岩土层分为6个主层，但分布不均匀，自上而下分布如下：

地下水上层滞水的稳定水位为5.70～6.82m，平均水位为6.20m。增江水位随珠江潮汐涨退。

4.1水泥：42.5R普通硅酸盐水泥。

4.2骨料：花岗岩碎石和中砂。

4.3混凝土：混凝土强度等级C25，抗渗等级S6。

4.4钢筋：HPB235钢筋、HRB335钢筋。

沉井场地的土层自上而下分别为素填土、淤泥质粘土、粘土、粉土、中粗砂、粘土、粉质粘土。上层滞水的稳定水位为6.20m左右，且沉井的四周已打水泥搅拌桩止水帷幕，基础也已做了φ500＠1000×1000深层搅拌桩复合地基，由于水泥浆的扩散、固结作用，地基土层得到改造，因此渗水量不会很大。周围没有建筑物，对涌入水进行抽排不会出现影响周围建筑物的安全和生产安全的情况，故可采用排水下沉的施工方法。

本工程的沉井总高14.3m，地质土层承载力较弱，为防止沉井在初始下沉过程时发生倾侧，确定先将地面挖低3.5m，以减少沉井自由高度，增加沉井的稳定性，防止倾斜。泵站沉井制作时，为解决地基承载力的不足，采用垫层法。即在刃脚下设垫木垫层，垫木下再设砂垫层，逐层扩大，类似扩大基础。

封底混凝土厚1.8m，采用二次浇筑方法，每次浇筑0.9m。锅底开挖排水沟和集水井，用水泵抽排。当涌水量较大时，在集水井埋设加法兰的滤管，用水泵抽排。浇筑完底层混凝土后并达到设计强度后，用细石混凝土堵塞并封闭滤管法兰，再浇筑第二层封底混凝土。（沉井施工示意详见附图2－1～3）

完成沉井的封底后，沉井内部和上部结构按一般混凝土结构施工方法进行施工。

按照设计图纸的平面位置要求，设置测量控制网和水准点，进行定位放线，定出沉井的轴线、中心线和基坑轮廓线桩位，作为沉井制作和下沉定位的依据。

泵站沉井制作时，为解决地基承载力的不足，采用了垫层法。即在刃脚下设垫木，垫木下再设砂垫层。为防止由于地基不均匀下沉引起井身开裂，砂垫层的基底要夯压或碾压密实。

在地基上铺设砂垫层，砂垫层灌水、振捣密实。在砂垫层上，沉井刃脚位置铺设标准枕木（2500mm×220mm×160mm）作支承垫架的垫木，然后在其上支设刃脚及井壁模板。

4.1.1枕木、砂垫层计算

n——沿刃脚每米铺设垫木的根数（根）；

G——第一节沉井的单位长度的重力（kN/m）；

A——每根垫木与砂垫层接触的底面积（m2）；

f——砂垫层的承载力设计值（kN/m2），中粗砂垫层的承载力设计值一般取180kN/m2。

第一节沉井体积：V1＝348.74m3

混凝土容重：γ＝24kN/m3

沉井自重：Q1＝γ·V1＝24×348.74＝8369.76kN

沉井井壁平均周长：C1＝56m

G＝Q1/C1＝8369.76/56＝149.46kN/m

A＝2.5×0.22＝0.55m2

n＝149.46/（0.55×180）＝1.51根

l＝1/1.51＝0.66m，取枕木间距＠0.60m。

N＝C1/0.60＝56/0.6＝93.3根取95根

hC——砂垫层厚度（m）；

G——第一节沉井的单位长度的重力（kN/m）；

fak——砂垫层底层土层的承载力设计值（kN/m2）；

L——垫木的长度（m），L＝2.5m；

θ——砂垫层的压力扩散角（°），一般取22.5°。

砂垫层底层（标高2.70m处）的土层为淤泥质粘土②1，其承载力设计值为85kN/m2。

hC＝
＝0.52m取0.60m

b＝L＋2hCtgθ＝2.5＋2×0.6×tg22.5°＝3.00m取3.0m

4.1.2枕木、砂垫层做法

根据计算结果，确定：砂垫层高0.60m，上宽3.0m、下宽3.5m；枕木排列间距0.6m。（枕木的排列及砂垫层做法详见附图3）

1第一节沉井高度为7.3m，第二节沉井高度7m，两节间连接处设置水平施工缝。施工缝按设计图纸要求安装300mm高钢板止水带。

2模板面板采用18厚胶合板。次楞（内龙骨）采用80×80mm木枋，横向间距＠350。主楞（外龙骨）采用2φ48×3钢管，竖向间距＠600。对拉螺栓为M16，横向间距＠800，竖向间距＠600，并用“3形扣”夹紧主楞（外龙骨）双钢管。对拉螺栓在中央处设80×80×5钢板止水环，止水片与螺栓接触处满焊，并在两端各设一件墙厚定位挡片，挡片用50×50×5钢板或φ12×50钢筋制作，两挡片外边间的距离等于混凝土墙体的厚度。（模板做法详见附图4）

3模板加落地斜撑固定其垂直度，斜撑用φ48×3钢管，斜撑与地面的角度为30～60°，斜撑脚部位置在地面打一根φ25钢筋，以制止斜撑脚滑移。沿竖向每2道主楞加一道斜撑，斜撑要顶住主楞（2φ48钢管）。斜撑的纵向（水平方向）间距＠2m。

4工作平台脚手架采用双排立柱，脚手架均用φ48×3钢管搭设，立柱纵向间距2m、横向间距1m，平桥层高2m，顶层安全栏杆高2m。（模板斜撑、工作平台详见附图5－1、2）

6模板安装要求垂直、平整、牢固，防止爆模造成墙壁凹凸不平影响而沉井下沉。

7预留孔洞、预埋件、套管等的位置、标高要符合设计图纸的要求，必要时可加短钢筋点焊固定。

8在混凝土达到设计强度的70％方可拆模，拆除模板时，应对混凝土表面进行外观检查。

9外井壁的预留孔洞用砖、水泥砂浆封堵密实。

1钢筋的制作、安装均在现场进行。

2钢筋交叉点均逐点绑扎，绑丝头一律扣向里侧。严防出现因保护层过薄而造成露筋的现象，专门制作符合保护层厚度要求的水泥砂垫块，垫块的间距不得大于＠1m×1m，并保证绑扎牢固及垫面朝向模板。

3钢筋的材质与施工以及绑扎、接头、弯钩的要求均要符合设计图纸和现行施工规范的要求。

4为保证第二节沉井钢筋位置的准确性，第一节沉井顶部的钢筋严格按设计图纸要求的间距排列好，然后竖向钢筋与水平钢筋点焊固定。

1混凝土浇筑采用商品砼供料，混凝土泵车输送，导管下料，用振棒振捣。

2为防止出现冷缝，要做好计划并协调好，保证足够的混凝土熟料供应能力。

3通过隐蔽验收后，才能浇筑混凝土。

4对称均匀分层浇灌，均衡下料，每层厚约300mm，最大不得超过500mm，以免造成地基不均匀下沉，使沉井倾斜。

5混凝土应振捣密实，振捣时，振捣棒应插入下层混凝土50mm，保证层间结合紧密。在搭接口处，振捣范围应延伸至搭接口500mm处。

6每节沉井的混凝土应一次连续浇筑完成。

7上下节井壁的施工缝，接缝处凿毛并冲洗处理后，再继续浇灌下一节，并在浇灌前先浇一层贫石子混凝土。

8混凝土养护采用浇水养护，养护14天。

5.1土层分层、摩阻力

泵站场区的土层分布不均匀，在泵站沉井位置范围内的钻探孔有：ZK3、ZK4孔，将ZK3、ZK4钻探孔的数据平均值作为沉井范围的土层数据：

注：地面平均高程为7.0m。

沉井下沉系数采用K≥1.15～1.25作为下沉的控制指标。本沉井分2节制作、下沉，故须分别计算各节的下沉系数。

K＝（Q－B）/（T＋R）

＝（Q－B）/[C×（H－2.5）×f＋R]

Q——沉井自重及附加荷重（kN）；

B——被井壁排出的水重（kN），采取排水下沉时，B＝0；

T——沉井与土间的摩阻力（kN）；

T＝C（H－2.5）f

C——沉井周长（m）；

H——沉井全高（m）；

R——刃脚反力（kN），刃脚挖土时取R＝0；

f——井壁与土的摩阻力。

素填土f＝10kPa2.51m

7.0mfak＝60kPa

淤泥质粘土f＝10kPa2.40m

0.50mf＝28kPa

粘土fak＝120kPa4.36m

7.3mf＝15kPa

粉土fak＝190kPa1.44m

fak＝230kPa2.24m

粘土f＝29kPa1.22m

第一节沉井体积：V1＝348.74m3

混凝土容重：γ＝24kN/m3

沉井自重：Q1＝γ·V1＝24×348.74＝8369.76kN

沉井外边周长：C＝（13.3＋11.3）×2＝49.2m

刃脚底面积：Aj＝21.14m2

＝17.93kN/m2

第一节沉井的下沉系数：

T1＝C（H1－2.5）f＝49.2×（7.3－2.5）×17.93＝4234.35kN

R1＝Ajfak＝21.14×120＝2536.8kN

K1＝（Q1－B）/（T1＋R）=（8369.76－0）/（4234.35＋2536.8）

＝1.24（符合要求）

整体沉井体积：V＝692.72m3

Q＝γ·V＝24×692.72＝16625.28kN

T＝C（H2－2.5）f＝49.2×（14.3－2.5）×17.93＝10409.44kN

R2＝Ajfak＝21.14×230＝4862.2kN

K＝（Q－B）/（T2＋R）＝（16625.28－0）/（10409.44＋4862.2）

整体沉井的下沉系数：1＜K＜1.15，只要将隔墙下土和刃脚斜面掏空，沉井能下沉。

2沉井下沉稳定系数验算

规范规定沉井下沉稳定系数范围为0.8～0.9。

K＝（G－B）/（R1＋R2＋R3）

其中R1＝πD0（C＋n/2）fC

K——沉井下沉稳定系数；

G——沉井自重力（kN）；

B——地下水浮力，排水下沉时，B＝0，不排水下沉时取总浮力的70％；

Rf——沉井外壁有效摩阻力的总和（kN）；

R1——刃脚踏面及斜面下土的支承力（kN）；

R2——沉井内部隔墙和底梁下土的支承力（kN）；

D0——沉井的平均直径（m）；

C——刃脚踏面宽度（m）；

n——刃脚斜面与井内土体接触面的水平投影宽度（m）；

A1——隔墙和底梁的总支承面积（m2）；

fC——土的极限承载力（kN/m2）。

第一节沉井的下沉稳定系数：

G＝24×348.74＝8369.76kN

Rf＝49.2×（10×2.51＋10×2.40＋28×1.59）＝4606.10kN

R1＝47.6×（0.4＋0.5/2）×120＝3712.8kN

R2＝0.6×10.5×120＝756kN

K＝（8369.76－0）/（4606.1＋3712.8＋756）

整体沉井的下沉稳定系数：

G＝24×692.72＝16625.28kN

Rf＝49.2×（10×2.51＋10×2.40＋28×4.36＋15×1.44＋16×0.39）

＝9791.784kN

R1＝49.2×（0.4＋0.5/2）×230＝7355.4kN

R2＝0.6×10.5×230＝1449kN

K＝（16625.28－0）/（9791.784＋7355.4＋1449）

＝0.89（符合要求）

ρg——水的密度，取ρg＝1kN/m3；

Ad＝13.3×11.3＝150.29m2；

F——水对沉井的浮力。

F＝1×10.30×150.29＝1548.0kN

Ab＝（13.3＋11.3）×2×11.1＝546.12m2

μ——单位摩擦力，取μ＝17.93kN/m2；

f＝546.12×17.93＝9791.93kN

二孔沉井的内部尺寸分别为9.5m×5.6m、9.5m×5.3m；沉井底板厚0.8m，封底砼厚1.8m。

p＝16625.28＋2.4×[（9.5×（5.6＋5.3）×（0.8＋1.8）]

古建筑工程施工组织设计F＝1548.0kN＜p＋f＝23086.8＋9791.93＝32878.73kN

因此，沉井在地下水浮力的作用下，是能够保持稳定的。

1沉井采用排水挖土下沉的施工方法。

2第一节沉井的混凝土强度达到设计强度的100％才能开始挖土下沉，其余各节须达到90％才能开始挖土下沉。每次下沉时，须将井筒内的满堂架全部拆除。

3下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，外井壁的预留孔洞要全部封堵好，经检查符合后才能进行下沉施工。

4根据计算沉井下沉的下沉系数，作为判断每个阶段可否下沉泥灰结碎石底基层施工方案，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。