市政工程不排水沉井施工技術(shù)實(shí)踐
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摘要：在時(shí)代快速發(fā)展的過(guò)程中，人們對(duì)市政工程方面的要求日益提高，建筑單位需要靈活運(yùn)用新技術(shù)，提高市政工程質(zhì)量。對(duì)此，文章介紹了不排水沉井施工技術(shù)適用條件，并以了S工程為例闡述該技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)際問(wèn)題，最后對(duì)S工程中的安全平臺(tái)情況進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞：不排水沉井施工技術(shù)；市政工程；基建
1不排水沉井施工技術(shù)的適用條件
在選擇不排水下沉技術(shù)開(kāi)展沉井施工時(shí)，需要考慮以下方面。（1）沉井下沉過(guò)程中遭遇地下水，而降水會(huì)導(dǎo)致沉井附近道路與高架橋等出現(xiàn)不均勻沉降現(xiàn)象，影響高架橋安全性。（2）沉井下降范圍內(nèi)容，土層涵蓋承壓隔水層，進(jìn)行沉井施工過(guò)程中會(huì)對(duì)隔水層造成破壞，進(jìn)而出現(xiàn)傾斜、冒水、涌砂以及涌土等問(wèn)題，還會(huì)造成終沉環(huán)節(jié)中下降速度過(guò)快，超出標(biāo)高。（3）施工現(xiàn)場(chǎng)需要保證泥漿外運(yùn)、吸泥以及機(jī)械取土等要求得到充分滿(mǎn)足。吸泥機(jī)械完成吸泥作業(yè)后需要運(yùn)輸?shù)綄挸▓?chǎng)地放置泥漿，在曬干后進(jìn)行外運(yùn)處理，要求市區(qū)附近有良好的卸漿區(qū)域，可以用于填浜造田，同時(shí)可以通過(guò)排泥溝槽或是排泥管路向其他地點(diǎn)排放。（4）施工現(xiàn)場(chǎng)附近具有良好的供水點(diǎn)，進(jìn)而為高壓水槍用水需求提供保障。另外，若是水源地和施工現(xiàn)場(chǎng)距離較遠(yuǎn)，同時(shí)需要水力機(jī)械開(kāi)展施工作業(yè)，則可以通過(guò)水泵串聯(lián)形式滿(mǎn)足要求，前級(jí)選擇低壓水泵，借助供水管為后級(jí)水泵提供足量的水資源[1-2]。
2工程概況
S市G區(qū)污水處理廠及廠外管網(wǎng)配套工程M河干支網(wǎng)管互聯(lián)互通與完善工程（以下簡(jiǎn)稱(chēng)S工程），主要對(duì)M河兩岸污水管問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，M河污水管屬于G區(qū)污水處理系統(tǒng)的干管之一，當(dāng)前主要采用波紋管材料，但是存在一定缺點(diǎn)，比如選擇擠出式焊接，無(wú)法保證接口位置焊接平整性，使得管材流通能力降低。因此，需要全面更換兩岸干管，總長(zhǎng)度達(dá)到10.2km，S工程將頂管作為主要形式，沉井是頂管的接收井與工作井，為頂管施工提供良好操作空間。沉井規(guī)格如下：刃腳均深設(shè)計(jì)為9.9m；沉井底板均深設(shè)計(jì)為7.7m；封底混凝土選擇水下C20；沉井側(cè)壁選擇C30混凝土；尺寸層設(shè)計(jì)為φ5.0m×3.5m、φ7.0m×3.5m。
3不排水沉井施工
3.1旋噴樁施工
S工程選擇高壓旋噴樁形式，在沉井下沉作業(yè)中具有重要作用。S工程井位主要位于M河兩岸，具有流沙層豐富以及地下水位高等特點(diǎn)，因此選擇高壓旋噴樁，能夠避免下沉過(guò)程中發(fā)生涌水或是涌砂等不良現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)特點(diǎn)，選擇單排旋噴樁開(kāi)展非流沙層施工作業(yè)，選擇雙排旋噴樁開(kāi)展流沙層施工作業(yè)，材料選擇P•O42.5水泥漿，旋噴樁直徑設(shè)計(jì)為60cm，刃腳下1.5m為樁底。為了保證沉井施工便捷性，要求施工人員保證旋噴樁和沉井外壁的間距控制在1m左右。為了提高旋噴樁質(zhì)量，保證水泥漿水灰比在1∶1左右，同時(shí)噴射壓力在20MPa以上[3]。
3.2制作沉井
（1）鋼筋工程。在井壁鋼筋綁扎管環(huán)節(jié)中，鋼筋搭接位置與長(zhǎng)度屬于關(guān)鍵內(nèi)容。需要保證豎向鋼筋垂直，選擇電渣壓力焊或是綁扎牢靠，根據(jù)軸線尺寸對(duì)鋼筋位置進(jìn)行校核。混凝土保護(hù)層選擇混凝土強(qiáng)度等級(jí)水泥漿墊塊，進(jìn)而有效提高位置的準(zhǔn)確性。（2）模板工程。選擇厚度為10mm膠合板作為模板材料，選擇雙鋼管作為模板橫圍檁材料，選擇木方作為豎圍檁材料，采用2mm厚度止水鋼板加焊對(duì)拉螺桿的中間位置，保證螺栓和止水鋼板焊滿(mǎn)，完成拆模施工后將螺栓截?cái)?，為了提高施工便捷性，可以選擇止水螺栓，通過(guò)砂漿對(duì)螺栓孔進(jìn)行密封處理，同時(shí)進(jìn)行放回涂料涂刷。（3）澆筑。選擇天泵澆筑商品混凝土作為澆筑混凝土，混凝土初凝后覆蓋塑料薄膜并進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，時(shí)間在1周以上。墻體和刃腳位置的混凝土拆模強(qiáng)度：刃腳位置混凝土強(qiáng)度超過(guò)70%時(shí)，可以將側(cè)模拆除；墻體模板完成澆筑的1d后可以對(duì)拉螺栓的外拉桿進(jìn)行松動(dòng)處理。
3.3下沉沉井
混凝土強(qiáng)度超過(guò)90%后開(kāi)展下沉施工作業(yè)。S工程主要在河道兩岸開(kāi)展施工作業(yè)，一些土層屬于流沙地質(zhì)，具有較高的地下水位，附近主要有防汛道路與高架橋支墩，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選擇不排水下沉技術(shù)。下沉施工根據(jù)“先高后低、先中后邊、及時(shí)糾偏與分層對(duì)稱(chēng)破土”原則展開(kāi)施工。在開(kāi)挖施工前，需要保證水泵配備齊全，進(jìn)而及時(shí)將水注入井中，井中水位高出井外水位1m以上，可以避免出現(xiàn)流沙問(wèn)題。排泥作業(yè)主要通過(guò)水力沖刷機(jī)或是長(zhǎng)臂挖機(jī)開(kāi)展。若是井位操作空間良好、地質(zhì)良好，則選擇長(zhǎng)臂挖機(jī)，若是避免長(zhǎng)臂挖機(jī)工作或是地質(zhì)情況特殊，則選擇水力沖刷，需要保證吸泥均勻性，同時(shí)避免局部吸泥的深度過(guò)大，而引發(fā)井筒偏斜或是坍塌等問(wèn)題。外刃腳邊需要保留1m寬的土堤，保證在刃腳位置沉井?dāng)D土下沉，降低擾動(dòng)周邊土體的現(xiàn)象。在此過(guò)程中，需要測(cè)量沉井附近與標(biāo)高位置，進(jìn)而有效控制下沉位移偏差、下沉量等，便于開(kāi)展糾偏工作。
3.4封底作業(yè)
沉井沉降至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置，然后進(jìn)行觀測(cè)，8h以?xún)?nèi)的下沉量低于10mm時(shí)則可以開(kāi)展封底作業(yè)。潛水員對(duì)沉井鍋底進(jìn)行整理，將其表面清理干凈，對(duì)接觸水下混凝土的砼面、井壁以及刃腳進(jìn)行沖洗，同時(shí)將井格中泥渣清除，選擇級(jí)配砂對(duì)超挖部分進(jìn)行回填處理。開(kāi)展水下混凝土澆筑作業(yè)過(guò)程中，應(yīng)該保證混凝土供應(yīng)的連續(xù)性，在滿(mǎn)足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求后，開(kāi)展抽水作業(yè)。井壁和底板與封底混凝土借助部分，還有其他施工縫位置，需要進(jìn)行粗糙面處理，同時(shí)清洗干凈，為新混凝土與舊混凝土緊密結(jié)合提供保障。
4不排水沉井施工作業(yè)中出現(xiàn)的問(wèn)題與解決策略
4.1沉井不下沉或下沉速度慢
該問(wèn)題主要原因在于井壁和地層摩擦系數(shù)較大以及遇到障礙物等原因，主要通過(guò)以下方法進(jìn)行處理。首先，提高沉井重量，進(jìn)而超出井壁和地層摩擦力。主要可以通過(guò)增加各層沉井配重或是澆筑高度來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中需要注重配重合理性，防止下沉過(guò)快，下沉系數(shù)應(yīng)該保持在1.05左右。其次，減少井壁和土層摩擦力。主要通過(guò)水槍對(duì)井壁附近土體沖刷設(shè)置空氣幕與泥漿套等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.2沉井傾斜
采用水力沖刷時(shí)，槍頭位置與土層厚度缺乏均勻性，同時(shí)土質(zhì)突然變化，均會(huì)造成沉井傾斜問(wèn)題。對(duì)于此種問(wèn)題，需要保證槍頭位置可以按照沉井長(zhǎng)向取中進(jìn)行左右移動(dòng)。井內(nèi)位置需要保證其根據(jù)長(zhǎng)向形狀保持溝狀，并且需要通過(guò)刃腳切削土體，保證其始終下沉。布設(shè)水槍位置點(diǎn)過(guò)程中，需要保證各點(diǎn)位的均衡性與對(duì)稱(chēng)性，合理確定一次沖刷涂層的厚度，保證沉井下降均勻性。若是粗線傾斜問(wèn)題，則需要通過(guò)塘渣回填傾斜位置，并充分壓實(shí)，進(jìn)而增加井壁和土體摩擦力。另外，適當(dāng)調(diào)整槍頭位置，同時(shí)對(duì)刃腳高出部位增加沖壓，以充分提高井體平衡性。為了防止流沙層發(fā)生單層突沉問(wèn)題而造成傾斜現(xiàn)象，測(cè)量人員應(yīng)該認(rèn)真開(kāi)展觀測(cè)工作，同時(shí)進(jìn)行勻速、分層作業(yè)。
4.3涌砂與涌水問(wèn)題
在高壓旋噴樁止水帷幕施工過(guò)程中，若是成樁不良會(huì)出現(xiàn)涌沙與涌水問(wèn)題，導(dǎo)致沉井下沉、周邊土體塌陷等問(wèn)題。因此，需要保證旋噴樁施工質(zhì)量，進(jìn)而避免該問(wèn)題。積極觀察沉井施工中沉降觀測(cè)工作，若是發(fā)現(xiàn)流沙問(wèn)題應(yīng)該立即停止開(kāi)挖作業(yè)，同時(shí)將水注入井內(nèi)，控制流沙影響范圍。結(jié)合S工程經(jīng)驗(yàn)，可以選擇水玻璃與水泥漿的雙液注漿手段進(jìn)行處理，該方法能夠?qū)α魃硨舆M(jìn)行快速固結(jié)，進(jìn)而優(yōu)化流沙問(wèn)題。
5不排水沉井施工中懸掛式安全平臺(tái)的構(gòu)建
5.1安全平臺(tái)的構(gòu)造
開(kāi)展沉井施工作業(yè)時(shí)應(yīng)該充分考慮安全問(wèn)題，施工人員開(kāi)展內(nèi)側(cè)模板支立以及內(nèi)側(cè)鋼筋綁扎作業(yè)過(guò)程中，需要在井內(nèi)操作，因此，需要構(gòu)建安全平臺(tái)。在S工程中，選擇懸掛式平臺(tái)。該平臺(tái)選擇φ12螺紋鋼作為主體骨架材料，間距15cm進(jìn)行鋼筋網(wǎng)片焊接，井內(nèi)壁和網(wǎng)片邊緣內(nèi)壁間距為5cm，選擇鋼絲繩對(duì)網(wǎng)片進(jìn)行懸掛，放到預(yù)埋鋼筋上。選擇φ20螺紋鋼作為預(yù)埋鋼筋材料，在錨固端設(shè)置彎鉤，同時(shí)和井壁鋼筋進(jìn)行焊接處理，錨固長(zhǎng)度超出20cm。將模板搭設(shè)在網(wǎng)片上，保證施工人員平穩(wěn)站立，采用鐵絲對(duì)鋼筋網(wǎng)和木板進(jìn)行固定。
5.2安全平臺(tái)的安全性能
鋼筋網(wǎng)片自重是主要施工荷載，按照φ7m標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展受力計(jì)算，在預(yù)埋鋼筋底部懸掛鋼絲繩，彎矩較小，并不會(huì)影響預(yù)埋鋼筋，因此主要驗(yàn)算鋼絲繩。（1）荷載參數(shù)。第一，平臺(tái)自重是恒荷載，設(shè)計(jì)值g為8.3kN×恒荷載分項(xiàng)系數(shù)1.2=9.96kN。第二，模板與施工人員荷載為活荷載，設(shè)計(jì)值q為4kN×活荷載分項(xiàng)系數(shù)1.4=5.6kN。（2）鋼絲繩的性能。鋼絲繩橫截面直徑為11mm，公稱(chēng)抗拉強(qiáng)度為1400N•mm-2，破斷拉力為63.3kN。根據(jù)[FG]=FG/K×n×α驗(yàn)算鋼絲繩的容許拉力，其中，K代表鋼絲繩安全系數(shù)，S工程取值9；FG代表鋼絲破斷拉力總和，S工程取值63.3kN；n代表鋼絲繩數(shù)量，為19；α達(dá)標(biāo)鋼絲繩荷載不均勻系數(shù)，選擇0.85。最終確定[FG]為113.0kN，超出恒荷載與活荷載總和，因此，該平臺(tái)的鋼絲繩符合受力標(biāo)準(zhǔn)。
6結(jié)束語(yǔ)
當(dāng)前，不排水沉井施工技術(shù)在市政工程項(xiàng)目中得到應(yīng)用，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)非常突出，能夠從根本上提高施工質(zhì)量。因此相關(guān)單位要重視該技術(shù)，積極開(kāi)展技術(shù)分析與研究工作，明確其適用范圍，同時(shí)分析施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，并制訂針對(duì)性策略，以提高施工質(zhì)量。
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作者：張良 單位：福建海峽環(huán)保集團(tuán)股份有限公司
