1、工程概況及特點(diǎn)

　　某污水處理廠(chǎng)粗格柵及進(jìn)水泵房采用現澆鋼筋混凝土結構、沉井法施工。

　　進(jìn)水泵房、粗格柵平面均為矩形，兩者組合形成平面“T”形。進(jìn)水泵房鋼筋砼結構外部平面尺寸為13.9×7.4m，內有六道梁；粗格柵鋼筋砼結構外部平面尺寸為13.25×8.8m，內有兩道隔墻，隔墻厚0.4m.沉井在刃腳位置被梁和隔墻分成六格。沉井刃腳處寬1.2m，刃腳底寬0.4m，高1.6m；井壁厚0.7m；沉井高12.63m.根據設計及以往施工經(jīng)驗，沉井施工擬分兩次澆筑、兩次下沉；沉井采用不排水法下沉。

　　該沉井基礎施工具有以下特點(diǎn)：

　�。�1）混凝土一次性澆筑高度高（每節高約6.5m），即重心高，穩定性差；

　�。�2）僅靠第一節下沉后形成的支撐力不能滿(mǎn)足第二節制作時(shí)的穩定要求；

　�。�3）形狀特殊，為“T”形，重心與形心不重合，增加了沉井基礎施工難度。

　　2、地質(zhì)情況

　　擬建場(chǎng)區原為水田，淤積著(zhù)大量的淤泥，已提前予以挖除。該工程的地質(zhì)勘察報告顯示，沉井設計刃腳底標高-3.35m位于5-1含圓礫細砂層。

　　3、沉井基礎設計及施工

　　3.1 沉井第一節自重

　　經(jīng)計算，沉井第一節自重G1=8759kN；

　　即沿刃腳每延米沉井重q1=8759kN/70.7m=124kN/m；

　　考慮施工荷載，取沿刃腳每延米沉井重Q1=1.15q1=124×1.15=143kN/m.

　　3.2 沉井基槽開(kāi)挖

　　為了減少沉井立模支架的高度、下沉深度和便于施工，淤泥挖除后再開(kāi)挖深約0.7米的基槽（基礎座落于2-1層），以方便墊層基礎施工，開(kāi)挖邊坡1：1，四周設排水溝，通過(guò)水泵排水，保證施工需要。

　　3.3 砂墊層厚度計算及鋪設

　　根據砂墊層允許承載力的計算公式：

　　[P]=[σ]×（1+2Htgφ）-γH

　　其中：[σ]—地基承載力，現基礎位于2-1層，取[σ]=100kPa；

　　φ —砂墊層擴散角，取φ=40°；

　　γ —粗砂容重，取γ=16.5kN/m3；

　　H —粗砂墊層厚度；

　　[P]—砂墊層允許承載力，取設計值[P]=160 kPa.

　　經(jīng)計算，H=0.4m.

　　考慮砂墊層采用小型平板式振動(dòng)機械壓實(shí)，其壓實(shí)系數取0.96，故取砂墊層設計厚度H=0.5m.基坑排水后，在井壁外2m范圍內整個(gè)基槽鋪設中粗砂墊層，

　　3.4 承墊木間距計算

　　承墊木采用標準枕木，標準枕木截面尺寸25cm×16cm，長(cháng)度2.5m.

　　每延米所需枕木數：

　　n=Q1/（F×[P]）

　　其中： Q1—每延米沉井重143kN/m；

　　F—枕木接觸面積，標準枕木F=2.5×0.22=0.55m2；

　　[P]—砂墊層允許承載力，取設計值[P]=160kPa.

　　計算得n=1.63，所以承墊木間距1/1.63=0.61m，取設計承墊木間距0.5m.

　　在砂墊層上的沉井墻壁轉角處分別設八組定位支架，定位支架為每五根枕木密排；再沿刃腳軸線(xiàn)的垂直方向，鋪設枕木，枕木中心間距50cm.枕木鋪設要求平整，其高差不宜大于10mm，以利受力均勻。

　　枕木間的間隙用中粗砂找平、平板振搗器振平、密實(shí)，中粗砂鋪設寬度、位置同枕木長(cháng)度。然后沿刃腳底面位置再澆筑5cm厚C10素混凝土（其下先設置一層寬50cm的塑料薄膜，以與枕木隔離），素混凝土基礎的水平投影面控制在刃腳兩側模板范圍內，寬度同刃腳底面寬，為40cm，作為沉井澆筑前的基礎。

　　4、第二節沉井混凝土澆筑時(shí)的穩定性驗算及技術(shù)處理

　　第一節沉井下沉到標高（露出地面50cm）時(shí)，澆筑第二節沉井的穩定性計算如下：

　　4.1 第二節沉井自重及總重

　　第二節沉井自重G2‘=8216kN，考慮施工荷載取G2=1.15G2=9448kN.即第一節和第二節沉井總重ΣG=8759+9448=18207kN.

　　4.2 由于采用不排水法下沉，此時(shí)井內（地下）水位在第一節沉井下50cm（即5.5m標高）位置，浮力F=rWV=10×337.4=3374KN

　　其中水的重度rW=10KN/m3，水位5.5m標高下鋼筋砼沉井體積V=337.4m³

　　4.3 外露50cm時(shí)，井周摩阻力T1=S×fk =380×17=6460kN

　　其中井周與土接觸面積S=380m²；fk為井周摩阻系數，取fk=17kPa.

　　4.4 刃腳踏面阻力及橫隔梁下阻力

　　T2= ΣS×[σ]=（70.7×0.7+6.4×0.4）×120=6553kN

　　其中刃腳踏面積、橫隔梁踏面積之和ΣS為（70.7×0.7）m²+（6.4×0.4）m²，土基承載力在4-2砂質(zhì)粉土層，取[σ]=120 kPa.

　　4.5 總向上的力為 ΣT=F+ T1+ T2=3374+6460+6553=16387kN

　　4.6 總向下的力（自重和施工荷載）為ΣG =18207kN

　　4.7 穩定系數kst，s=ΣG/ΣT=18207/16387 =1.11≥1.05，由于穩定系數較大，可能產(chǎn)生自沉，需進(jìn)行止沉處理。

　　4.8 防止自沉的處理措施

　　在以往干沉法（即排水法）施工中，通常采用加設“帽沿”或在井外壁換填塘渣的方法，來(lái)增加側壁摩阻力。本次施工在保持井內水位高度維持在與基槽水平（此時(shí)浮力最大）的同時(shí)，將在井內回填材料，來(lái)增加側壁的摩阻力。

　　由于采用的是不排水法下沉，井內土體通過(guò)沖水已稀釋成泥漿，再用泥漿泵排至沉淀池，顯然沉淀池的沉淀物不可以作為回填材料。而根據地質(zhì)報告，在廠(chǎng)區內4.5m深度范圍內土質(zhì)為耕植土、粉質(zhì)粘土、粘質(zhì)粉土混砂，若取土回填在井內，無(wú)疑將會(huì )被稀釋成泥漿，并且小顆粒材料的摩阻系數相對較��；若改用塘渣，塘渣粒徑太大，無(wú)法采用不排水法用泥漿泵排出；最后確定采用中粗砂作為回填材料，來(lái)增加對側壁的摩阻力。

　　已知井內周長(cháng)167.2m，中粗砂對側壁的摩阻系數fk砂=20kPa.取回填中粗砂高為1.6m，即所增加對側壁的摩阻力Δf=167.2×20×1.6=5350kN

　　ΣT=ΣT+Δf=16387+5350=21737kN

　　下沉穩定系數kst，s=ΣG/ΣT‘=18207/21737=0.84，滿(mǎn)足《給水排水鋼筋混凝土沉井結構設計規程》CECS137：2002的穩定系數0.8~0.9的要求。

　　回填中粗砂在第二節沉井制作前進(jìn)行，以方便材料的運輸和施工，由于中粗砂是在水下，可用插入式振搗器振搗密實(shí)。之后再進(jìn)行鋼筋、模板安裝，有足夠的自密實(shí)時(shí)間。

　　5、超沉驗算

　　G總= G1+ G2=8759+8216=16975kN

　　沉到位刃腳踏面處于5-1層，fk=135kPa.

　　經(jīng)計算，不會(huì )產(chǎn)生超沉。

　　6、抗浮計算

　　在水下混凝土澆筑后，底板施工前，按照7.0m標高水位計算，刃腳底標高-3.35m.

　　水深h=7-（-3.35）=10.35m

　　在水中的體積V=2271m³

　　浮力F浮=10×2271=22710kN

　　沉井自重G總= G1+ G2=8759+8216=16975kN

　　側壁所受的摩阻力T阻=69.1×9.35×17=10983kN，其中周長(cháng)S=69.1m，沉井埋深h=9.35m，土對側壁的摩阻系數fk=17kPa.

　　向下的力T總=16975+10983=27958kN

　　抗浮系數K=27958 KN/22710KN =1.23＞KfW=1.0，滿(mǎn)足《給水排水鋼筋混凝土沉井結構設計規程》CECS137：2002的抗浮要求。

　　7、結束語(yǔ)

　　根據以上的計算設計，在實(shí)際施工中予以了實(shí)踐，并作了觀(guān)測監控。

　　第一節混凝土澆筑完成，基礎沉降值最大為8mm，不均勻沉降最大為5mm；第二節混凝土澆筑完成，基礎沉降值最大為10mm，不均勻沉降最大為4mm；觀(guān)測結果驗證了基礎及下沉穩定性設計、驗算的正確性。

　　封底混凝土灌筑完成14天后，把井內水打干，對封底混凝土檢查，未發(fā)現滲漏現象；同時(shí)我們對沉井作了軸線(xiàn)、標高復測，與設計相比，軸線(xiàn)偏差為橫向10mm、縱向18mm，標高最大偏差為8mm，相鄰觀(guān)測點(diǎn)不均勻高差為4mm，均很好的滿(mǎn)足了設計和施工質(zhì)量標準要求。

　　參考文獻：

　　1、《給水排水鋼筋混凝土沉井結構設計規程》CECS137：2002

　　2、《鋼筋混凝土沉井結構設計施工手冊》 中國建筑工業(yè)出版社 葛春輝主編