大型污水厂提升泵站沉井施工监理控制要点 泵站沉井施工

来源:网页设计 发布时间:2019-05-15 04:01:48 点击:

  摘要:大型污水处理厂中的提升泵房具有面积不大、深度深的特点,非常适合采用沉井法施工。在不同的地质情况下,选用合理的沉井施工工艺、工法尤其重要。其中,沉井制作方案的选择、降水方案的选择、下沉安全系数的计算、刃脚支设、沉井封底施工、下沉过程控制等,都是监理控制的重点。
  关键词:沉井;沉井施工工艺;下沉安全系数;下沉过程控制;沉井封底
  中图分类号:TU9文献标识码:A文章编号:
  
  1 项目工程概况与地质概况
  某大型污水处理厂设计污水处理能力7.5万m3/d,其中提升泵房土建规模10万m3/d,设备安装7.5万m3/d,泵房沉井为钢筋混凝土圆形构筑物,内壁直径15.6m,外壁直径16.2m,壁厚0.60m,井筒内面积约191m2。沉井总高度为14.60m,其顶面标高比泵站室外地坪的标高高出0.60m,沉井的埋置深度为14m。沉井底部的构造要求为:200mm厚道碴垫层 +100mm厚C10素混凝土垫层 + 800mm厚C30底板混凝土。沉井结构混凝土等级C30,井壁及底板混凝土抗渗等级均为S6。
  沉井施工场地的地貌单一,属漫滩地形,地形较平坦,无暗浜等不良地质现象。工勘资料显示上部土层0— -4m为淤泥质粘土和粉质粘土,下部为淤泥质粉质粘土,局部有砂质粉土。场内浅层地下水属潜水类型,受大气降水和地表径流补给,地下水位埋深0.8~0.9m,地下水年平均水位埋深取0.50~0.70m。
  2 沉井施工方案设计
  2.1 沉井井壁摩阻力参数
  勘察单位根据静力触探比贯入阻力Ps值、土性指标及特征,并参照有关规范要求,推荐了各层土的沉井井壁摩阻力参数如下表所示:
  
  
  
   根据地址勘探资料分析,由于砂质粉土层较厚,结构性差,透水性较强,沉井开挖时有可能造成流砂。为此,在沉井的设计和施工中应充分考虑这一影响因素,尤其在施工过程中,应采取必要的降水措施。
  2.2 沉井的主要施工方法选择
  沉井是用于深基础和地下构筑物施工的一种工艺技术,其原理是:在地面上或地坑内,先制作开口的钢筋混凝土筒身,待筒身混凝土达到一定强度后,在井内挖土使土体逐渐降低,沉井筒身依靠自重克服其与土壁之间的摩阻力,不断下沉直至设计标高,然后经就位校正后再进行封底处理。
  沉井方法有多种选择,如:排水下沉和不排水下沉;一次制作、一次下沉和分节制作、分节下沉等。根据本工程的特点和设计的具体要求,沉井的主要施工方法将采用排水下沉和干封底的工艺技术。该方法可以在干燥的条件施工,挖土方便,容易控制均衡下沉,土层中的障碍物便于发现和清除,井筒下沉时一旦发生倾斜也容易纠正,而且封底的质量也可得到保证。
  2.3 沉井施工降水方案的选择
  本工程沉井施工降水方案选择井外真空深井泵与井内明排水相结合的降水方法。与其他降水方法相比,采用该方法降水不但施工方便、降水效果好,而且能有效防止遇到砂质粉土层可能发生的流砂或管涌等不良现象发生,以此保证沉井施工的安全和顺利进行。
  2.4 沉井制作与下沉方案的选择
  本工程沉井比较高,采用两节制作、两次下沉的方法。第一节沉井高度为8m,起沉标高为-2.4m;第二节沉井高度为6.6m,在第一节沉到距自然地坪0.6m时开始施工。
  3 沉井工艺流程
  根据本工程的特点与施工方法,沉井主要工序的工艺流程安排见下图所示:
  
  
  
  
  沉井施工流程图
  4 沉井刃脚的支设
  沉井下部为刃脚,其支设方法取决于沉井的重量、施工荷载和地基承载力。常用的刃脚支设形式有垫架法、砖砌垫座和土模。
  根据本工程的具体施工条件分析,沉井的刃脚支设形式宜采用垫架法。垫架的作用是将上部沉井重量均匀传递给地基,使沉井制作过程中不会产生较大的不均匀沉降,防止刃脚和井身产生破坏性裂缝,并可使井身保持垂直。
  采用垫架法时,先在刃脚处铺设砂垫层,再在其上铺设垫木(枕木)和垫架。垫木常用150×150mm断面的方木。垫架的数量应根据第一节沉井的重量和砂垫层的容许承载力计算确定,间距一般为0.5~1.0m。垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设。垫架形式见下图示意:
  
  
  
  
  沉井刃脚支设示意图
  5 沉井下沉系数验算
  沉井下沉前,应对其在自重条件下能否下沉进行必要的验算。沉井下沉时,必须克服井壁与土间的摩阻力和地层对刃脚的反力,其比值称为下沉系数K,一般应不小于1.15~1.25。井壁与土层间的摩阻力计算,通常的方法是:假定摩阻力随土深而加大,并且在5m深时达到最大值,5m以下时保持常值。计算方法见下图所示:
  
  
  
  
  根据《建筑施工计算手册》沉井下沉系数的验算公式为:K=(Q-B)/(T+R)
  式中:K——下沉安全系数,一般应大于1.15~1.25
  Q——沉井自重及附加荷载(kN)
  B——被井壁排出的水量(kN),如采取排水下沉法时,B=0
  T——沉井与土间的摩阻力(kN),T=πD(H-2.5)•f
  D——沉井外径(m)
  H——沉井全高(m)
  f——井壁与土间的摩阻系数(KPa),由地质资料提供
  R——刃脚反力(kN),如将刃脚底部及斜面的土方挖空,
  则R=0
  本工程沉井的验算的条件为:
  沉井外径: 16.2m
  沉井全高14.6m,分二节制作、二次下沉,第一节高度8m,第二节高度6.6m
  第一节沉井的重力为15.6×3.14×0.6×8×25=5881kN
  沉井总重力为15.6×3.14×0.6×14.6×25=10727kN
  井壁摩阻系数为:取淤泥质粉质粘土层为15KPa。
  第一节沉井下沉系数验算:
  K1 = 5881/3.14×16.2×(8-2.5)×15 = 1.40
  第一节沉井的下沉系数满足安全验算要求。
  第二节沉井下沉系数验算:
  K2 = 10727/3.14×16.2×(14.6-2.5)×15 =1.16
  第二节沉井的下沉系数满足安全验算要求。
  6 沉井施工技术监理控制要点
  6.1 复核下沉系数计算。摩擦系数取软土的最大值,一般结构沉井自重力下沉系数尚可达到3.0,在淤泥之中,无滞沉问题。存在的问题是下沉深度达到要求时仍会下沉不止,故必须采取控制措施。
  6.2 沉井制作浇筑过程中,加强对浇筑沉井的倾斜程度观测,及时提供调整方案和测量数据,避免发生在制作过程中倾斜。沉井的接缝宜采用钢板止水片,确保沉井在接缝部位的强度和止水要求。井壁的孔洞在下沉之前封堵好,避免漏水,较大孔洞需预埋钢框。
  6.3 下沉过程采用排水施工方案,易于工程施工,针对本工程中局部层面可能出现的流砂,可采用暂时不排水施工方案,通过流砂层面后再排水施工。在沉井通过局部流砂层和软土层时,采用先从刃脚部位挖起,每层不超过30cm。本工程的淤泥质粘土,可以采用排水和不排水相结合的方法进行。
  6.4 沉井下沉速度控制
  沉井下沉速度控制也是一个重要方面,一般来讲对沉井下沉速度没有严格的限制,需根据施工经验和沉井下沉的具体情况而定,本工程施工中主要按以下原则进行:
  6.4.1 在沉井刃脚高差不大时(在水平间距的0.5%以内),沉井的下沉速度越快越好;
  6.4.2 沉井下沉速度均匀为宜;
  6.4.3 沉井在粉砂土等易引起涌砂的土层中下沉时,应加快下沉速度。

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