市政工程中沉井的构造及其施工工艺分析

(福建省建园景观工程有限公司ꎬ福建　泉州　３６２０００)

摘　要:由于沉井结构具有较高的刚度和较大深度ꎬ整体性良好ꎬ因此ꎬ也被广泛运用在各种不同类型的市政工程中ꎮ而在此类市政工程中ꎬ沉井的构造及施工工艺则是影响整体施工质量水平的关键所在ꎬ因此ꎬ本文将以某市政结构顶管工程为例ꎬ重点探究市政工程中沉井的构造及其施工工艺ꎬ极限承载力ꎮ２􀆰２　沉井刃脚

刃脚作为沉井的重要组成部分之一ꎬ一般位于井壁最下方ꎬ主要负责为沉井提供所需的水平支撑ꎮ根据国家相关规定要求ꎬ沉井刃脚踏面宽度需要控制在１５~６０ｃｍꎬ但根据具肖　蕾

以期能够为相关研究人员提供必要理论参考ꎮ关键词:市井工程ꎻ沉井构造ꎻ施工工艺中图分类号:ＴＵ７５３􀆰６４

文献标志码:Ｂ

文章编号:１６７２－４０１１(２０１９)１２－０１３９－０２

１　ＤＯＩ:工程概况

１０􀆰３９６９/ｊ􀆰ｉｓｓｎ􀆰１６７２－４０１１􀆰２０１９􀆰１２􀆰０６７

在研究市政工程沉井的构造及施工工艺过程中ꎬ选择以本地区的市政污水工程ꎬ在该地下管线工程中ꎬ工程施工地周围为居民区ꎬ因此对于工程整体施工要求相对较高ꎮ据相关材料显示ꎬ该市政工程中使用管径为１３５０ｍｍ的不锈钢污水管ꎬ其总长度与坡度值分别为２５０ｍ与１􀆰５％ꎬ由于施工段的污水管需将上下游污水管进行有效连接ꎬ因此根据相关４００施工要求ｍｍ的污水管管径ꎬ施工人员需在检查井指定位置处ꎮ而在采用沉井结构时ꎬ预留出大约为沉井结构在刚度、深度及整体性等方面均具有一定的优势ꎬ虽然考虑到ꎬ

但其也极易出现沉井壁厚与结构内力过大等情况ꎬ反而对市政工程的顺利施工建设造成不利影响ꎮ为此ꎬ需要相关工作人员重点加强对沉井构造设计与施工工艺的严格管控ꎮ２　市政工程中的沉井基本构造其设计要点

２􀆰１　沉井壁厚

在该市政工程中ꎬ主要借助沉井的自重达到下沉目的ꎮ一旦沉井井壁过薄ꎬ则势必会导致沉井无法利用自身重量实现下沉ꎬ反之过厚的沉井井壁将会在无形中增加工程成本ꎬ并造成资源浪费ꎮ而在实际设计沉井壁厚时ꎬ要求保障沉井下沉稳定系数在０􀆰８~０􀆰９ꎬ假如沉井结构存在高水位的情况ꎬ则要求井体抗浮系数不应小于１

[１]

中ꎬ设计人员通过严格依照工程实际与国家相关规定要求ꎮ在该市政工程当

ꎬ最终选用圆形沉井ꎬ将沉井井壁厚度设计为０􀆰９ｍꎬ将其深度与中心直径设计为２１ｍ与２９ｍꎮ后期工作人员通过利用相关计算公式ꎬ计算出沉井下沉系数及下沉稳定系数ꎬ在与国家规定标准值进行相互比较下ꎬ可知采用０􀆰９ｍ厚的沉井可达到自重下沉的效果ꎮ公式如下:

ＫＫｓｔ＝(Ｇｌｋ－Ｆｆｗꎬｋ)÷Ｆｆｋ

式中ꎬ沉井下沉及其稳定系数分别用ｓｔꎬｓ＝(Ｇｌｋ－Ｆｆｗꎬｋ)÷(Ｆｆｋ＋ＲＫｂ)

示ꎻ沉井结构自重用Ｇｌｋ进行表示ꎻＦｓｔ、和Ｒｆｗꎬｋ为沉井浮托力Ｋｓｔꎬｓ进行表

ꎻＦｆｋ

ｂ分别为沉井与井壁摩擦阻力标准值及刃脚下地基土总

收稿日期:２０１９－０９－２６

作者简介:肖蕾(１９７９－)ꎬ女ꎬ湖北武汉人ꎬ本科ꎬ高级工程师ꎬ主要从事市政园林设计、市政工程设计及管理工作ꎮ

体地面软硬强度ꎬ可在该标准上对沉井刃脚踏面宽度进行适当调整ꎮ从侧面位置看ꎬ刃脚踏面类似一个直角梯形ꎮ而在对沉井刃脚踏面标高进行设计时ꎬ则需要相关工作人员立足沉井抗冲刷强度值ꎬ参照相应的沉井结构尺寸要求ꎬ在不改变沉井自身抗滑移与倾覆能力的前提下ꎬ对沉井刃脚踏面标高进行科学预估ꎬ并预留出一定误差值ꎬ以便后续在沉井施工过程中ꎬ施工人员可立足工程实际对其进行机动调整ꎮ在该市政工程中ꎬ选用了圆形结构的沉井ꎬ工作人员将其刃脚踏面宽度设定为４５ｃｍꎬ将其标高与内侧倾角分别设定为１４０２􀆰ｃｍ３　和沉井框架

４７°ꎬ确保沉井各项性能符合国家规定要求ꎮ

沉井框架是构成一个完整沉井结构的另一大重要部分ꎬ通常情况下较为常见的沉井框架主要有横向与竖向两种形式ꎬ但由于该市政工程属于顶管工程ꎬ且工程施工地与居民区距离较近ꎬ施工区域地下水系相对发达ꎬ因此ꎬ为有效提高沉井刚度ꎬ使其能够更好地应用在该市政污水工程中ꎮ工作人员最终选择利用横梁与壁柱相结合的沉井框架结构ꎬ在有效缩小沉井底板计算跨度ꎬ使其具有较高刚度值的同时ꎬ也能够将隔墙对沉井施工操作的影响降至最小ꎮ２􀆰４　隔墙底板

隔墙与底板是沉井结构中的两大重要构造ꎬ前者主要位于沉井内部ꎬ工作人员在结合工程实际ꎬ并认真遵循国家相关标准要求下ꎬ在沉井内部指定位置合理设置多道隔墙ꎬ可以使得井壁跨度得到显著缩小ꎬ在有效保障沉井刚度之余ꎬ最大程度地避免出现沉井形变问题ꎬ以此达到延长沉井使用寿命的效果ꎮ在该市政工程的沉井中ꎬ采用了钢筋混凝土结构的沉井底板ꎬ同时按照规定要求将防水灯设置在沉井底板的相应位置处ꎬ使得该市政工程能够获得理想的沉井应用效果ꎮ图１为的沉井结构示意图ꎮ

图１　沉井构造示意图

３　市政工程中的沉井关键施工工艺分析

３􀆰１　沉井制作

在市政工程沉井施工中的沉井制作施工工艺中ꎬ首先要

􀅰１３９􀅰

求相关工作人员认真依照施工设计图纸ꎬ进行精准放线ꎬ在此基础上利用专业的检测仪器设备准确测定水位线ꎬ在水位线５０ｃｍ左右的位置处挖出沉井附近的土方ꎬ并对其进行表面整平ꎬ将残留其上的浮土、灰尘等清除干净ꎮ此后需施工人员以轴线控制桩为基准ꎬ参照施工图纸合理设定轴线ꎬ准确放出周边墙壁位置[２]ꎮ同时将规定位置线内的土方全部挖出ꎬ使得刃脚周围可以呈现出角度为４５°、结构形状为内浅外深的沟槽ꎮ同样需要施工人员在土方挖出之后对其进行相应的整平、压实与清理ꎮ此时施工人员需要将事前准备好的水泥砂浆均匀涂抹于沟槽斜面上ꎬ其涂抹厚度应为３~４ｃｍꎮ在制作井壁时ꎬ施工人员需在钢筋骨架一侧位置上设置临时支撑ꎬ并在模板支撑前完成钢管架子的搭设ꎬ使得模板土标高进行相应调整以达到纠偏的目的[３]ꎮ特别是在沉井下沉与标高相接近时ꎬ施工人员可将砖墩分别垫在四角位置处ꎬ令沉井压于砖墩上ꎬ从而有效增强沉井下沉稳定性ꎮ

得以牢固固定ꎮ而在完成所有沉井井壁制作之后按相关规定要求ꎬ依次将临时模板规范拆除ꎮ本工程在沉井混凝土浇筑施工中ꎬ运用分层转圈浇筑法ꎬ将浇筑间隔控制在５０ｃｍꎬ当浇筑高度达到３ｍ时即可停止浇筑ꎮ此时下沉程度应至少比水位线高５０ｃｍꎬ鉴于在该市政工程中ꎬ沉井结构内设置了多道隔墙ꎬ因此ꎬ为有效提高施工效率ꎬ施工人员选择同时３􀆰浇筑沉井各墙面２　下沉准备

ꎬ从而顺利完成整体沉井制作ꎮ

在尚未进行该市政工程的沉井下沉施工时ꎬ施工人员首先立足工程实际ꎬ在指定位置处分别挖设了容量为１００ｍ３的贮水池与排污池ꎬ并在完成所有临时模板、脚手架等拆除施工后ꎬ将井内残存的各种杂物彻底清理干净ꎮ随后彻底密封进出水口的门洞ꎬ在确定好排放水源、电源、泥浆池和回水排放口的最佳位置后ꎬ施工人员需要按规定要求规范完成泥浆泵的组装ꎬ并使用汽车吊吊入井内ꎮ此外ꎬ对于部分沉井面积较小的市政工程ꎬ施工人员可直接选择使用专业的卷扬机完成运土操作ꎬ反之则需要使用相关大型施工机具进行运土ꎮ在统筹规划下ꎬ本工程中施工人员在进行沉井墙壁混凝土洒水养护的同时ꎬ搭设土架子ꎬ并确保架子和沉井外壁之间留有一定安全间距ꎬ以便可以将外侧土壤下沉影响降至最小ꎬ保障沉井具有良好的施工效果ꎮ此后施工人员需要全面检测沉井结构强度ꎬ精准获取混凝土强度、抗渗等级等关键参数ꎬ而后在保障沉井内外侧干净清洁的基础上ꎬ将钢筋预埋至沉井墙壁与底板的相应位置上ꎮ并直接利用施工区域３􀆰内的市政物３　沉井下沉

ꎬ将其作为参考科学设置水平控制线即可ꎮ

在该市政工程沉井中施工人员经过综合考量选择使用专门的泥浆泵进行排水下沉施工ꎮ在施工过程中ꎬ施工人员首先需要在沉井位置进行取土ꎬ由此形成深度至少高于沉井刃脚标高１００ｃｍ至１５０ｃｍ的锅底ꎮ随后从锅底中间逐渐向四周扩大ꎬ使得沉井可以利用自重完成下沉ꎮ但在取土时要求施工人员保障取土的对称性ꎬ这主要是一旦某一侧取土过多ꎬ则容易导致沉井自重偏向一边ꎬ进而直接影响沉井下沉的均匀性ꎮ图２为沉井下沉中的取土施工ꎮ

为避免出现沉井下沉偏离的情况ꎬ施工人员通过在沉井外壁弹周围水平线ꎬ并将井筒内部均匀分成８等分ꎬ依次清晰标注出相应的垂直轴线ꎬ在每一个垂直轴线上吊有一个线坠ꎬ线坠和下部标板相对准ꎮ施工人员每隔２小时进行一次沉井下沉观测ｃｍꎬ或标高差达到ꎬ一旦发现垂直线与标准垂线的偏离值超过１０ｃｍꎬ则需施工人员根据实际情况ꎬ对挖

５􀅰１４０􀅰

图２　沉井下沉中的取土操作示意图

３􀆰４　沉井封底

当沉井下沉至设计标高且经过一段时间的观测后ꎬ沉井的累计下沉量始终控制在１ｃｍ时ꎬ施工人员则应当立即进行沉井干封底施工ꎮ此时ꎬ施工人员首先需要清除刃脚位置处新旧混凝土接触面的渣土ꎬ同时适当修整井底从而构成一个完整的锅底ꎮ随后按照由刃脚逐渐向中心的顺序挖设新排水沟ꎬ并将卵石填铺于排水沟内形成一个滤水盲沟ꎮ在其位置处设置２个或３个连接着盲沟的集水井ꎬ使得井底地下水能够统一汇聚在集水井中ꎬ便于施工人员统一利用潜水泵将其完全排出ꎬ要求井底地下水位始终需要比基底面至少低５０ｃｍꎮ将厚度为１􀆰５ｃｍ的卵石均匀铺设于封底ꎬ并在其上浇筑一层混凝土垫层ꎬ待其设计强度至少达到５０％后ꎬ将卷材防水层铺设在垫层上ꎬ同时用钢筋将其牢固绑扎ꎬ钢筋的两端需要分别伸至沉井刃脚中ꎬ此时施工人员按规定操作规范完成底板混凝土的浇筑、垫实捣平即可ꎮ图３为沉井混凝土封底现场图ꎮ

图３　沉井混凝土封底施工现场图

４　结束语

综上所述ꎬ在市政工程的沉井设计施工中ꎬ相关工作人员需要切实根据工程实际ꎬ并认真参照国家相关标准要求ꎬ对沉井结构进行合理设计ꎮ同时对沉井制作、下沉与封底等各项关键施工工艺进行严格把控ꎬ由此顺利完成市政工程沉井施工ꎬ确保工程具有较高的质量水平ꎮ

[ＩＤ:００８８６１]

参考文献:

[１]　王玉东工大学.ꎬ２０１７.

粗格珊及污水泵房沉井施工设计[Ｄ].淮南:安徽理[２]　叶庆旱都:西南交通大学.高流速深水大型沉井施工及配套技术研究ꎬ２０１５.[Ｄ].成[３]　胡兮汽运ꎬꎬ２０１３ꎬ２９(３):１８９李贺才.根式沉井基础新工艺施工控制措施－１９３.[Ｊ].公路与