廣東某污水泵站沉井設(shè)計(jì)廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究院張吉波510000摘要:隨著我國的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人口的增長，越來越多的污水收集、處理設(shè)施正在興建。由于城市用地的緊缺，某些污水泵站的建造只能采用少占地,對(duì)交通影響小的施工工藝一沉井。 本文對(duì)泵站沉井設(shè)計(jì)作了簡要介紹,在含水豐富的粗砂土層沉井周圍使用了水泥攪拌樁止水，取得了不錯(cuò)的工程效果。關(guān)鍵詞:沉井;泵站;水泥攪拌樁Abstract: Along with our country's social and economic development,population growth, sewage collection, treatment facilities, more and more isbeing built. Because the city land shortage, some sewage pumping station canonly be built using less land, construction technology of small impact on traffic- Open caisson. This paper gives a brief introduction to the pumping stationcaisson design, in the surrounding water rich sand soil using cement mixingpile sinking, and achieved good effect of engineering.Key words: open caisson; pumping station; cement mixing pile中圖分類號(hào): TU992. 25文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào):沉井是修筑深基礎(chǔ)和地下構(gòu)筑物的一種施工工藝。施工時(shí)先在地面或基坑內(nèi)制作開口的鋼筋混凝土井身，待其達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，在井身內(nèi)部分層挖土運(yùn)出，隨著挖士和土面的降低，沉井井身藉其自重或在其他措施協(xié)助下克服與土壁間的摩阻力和刃腳反力，不斷下沉，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高就位，然后進(jìn)行封底。沉井施工工藝的優(yōu)點(diǎn)是:可在場地狹窄情況~下施工較深(可達(dá)50余米)的地下工程，且對(duì)周圍環(huán)境影響較小;可在地質(zhì)、水文條件復(fù)雜地區(qū)施工;中國煤化工設(shè)HCNMH G備;與大開挖相比，可減少挖、運(yùn)和回填的土方量。其缺點(diǎn)是施工工序較多;技術(shù)要求高、質(zhì)量控制難。在給排水工程中，沉井被廣泛的運(yùn)用在埋深較大的取水泵站和排水泵站中。1、工程概況該工程為污水整治工程配套提升泵站，根據(jù)使用要求，沉井被分為兩大格，因?yàn)榭缍容^大，在中間設(shè)置鋼管對(duì)撐。下沉到位后再進(jìn)行二次混凝土澆注。沉井頂面高出地面0.3m。最高地下水位使用階段位于地面下2.50m,施工階段位于地面下1.00m。沉井制作高度6.05m+2.8m,采用兩次制作，--次下沉。第--節(jié)的制作高度為6.05mo本工程上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。2、地質(zhì)情況地質(zhì)條件如表1-1所示，地下水位較高，并且沉井主要位于中粗砂層，施工采用不排水法一次下沉。土層示意圖:4.500.雜填土中粗砂地下水中粗石-3.550中國煤化工-5.550_MHCNMH G表1 (根據(jù)地勘資料)土層標(biāo)高(相對(duì)標(biāo)高)土層，土層厚度0. 00^ ~-1.50雜填土1. 50m .-1.50^ -11.80中粗砂10.30m-11.80^ -16.90粉質(zhì)粘土5. 10m表2單位摩阻承載力綜重度粘聚力內(nèi)摩擦角力合建議值8CφfyRkN/m3kPa1710018-202402(2724252503、 計(jì)算過程__Cc76503350沉井計(jì)算簡圖如上圖所示，沉井施工順序?yàn)?先開挖基坑至4.5m (絕對(duì)標(biāo)高)處，再開始制作沉井，沉井分兩次制作，制作完畢再一.次下沉至設(shè)計(jì)-5.55m絕對(duì)標(biāo)高處。(1)使用階段抗浮驗(yàn)算沉井自重: Gk=14573kN①施工階段地下水位取1m(絕對(duì)高程),.中國煤化工HCNMH GFew.=9120kN，沉井抗浮系數(shù): kw=Gx/F.k=14573/9120=1. 6>1.0②使用階段地下水位取3.5m(絕對(duì)高程)，水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值:Frw.k=12601kN，沉井抗浮系數(shù): k,w=Gn/Fr.=14573/12601=1. 16>1.0(2) 下沉驗(yàn)算①多層土的加權(quán)平均單位摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值:沉井從中砂層開始下沉: fa=20kPa②沉井外壁為階梯式,根據(jù)沉井規(guī)程,取臺(tái)階以上摩阻力為0. 5f,井壁摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為: Fn=6338kN③下沉過程中水對(duì)沉井的浮力標(biāo)準(zhǔn)值:施工中，內(nèi)外水差為0，F(xiàn)w.z=3633kN④沉井下沉系數(shù)計(jì)算k。=:Gre-Fme =0.96<1.05，不滿足要求。考慮加載650kN,此時(shí)下沉系數(shù)為k。=Gk-Fwiw*k=1.06>1.05， 滿足要求。F(3)下沉前井壁豎向彎曲計(jì)算(采用每邊2個(gè)支點(diǎn))支座彎矩: M支=274kN.m;跨中彎矩: M =1220kN*mLo=10. 75/8. 85<2,按照深梁進(jìn)行設(shè)計(jì)，構(gòu)造配筋即可。(4)刃腳計(jì)算沉井在施工中,刃腳受水壓力、土壓力、自重、側(cè)摩阻力、刃腳下土反力等外力作用，可能產(chǎn)生向內(nèi)或向外撓曲彎矩。一般情況下，當(dāng)沉井剛下沉?xí)r，刃腳向外撓曲彎矩為最大,而當(dāng)沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí),刃腳可能產(chǎn)生最大向內(nèi)撓曲彎矩。沿井周邊取1m寬計(jì)算,刃腳產(chǎn)生最大向內(nèi)撓曲彎矩為28. 7kN. m。根據(jù)現(xiàn)行中國煤化工現(xiàn)范YHCNM HG(GB50010- 2010)》進(jìn)行配筋計(jì)算,選用φ 25@200 (As =2534mm2)。(5)井壁計(jì)算當(dāng)沉井下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高,且刃腳下土已掏空時(shí),作用于井壁上的水平內(nèi)力為最大，按照前述刃腳向內(nèi)撓曲計(jì)算方式計(jì)算井壁上水、土壓力,將沉井井壁視為水平框架，計(jì)算井壁各分段的內(nèi)力及水平鋼筋。以刃腳頂面以上1. 5t=1. 5*600=900的井壁進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算。井壁所受荷載為:P’=PA’=55. 2kN,刃腳所受的水平荷載:P=49.3kN。因a f>1.0,水平框架的水平荷載不作修正。井壁所受的總荷載為P1=P1’+P=104. 5kN計(jì)算得:支座彎矩: M,=509. 6kN●m，跨中彎矩:Mi=254. 8kN. m;根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范(GB50010-2010)》進(jìn)行配筋計(jì)算，選用φ 25@ 100。(6)施工完使用階段結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析:沉井使用階段內(nèi)力分析及其相應(yīng)配筋由其使用功能的不同而不同,本二工程沉井用作污水提升泵房地下結(jié)構(gòu),使用時(shí)井內(nèi)充水,故刃腳、井壁及底板受力均比施工時(shí)有利，需驗(yàn)算上部結(jié)構(gòu)施工完后的地基承載力,經(jīng)驗(yàn)算地基承載力滿足設(shè)計(jì)要求。4、本 工程遇到的問題本工程所在位置一邊是河(沉井邊離河道擋墻內(nèi)邊線10m)，另外一-邊是城市道路(沉井邊離道路另- -側(cè)的房屋約15 ~20m,房屋為6~7層鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))。沉井主要位于中粗砂層，下 沉過程中有可能導(dǎo)致流砂損壞道路，并且引起道路另一側(cè)的房屋產(chǎn)生裂縫或者塌陷,因中國煤化工此必須采取措施保證下沉過程中地下土層不發(fā)!MHCNMH G塌陷的事故。在沉井四周2~3m處布置水泥攪拌樁。水泥攪拌樁止水帷幕樁徑500mm,樁與樁密扣連接,樁中心間距350mm,水泥摻入量不少于60kg/m,并摻入促進(jìn)劑。水泥標(biāo)號(hào)為42.5普通硅酸鹽水泥。28天水泥土單軸無側(cè)限抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值為1.0MPa。根據(jù)地勘資料,樁穿越中粗砂層后，入粉質(zhì)粘土1m。水泥攪拌樁在現(xiàn)地面施工，待水泥土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后,方能對(duì)沉井進(jìn)行下沉工作。5、 總結(jié)在本工程中，由于地理環(huán)境和泵站所在場地的限制，選擇沉井作為地下工程的結(jié)構(gòu)型式，不僅避免了大開挖、基坑支護(hù)等繁瑣的施工工序，而且保證了周邊道路、房屋、河道的安全，節(jié)約了施工時(shí)間。由于施工了水泥攪拌樁止水帷幕，在施工階段及施工完后投入使用一年多，道路路面和道路旁房屋沒有發(fā)現(xiàn)明顯裂縫。因此在含水豐富的粗砂土層施工沉井時(shí)，可以先施工水泥攪拌樁止水帷幕，防止井內(nèi)外水位有差異導(dǎo)致流砂有很好的效果。參考文獻(xiàn):[1]給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程(CECS137: 2002)， 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002[2]葛春暉，鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)施工手冊(cè)，中國建筑工業(yè)出版社，2004[3]李曉春，沉井結(jié)構(gòu)在泵站設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，科技資訊，2010， 03中國煤化工MHCNMH G