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污水泵站沉井施工的技术优化与控制研究

发表时间：2021/6/9 来源：《基层建设》2021年第6期作者：黄祖波

[导读] 摘要：现阶段，社会在不断的发展，我国对环境方面的保护也得到高度的重视，当前，污水泵站已经成为城市建设不可或缺的部分。

        身份证号码：44040219850909xxxx 广东省惠州市 516008
        摘要：现阶段，社会在不断的发展，我国对环境方面的保护也得到高度的重视，当前，污水泵站已经成为城市建设不可或缺的部分。在泵站的建设中，必须通过相关的技术，有效提升污水泵站的建设效率，与此同时，还要对污水泵站的建设质量进行保证，所以，对污水泵站施工技术进行优化与控制是关键。基于此，文章对污水泵站的施工技术进行了分析，并对其进行优化与控制，推进污水泵站的进一步发展。
        关键词：污水泵站；沉井施工；技术优化；控制
        引言
        如今，沉井施工技术已经在我国污水泵站的建设中得到广泛的应用。沉井技术通常是指在拟施工地表面预制建造沉井，并利用排水下沉或不排水下沉，然后进行水下封底。近年来，我国污水泵站的建设中经常应用沉井技术，采用井式结构，不仅能够有效解决施工场地的问题，还能够有效提高施工的效率与安全。
        1沉井施工技术的类型
        历史上最早的沉井施工是在20世纪60年代的欧洲发现的，已经发展了几十年。近年来，随着沉井施工技术研究的不断深入，大量沉井施工技术被应用到污水泵站的施工中。当前，根据沉井结构的不同，沉井可分为圆形单孔沉井、矩形单孔沉井、椭圆形双孔沉井、多边形及多孔沉井。不同沉井的施工方法各有不同。例如，对于圆形沉井的施工，此种施工的方法较为简单，不容易出现沉井中出现沉降倾斜等影响结构质量的问题，对于矩形沉井就要注重结构适应性，沉降连接适应性差，易发生倾斜，影响后期施工[1]。
        2沉井施工的技术优化与控制
        通过对污水泵站沉井施工工艺的研究，认为在施工过程中沉井浇筑和下沉环节是关键。
        2.1在沉井浇筑施工环节的优化与控制
        混凝土浇筑沉井结构是污水泵站沉井施工的重要组成部分。因此，如果要使沉井混凝土浇筑施工得到优化和控制，就必须对沉井浇筑施工进行优化[3]。
        首先是刃脚制作施工，釆用垫架法支设，先设置定位垫架，使垫架垂直井壁，然后铺设垫木时应使其顶面均在同一水平线上并用砂填充垫木间隙，以刃脚对称中心线铺设的砂浆垫层作为刃脚底模，而后先安内模绑扎钢筋后再安装外模，竖向拼装，设凸形施工缝，内外模板采用对拉螺栓固定并在螺栓中间设置止水片，保证内外模垂直平整不因浇筑砼而倾倒。
        其次是沉井混凝土浇筑施工，将沉井分成若干段，同时、对称、均匀地分层浇筑，这时砼浇筑尽量采用商品混凝土，现场用泵车排管对称浇筑的方法，以防受力不均造成地基不均匀下沉或产生沉井倾斜。水平施工缝均应设置为凸缝，浇上节砼时，接缝处应凿毛露出粗骨料，并冲洗干净再进行下节浇筑，并在浇砼前先浇一层减半石子砼。
        而后是沉井砼养护、脱模：混凝土宜覆盖草袋洒水养护、拆模后养护14天以上，保证沉井不出现裂缝。
        2.2在沉井下沉施工环节的优化与控制
        在污水泵站沉井施工中，沉井结构的优化和节点管理也是污水泵站沉井施工中的一个重要环节。为了尽可能优化沉箱的施工质量，达到既定的施工目标[5]，有必要在沉井下沉过程中加强观测，每班至少测量一次，动态观测，并在每次下沉后进行检查；发现倾斜位移，应及时采取纠正措施。为防止超沉，沉井在即将沉至设计标高之前，应停止挖土，利用下沉惯性下沉至设计标高；如出现欠沉，则要视欠沉量的大小，少量挖土助沉。沉井过程中，应始终注意观测井水位和地面基础高程的变化。
        下沉过程中由于砂的流动，使井筒外壁与土之间的摩擦力减少，或因土的耐压强度较小，会使井筒下沉速度超过挖土速度而无法控制。在流沙地区常会发生这种情况。防止方法一般多在井筒外将土夯实，增加土与井壁的摩擦力。在下沉将到设计标高时，为防止自沉，可不将刃脚处土方挖去，下沉到设计标高时立即封底。也可在刃脚处修筑单独式砼支墩或连续式砼圈梁，以增加受压面积。

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        沉不下去的原因，一是遇到障碍，二是自重过轻，应采取高效的方法进行处理。
        根据沉井下沉条件而设计的井壁厚度，往往使井筒不能有足够的自重下沉，过分增加井壁厚度也不合理。可以采取附加荷载以增加井筒下沉重量，也可以采用振动法、泥浆套或气套方法以减少摩擦阻力使之下沉。既能保护井筒又能快速提高效率的方法是泥浆套施工方法，其施工原理是井筒制作时在井壁内埋入泥浆管，或在砼中直接留设压浆通道。井筒下沉时，泥浆从刃脚台阶处的泥浆通道口向外挤出，在井壁与土之间形成泥浆套，为了防止泥浆直接喷射至土层，并使泥浆分布均匀，在泥浆管口处设置泥浆射口围圈。同时为了使井筒下沉过程中能储备一定数量的泥浆，以补充泥浆套失浆，同时预防地表土滑塌，在井壁上缘设置泥浆地表围圈。泥浆地表围圈用薄板制成，拼装后的直径略大于井筒外径。埋设时，其顶面应露出地表0.5m左右。选用的泥浆应具有较好的固壁性能。泥浆指标根据原材料的性质、水文地质条件以及施工工艺条件选定。在饱和的粉细砂层下沉时，容易造成翻砂，引起泥浆漏失，因此，泥浆的黏度及静切力都应较高。但黏度和静切力均随精置时间增加而增大，并逐渐趋近于一个稳定值。为此，在选择泥浆配合比时，先考虑相对密度与黏度两个指标，然后再考虑失水量、泥皮、静切力、胶体率、含砂率及pH值。
        当沉井在下沉时可能因刃脚遇到石头或其他障碍物而无法下沉，松散土中还可能因此产生溜方，引起井筒倾斜。可以采取小石块用刨挖方法去除，或用风镐凿碎，大石块或坚硬岩石则用炸药爆破清除。
        在沉井下沉时被障碍物搁住产生拉应力、地质条件不均匀沉降、刃脚踏面脱空，会使沉井产生环向或者纵向裂缝。环向裂缝主要是由于下沉时井筒四周土压力不均匀发生倾斜造成的，而判断井筒是否倾斜可采用井筒内放置垂球观察、电测等方法确定，或在井外采用标尺测定、水准测量等方法确定。由于挖土不均匀引起井筒轴线倾斜时，可以采用挖土方法校正，在下沉较慢的一边多用高压水枪冲土，在下沉快的一边刃脚处将土夯实或做人工垫层，使井筒恢复垂直，也可以在井筒下沉较慢的一边增加荷载也可校正井筒倾斜，如果由于地下水浮力而使加载失效，则应振动后进行校正，在井筒下沉较慢的一边安装振动器振动冲击刃脚，减少土与井壁的摩擦力，也有助于校正井筒轴线。为了防止井筒发生裂缝，除了保证必要的井筒设计强度外，施工时应使井筒达到强度要求后才能下沉。此外，也可在井筒内部安设支撑，但会增加挖运土方困难。井筒的纵向裂缝是由于在挖土方时遇到石块或其他障碍物，井筒仅支承于少数点，砼强度又较低时产生的。爆震下沉，亦可能产生裂缝。如果裂缝已经发生，必须在井筒外面挖土以减少该方向的土压力或撤除障碍物，防止裂缝继续扩大，同时用水泥砂浆、环氧树脂或其他补强材料涂抹裂缝进行补救。
        沉井到达设计高程进行封底前，应先将超挖部分采取石块加碎石填致要求标高，然后进行水下浇筑C20素混凝土进行封底。水下混凝土封底施工属水下作业应由专业人员施工，要求导管出浆口距离井底30cm左右，保证第一斗混凝土经过剪塞出浆后能够埋住导管。为了保证沉井钢筋混凝土底板的结构尺寸，必须由潜水人员校核封底混凝土顶面的标高与平整底是否符合设计要求。
        底板施工时，应先将沉井内的水抽干净，可在适当的位置集水坑，再将井壁和底板相接触的砼表面凿毛清理干净，然后绑扎底板钢筋，隐蔽工程验收合格后浇筑振捣混凝土。封底后观察井筒上浮情况，如出现上浮情况须立即采取配重阻浮措施，保证沉井符合抗浮要求[4]。
        结语：总之，沉井技术在我国污水泵站的建设中不可或缺，对沉井施工技术不断地优化和完善，可以提升我国城市污水治理的效率，逐步改善水环境质量，促进城市生态环境建设与国民经济可持续发展。
        参考文献：
        [1]吴纪东，光军伟，陈波.水库中孤立土体内超深沉井泵站下沉施工技术研究[J].给水排水，2020，56（06）：33-36.
        [2]曾芳金，詹鲁钢，杨克军，符洪涛.沉井在不同真空预压处理程度的软土地基中下沉阻力特征[J].科学技术与工程，2020，20（17）：7025-7031.
        [3]辛燕梅，马鑫云，陈玉键，王璐.某矩形沉井基础施工质量控制技术研究[J].价值工程，2020，39（21）：143-144.
        [4]徐顺香，陈德志，李本伟，罗鹏，甄梦阳，陈晨.60m水深沉井助沉水下爆破关键技术研究[J].工业安全与环保，2020，46（11）：53-55.