邻长江大堤雨水泵站沉井设计施工研究

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邻长江大堤雨水泵站沉井设计施工研究

彭 鹏

（上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，上海󰀃200092）

摘 要：文章针对长江边雨水泵站沉井施工的设计施工具体环节进行了描述，工程采用不排水下沉，沉井分两次制作，一次下沉。在整个设计施工环节中充分考虑到邻近长江的水文地质条件，同时在下沉过程中采用监测手段对沉井本身的下沉姿态和大堤的安全性进行控制。通过严密的设计施工管控措施，整个施工过程未对长江大堤造成影响和破坏。关键词：雨水泵；沉井设计；不排水；监测中图分类号：U4.138+.1󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃DOI:10.19537/j.cnki.2096-27.2017.02.123

1 工况简述

上港十四区宝钢（一）雨水泵站迁建工程位于上海市宝山区上港十四区SB-A-4编制单元地块内。主要工程内容为新建17.5m3/s规模的雨水泵站一座，泵站主体采用沉井法施工。工程邻近长江大堤，泵房沉井法施工的主体结构距离长江大堤仅22m。

泵站下部结构属于大型沉井，在下沉中垫层处理、下沉速度、倾斜程度、带水封底都是施工控制重点。沉井区域分布有⑤2-1、⑤2-2层，沉井封底后可能发生承压水突涌问题，施工期间加强承压水头监测，必要时采取降承压水头，但同时重视降水对周围管线的影响（见表1）。

表1 静止水位埋深和高程

孔号静止水位埋深（m）

静止水位标高（m）

B261.403.86B270.904.01B291.003.97B341.403.P41.303.03P101.602.74P12

1.50

3.11

根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。主要因素有：由于场地土层较软，施工时容易偏沉和突沉，应采取适当措施及时纠正；由于场地第②3层粉性土渗透性较强，涌水量较大。

考虑到长江边的特殊地理情况，在勘察阶段，通过地质雷达重点对沉井位置防空洞、沉船、木桩等可能存在的地下障碍物进行了摸排。

2 江边沉井设计施工

2.1 沉井主要设计

本工程的泵站沉井为钢筋混凝土结构，壁厚0.7m，井内挖方约10000m3。沉井刃脚底标高为-9.60m。对照泵站室外地面标高4.80m，沉井的埋置深度为14.40m。根据对拟建场地的土层特征、地下水位及施工条件的综合分析及设计要求，为防止井内排土而发生流土破坏，采用不排水下沉法较适宜。本工程的沉井采用不排水下沉的方法，该方法充分考虑到土层对下沉施工的影响，容易控制均衡下沉，减少对周边环境尤其是长江大堤的影响，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。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不得小于1.05～1.25。井壁与土层间的摩阻力计算假定

󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文章编号：2096-27（2017）02-0201-02 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。

沉井下沉系数的验算公式为：

K=（Q-B）/（T+R） （1）本工程沉井的验算的条件为：沉井外周长150.9m，沉井全高19.6m，沉井自重为150.9×1.2×19.6×25=88200kN；井壁摩阻系数为：②、③1层土均为12kPa；③2层土为20kPa，但5m以上为12kPa；③3层土为15kPa。

经过计算K=1.16，沉井的下沉系数满足安全验算要求。2.2 沉井施工工艺安排

（1）沉井施工前，必须拆除施工区域内的旧建筑物（包括基础）、各种管线、树木等障碍物，并对场地进行平整。

（2）SMW工法桩四周围护施工，其目的为紧贴井壁土体加固的工法水泥搅拌桩和保护环境的工法水泥搅拌桩均要在沉井施工前完成，对排水和防止流砂都是极为有效的措施。

（3）利用SMW工法桩做围护进行基坑开挖，坑底标高-3.2m。

（4）根据设计图纸、图纸会审纪要、工期要求和现场地质、水文资料的全面分析以及对地基承载力的验算，沉井制作时采取无承垫木、现浇素混凝土垫层的施工方法，素混凝土垫层厚度0.2m。

（5）沉井分二节制作，一次下沉。第一节井壁制作高度4.5m（标高-9.6～-5.1m）；第二节井壁制作高度8.7m-5.1～3.6m）。二节制作总高度13.2m（见表2）。二节制作完成后，一次下沉到位，沉井下沉采用不排水下沉。

表2 沉井制作及下沉主要施工参数

沉井制作

沉井下沉沉井编号

高度浇注量重量高度下沉（m）（m3）（kN）

（m）

方法

4.5

第一次

4.5

634.14

158（刃脚底标

不排水

高-9.6～-5.1）

下沉

沉井

8.7第二次8.71331.31933283

（刃脚底标不排水高-5.1～3.6）

下沉

总计14.41965.45949137

13.2

在实施施工过程中，由于第二节井壁制作高度较高，在混凝土浇筑采用固定串筒进行，并对振捣进行了严格定点定时控制，从而确保了混凝土无离析情况的发生，拆模质量观感良好，强度检测合格。

（6）沉井下沉到位后，进行素混凝土封底施工，由于有抗浮要求，素混凝土封底厚度不小于2.2m，并且在封底混凝土上部预留插筋。 （下转第204页）

（标高·204·

| 工程设计 | Engineering Design2017年2月

减少夜间施工比例，避免影响周围环境。还应当制定相应的监理机制，在施工环节中能够有效监督施工行为，及时发现环境破坏行为，并责令施工单位改正，做到及时发现，及时处理。在工程验收时，要重点评价生态工程，如果该环节不合格，要重新进行施工[3]。3.3 重视公路运营，保护周边生态

在公路建成之后，也会对周围的生态带来影响，而且随着气候和时间的变迁，人工绿化带的作用会有所降低，必须要在后续工作中进行改进。此外，公路在使用过程中会带来较多的尾气和噪音，这些因素对周围生态的影响较大。应对这一问题的方法就是控制汽车通过的数量，检测尾气排放情况，在特殊路段要禁止车辆通行，还要制定一份应急处置预案，当出现紧急情况时，要及时处置，避免事态扩大。

3.4 坚持生态理念，重视环境管理

公路运营过程中，要坚持生态管理理念，维持较好的生态保护状态。当遇到破坏生态的问题时，第一时间进行处理，对于一些隐含的污染问题，要善于发现和研究，查找问题根源，制定出解决的措施。建立从规划设计到运营全过程的环境管理制度，对每个阶段的环境保护工作进行有效全面的管理，通过制度的约束，提高环境保护的力度，让环境管理工作能够有据可循。3.5 重视环境监测，及时采取措施

在公路可行性研究阶段，应当对环境进行监测，监测的目的是掌握环境原本的状态和规律，并将其与施工之后的结果进行对比，明确两者之间的差异。在制定对策时能

够更有针对性，在公路试运营和验收过程中，应当定量分析公路运营对环境带来的影响，分析施工工作是否完成环境保护任务，如果未达到事前要求，则要求施工单位返工。在运营过程中，要不断进行环境监测，以此提升对生态环境的掌控能力，通过这种监测机制，能够掌握环境的变化规律。通过深入细致的分析，找出隐含的不良因素，并以此制定解决问题的对策。

4 结束语

总之，我国当前的公路建设工作暴露出许多问题，主要的表现就是环境破坏严重，当公路建成之后，周围的生态很难恢复，同时对动物和周边群众造成深远的不良影响。为了杜绝此现象的发生，需要在公路设计环节中结合生态理念，使其成为公路建设的指导思想，要求施工的全过程都注重生态保护，提高环境保护的效率。相信在这种设计理念下，我国的公路建设水平会有明显的提升，生态环境将会更加和谐美好。参考文献：

[1]]胡玥.高速公路绿化设计研究[J].工程技术研究,2016,(5):

195+2.[2]孙一伟,柳波.生态公路设计理念与实现研究[J].塑性工程学

报,2012,19(3):-56.[3]戴进鹏.公路设计中存在的问题以及对策探讨[J].住宅与房地

产,2016,(30):242.

（上接第201页）

（7）沉井的封底混凝土达到设计强度后，再进行钢筋混凝土底板施工。标高+3.60m以上为后浇混凝土，待沉井下沉到位后，在沉井底板和内部结构制作完成后再进行施工。

2.3 沉井下沉的姿态控制

（1）沉井位置与标高的控制：在沉井外部地面及井壁顶部设置纵横十字中心线和水准基点，通过经纬仪和水准仪的经常测量和复核，达到控制沉井位置和标高的目的。

（2）沉井垂直度的控制：在井筒内按8等分作出垂直轴线的标记，各吊线坠逐个对准其下部的标板以控制垂直度，并定期采用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，应随时观测沉井的垂直度，当线坠离标板墨线达50mm时，或四周标高不一致时，应及时采取纠偏措施。

（3）沉井下沉控制：在井筒外壁周围测点弹出水平线，或在井筒外壁上的四个侧面用墨线弹出标尺，每20mm一格，用水准仪及时观测沉降值。

（4）沉井过程中的测量控制措施：沉井下沉时应对其位置、垂直度及标高（沉降值）进行观测，每班至少测量两次（在班中和每次下沉后测量一次）。沉井下沉至设计的离底标高50cm时，应加强观测，每2h一次，预防超沉。

（5）底板施工完成后，定期对沉井沉降情况进行了观测，1个月的观测未发现沉降，沉井井壁预留顶管洞口轴线标高与设计相差最大为2mm，满足设计要求。2.4 长江大堤的保护监测

周边监测保护主要针对长江大堤进行，整个监测工作视施工工况及监测对象变化情况，将采取定时与跟踪相结合的办法（见表3）。

在施工观测时，监测点观测紧随施工进度，观测在施工影响三倍范围内测点。在数据变化较大或数据突变的

表3 监测频率表

监测项目大堤侧向位移监测大堤顶部垂直位移监测沉井外水位监测

施工前期3次/周1次/2天

/

施工过程中1～2次/天

/1次/天

施工结束

/1次/

情况下，观测采取跟踪，增大观测频次。警戒值设定为，大堤顶部垂直位移警戒值：日变量大于或等于±3mm，累计量大于或等于±30mm；沉井外水位下降控制值：累计量大于或等于±500mm；大堤侧向最大位移（测斜）：连续三天日变量大于或等于±3mm，累计量大于或等于±40mm。最终实测结果，大堤顶部垂直位移累计14mm，沉井外水位下降控制累计，大堤侧向位移累计6mm，均未触发报警条件，施工全过程未对大堤造成影响和破坏。

3 结束语

工程的实施除了确保本身的质量安全外，在下沉工艺选择、监测等方面充分考虑对长江大堤的保护措施，同时施工中应注意长江对地下水位的波动和影响变化，尽量避免在汛期施工。参考文献：

[1]段良策,殷奇.沉井设计与施工[M].上海:同济大学出版社,2006.[2]常大宝.沉井下沉施工过程中的关键技术[J].交通科技,2011,

(4):41-43.[3]张雪梅,刘静秋.沉井下沉稳定的相关措施[J].给水排水,2010,

(36)8:109-111.