廣東某污水泵站沉井設(shè)計廣州市市政工程設(shè)計研究院張吉波510000摘要:隨著我國的社會經(jīng)濟發(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,對交通影響小的施工工藝—沉井。本文對泵站沉井設(shè)計作了簡要介紹,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 developmentpopulation 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 trafficOpen 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 engineeringKey words: open caisson; pumping station; cement mixing pile中圖分類號:m99.25文獻標(biāo)識碼:文章編號沉井是修筑深基礎(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)定強度后,在井身內(nèi)部分層挖土運出,隨著挖土和土面的降低,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)計標(biāo)高就位,然后進行封底。沉井施工工藝的優(yōu)點是: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;施工不需復(fù)雜的機具設(shè)備;與大開挖相比,可減少挖、運和回填的土方量。其缺點是施工工序較多;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,因為跨度較大,在中間設(shè)置鋼管對撐。下沉到位后再進行次混凝土澆注。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,一次下沉。第一節(jié)的制作高度為6.05m。本工程上部結(jié)構(gòu)釆用現(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雜填士中租秒地下水表1(根據(jù)地勘資料)土層標(biāo)高(相對標(biāo)高)土層土層厚度0.00-1.50雜填土1.50-11.80中粗砂10.30m11.80-16.90粉質(zhì)粘土5.10m表2重度精聚力內(nèi)摩擦角單位摩阻載力綜RKN/m3 kPa度kPakPa雜填土中粗砂182020240粉質(zhì)粘土202724252503、計算過程沉井計算簡圖如上圖所示,沉井施工順序為:先開挖基坑至4.5m(絕對標(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-5.55m絕對標(biāo)高處。(1)使用階段抗浮驗算沉井自重:G1=14573kN①施工階段地下水位取1m(絕對高程),水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值:Fwk=9120kN,沉井抗浮系數(shù):k=Gu/Fmk=14573/9120=1.6>1.0②使用階段地下水位取3.5m(絕對高程),水浮托力標(biāo)準(zhǔn)值FA=12601kN,沉井抗浮系數(shù):k=G/Fm=14573/12601=1.16〉1.0(2)下沉驗算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:f=20kPa②沉井外壁為階梯式,根據(jù)沉井規(guī)程,取臺階以上摩阻力為0.5f,井壁摩阻力標(biāo)準(zhǔn)值為:Fn=6338kN③下沉過程中水對沉井的浮力標(biāo)準(zhǔn)值施工中,內(nèi)外水差為0,F=3633kN④沉井下沉系數(shù)計算k,=ou-h=096<105,不滿足要求?？紤]加載650kN,此時下沉系數(shù)為kGki-Ffv-k=1.06>1.05,滿足要求。(3)下沉前井壁豎向彎曲計算(采用每邊2個支點)支座彎矩:M=274kN·m;跨中彎矩:M4=1220kN*mL。=10.75/8.85<2,按照深梁進行設(shè)計,構(gòu)造配筋即可。(4)刃腳計算沉井在施工中,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)計標(biāo)高時,刃腳可能產(chǎn)生最大向內(nèi)撓曲彎矩。沿井周邊取1m寬計算,刃腳產(chǎn)生最大向內(nèi)撓曲彎矩為28.7kN·皿。根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50010-2010)》進行配筋計算,選用φ25@200(As=2534m2)。(5)井壁計算當(dāng)沉井下沉至設(shè)計標(biāo)高,且刃腳下土已掏空時,作用于井壁上的水平內(nèi)力為最大,按照前述刃腳向內(nèi)撓曲計算方式計算井壁上水、土壓力,將沉井井壁視為水平框架,計算井壁各分段的內(nèi)力及水平鋼筋。以刃腳頂面以上1.5t=1.5*600=900的井壁進行內(nèi)力計算。井壁所受荷載為:P1’=PA’=55.2kN,刃腳所受的水平荷載:P=49.3M因af>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計算得:支座彎矩:M=509.6kN·m,跨中彎矩:Mm=254.8kN·m;根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)汁規(guī)范(GB50010-2010)》進行配筋計算,選用φ25@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,本工程沉井用作污水提升泵房地下結(jié)構(gòu),使用時井內(nèi)充水,故刃腳、井壁及底板受力均比施工時有利,需驗算上部結(jié)構(gòu)施工完后的地基承載力,經(jīng)驗算地基承載力滿足設(shè)計要求。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),另外邊是城市道路(沉井邊離道路另一側(cè)的房屋約15~20m,房屋為67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,因此必須采取措施保證下沉過程中地下土層不發(fā)生流沙等引起地面塌陷的事故。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50om,樁與樁密扣連接,樁中心間距350m,水泥摻入量不少于60kg/m,并摻入促進劑。水泥標(biāo)號為42.5普通硅酸鹽水泥。28天水泥土單軸無側(cè)限抗壓強度設(shè)計值為1.OPa。根據(jù)地勘資料,樁穿越中粗砂層后,入粉質(zhì)粘土lm。水泥攪拌樁在現(xiàn)地面施工,待水泥土達(dá)到設(shè)計強度后,方能對沉井進行下沉工作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,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[]給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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)計施工手冊,中國建筑工業(yè)出版社,20043]李曉春,沉井結(jié)構(gòu)在泵站設(shè)計中的應(yīng)用,科技資訊,2010,03