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[摘要]对于在浅海淤积洼地上，由山土新近回填而成，结构松散，密实程度不均，尚未完成自重固结，且地下水位较高的场地。选用沉井法施工深基坑化粪池，是一个比较经济可行的技术措施。
[关键词]化粪池 沉井法刃脚 磨擦阻力 削薄土层 沉降观测
中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
我公司承建的珠海市实验中学高中部工程是一个政府投资工程，大小单体16栋，层高1~7层，建筑面积60250㎡。
教学区、生活区的生活污水排水系统各设计一个（地面不过汽车、有地下水）13#钢筋砼化粪池，容积为100m3 ，再通过污水管道自排至污水泵房，由污水提升泵提排至城市市政排污管线。化粪池深度为自然地面以下7.65米。由于该场地均是在浅海淤积洼地上，由山土新近回填而成，深度达到4~5米，结构松散，密实程度不均，尚未完成自重固结。地下水位较高。如采用放坡开挖，将出现基坑坑底涌沙及周边软土滑移现象。鉴于该地质情况复杂，经建设单位、设计院、勘察院、监理公司和我们施工单位几方共同讨论，对几个方案及工艺进行比较论证。拟选择沉井施工。沉井施工工艺的优点是：可在场地狭窄情况下施工较深的地下工程，且对周围环境影响较小；可在地质、水文条件复杂地区施工；施工不需复杂的机具设备。与用钢板桩作围护及轻型井点降水放坡开挖相比，可减少挖、运和回填的土方量、造价低等优点。但沉井施工具有工序较多，技术要求高，质量控制难等特点。
采用沉井法施工，考虑到土体对井壁的侧压力和沉井的特殊构造，对化粪池进行重新计算设计，包括下沉验算、下沉稳定性验算、抗浮稳定性验算（后附），从而将化粪池尺寸设计成：长14.5米 × 宽7.5米 × 高4.7米，改变了化粪池的钢筋用量和壁厚。原13#化粪池池壁厚为200，底板厚為200，砼C25；（见国标-给水排水标准图集合订本S2）；现13#化粪池池壁厚为350，底板厚为350， 砼C30。配筋用量及级别（详见后附设计施工图）。化粪池砼的抗渗等级S8。
二、布设测量控制网：
根据整个工程的测量控制网和水准基点，设置两个化粪池所需的轴线与中心位置控制点和水准基点，用于池位放线、沉井制作和下沉的依据。并在附近的建筑物——实验楼、食堂设沉降观测点，以便施工沉井时定期进行沉降观测。
三、材料要求
1、钢筋：按图纸设计要求，采用І П级钢材，各种型号的钢筋必须有出厂合格证，并经现场取样复试合格后方可使用。
2、砼：采用C30商品砼，抗渗等级为S8，为了缩短工期，掺早强剂。
3、模板：采用18mm厚胶合板、50x100mm木方拼成大模板，用Ф48 x3.5的钢管及Ф14的穿墙对拉螺杆来固定与支撑模板。
四、沉井施工
1、沉井的施工程序为：
测量放线土方开挖 铺松树木和刃脚底板 立模、扎筋 沉井浇筑 挖排水沟、集水井 抽出垫木及刃脚底板 沉井下沉封底 浇筑底板砼施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。
2、土方开挖
根据地质勘探报告，化粪池部位在自然地面下3~3.2m处出现污泥层和地下水。所以，在进行土方开挖时，深度挖至自然地面下3m处为宜，四周操作面为1.2米，坡度1：0.5，目的是减小沉井施工时外侧土对井体的磨擦阻力和减少沉井施工时内侧土方的开挖量。土方开挖用200型反铲挖土机，土方用自卸汽车运到附近空地。
3、刃脚支设：
采用垫架法，垫架的作用是将上部沉井重量均匀传给地基，使沉井井身浇筑过程中不会产生过大、不均匀沉降，防止刃脚和井身产生裂缝而破坏；保持井身垂直；便于拆除模板和支撑。垫架前，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺枕木和垫架，枕木断面10cm×15cm，间距为0.7m，垫架应对称，矩形化粪池设4组定位垫架，其位置在距长边两端0.15L处（L为长边边长），在其中间支设一般垫架，垫架应垂直井壁。
4、井壁制作：
对井壁的施工分三节进行，第一节从刃脚至井壁2.5m高，第二节为1.7m高，第三节0.5m高与顶板、梁一起浇筑。第二节施工时间，当沉井施工到外侧土体对井壁的磨擦阻力使沉井的下沉量很小时进行，或沉井下沉到2.0m时进行；第三节待沉井施工到设计底标高，封底、砖砌内隔墙等完成后进行。为了达到防水的要求，水平施工缝做成凸凹型。
化粪池内有隔墙、隔墙底面比刃脚高，与井壁同时浇筑，需设隔墙底模。隔墙、横梁底面与刃脚底面的距离为500mm左右。
钢筋绑扎与支模同一般剪刀墙施工。
砼浇筑采用汽车泵，便于泵管的移动，给分层、对称、均匀地浇筑创造条件，浇筑时，每层不超过300，避免造成不均匀沉降使沉井倾斜。每节沉井应一次连续浇筑完成。
5、垫架、排架拆除：
待砼达到设计强度的100%时可拆除枕木、垫架，拆除时应分组、依次、对称、同步地进行。抽作次序是：先抽除内隔墙下垫架、再分组对称抽除外墙短边下的垫架，然后抽除长边下一般垫架，最后同时抽除定位垫层。抽除时先将枕木底部的土挖去，利用挖土机牵引将枕木抽出。每抽出一根枕木、刃脚下应立即用砂填实。抽除时应加强观测，注意沉井下沉是否均匀。排架拆除后的空穴部分用草袋装砂回填。
6、井壁孔洞处理：
沉井壁上留有与地下通道、进出水口、管道等连接的孔洞，为避免沉井下沉时地下水和泥土涌入，也为避免沉井各处重量不均，使重心偏移，易造成沉井下沉时倾斜，所以需对一些较大孔洞，在沉井制作时预埋木框，中填与空洞混凝土重量相等的砂石。
7、降水措施
降水分两步进行，第一步为井外降水，开挖土方时，在沉井外四个角各挖一个比基坑深2.5m左右的降水井，即刻埋入ф800的砼管，用潜水泵抽水。第二步是井内降水，在井中间长度方向相距适当的位置挖两个一直保持比沉井挖土面深1m左右的集水井，内放ф500、3厚的打孔钢筒，在井内或井壁上设水泵，将地下水排出井外。为不影响井内挖土操作和避免经常搬动水泵，采取在井壁上预埋铁件，焊钢操作平台安设水泵，用草垫或橡皮承垫，避免振动。如果井内渗水量很少，则可直接在井内设高扬程潜水泵将地下水排出井外。
8、沉井下沉施工方法：
沉井下沉，首节砼强度必须达到设计强度，第二节应达到设计强度的70%，沉井下沉，其自重必须克服井壁与土间的磨擦力和刃脚、隔墙下的反力。挖土应分层、均匀、对称地进行，使沉井能均匀竖直下沉。沉井下沉过程中，如井架外侧土体发现塌陷，应及时采取回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、塌陷对周围环境的影响。
对普通土层从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.4~0.5m，沿刃脚周围保留1m左右的土堤，然后再沿沉井壁，每2~3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削0.1m左右，当土层经不住刃脚的挤压而破裂下沉至稳住。如此反复上述操作，使沉井均匀竖直下沉，并防止有过大的倾斜。
9、井内土方外运方法：
沉井内土方运出通常采用的方法是：在沉井外设置一台履带式挖土机，将手推车用挖土机下放井内，盛土，再起吊到井外，运至弃土处。不得将井内泥土紧靠井壁外堆放。
10、沉井施工质量控制
10.1沉井施工質量控制要求如下表1所示：
表1 沉井的质量控制要求
10.2、测量控制：
1）、沉井位置、标高的控制：是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。
2）、沉井垂直度的控制：是在井筒内按4或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm或四周标高不一致时，即应纠正。
3）、沉井下沉的控制：系在井筒壁上两侧用白铅油画出标尺，用水准仪来观测沉降。
以上三点的控制，每班至少测量两次，接近设计标高时应加强观测，每2h一次，预防超沉。由专人负责并做好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时采取措施纠正，使偏差控制在允许范围以内。
10.3、沉井封底：
对井底进行修整使之成锅底形，挖几条纵横300x300的排水沟，与降水井相通，沟内填以卵石作成滤水暗沟，使井底的水流向集水井，用潜水泵排出，保持地下水位低于基底面0.5m以下。
根据图纸设计进行封底，铺一层150厚碎石或卵石层，再在其上浇一层厚10cm的C10砼垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定。达到50%设计强度后，在垫层上绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板砼。对井壁砼接触面应冲刷干净或打毛；浇筑应由四周向中内推进，并用振捣器捣实。养护期间应继续抽水。
10.4、降水井封堵
待底板砼强度达到70%并经抗浮验算后，对集水井停止抽水封堵。封堵方法是在浇筑底板砼前，用3厚的钢板制作成高度同底板砼厚度的带150宽止水环的钢筒，钢筒外径同集水井内径，套到集水井上。封堵时，将集水井内水抽干，迅速用干硬性的比底板砼高一级的砼进行堵塞并捣实收平。
五、小结
1、化粪池采用沉井法施工过程比较顺利、质量符合有关规范的要求，达到了比较理想的效果。
2、从工程造价上比较：
1）、按沉井法设计图纸施工，所用钢筋、砼、模板等材料比按原图施工费用多出近5万元，而以原图施工需钢板桩作围护，其费用需25万元，从而节省了近20万元。
2）、采用轻型井点降水，以1: 1比例放坡，所需费用轻型井点约5万元，挖、运及回填土方比沉井法施工多约3万元，合计约8万元，从而多出3万元。
3、从工期上比效：
沉井法比钢板桩围护进行施工多出5天时间，比轻型井点降水施工少两天时间。
从上面比较可以看出，深基础化粪池选择沉井法施工工艺，是一个比较经济、可行的技术措施。
[关键词]化粪池 沉井法刃脚 磨擦阻力 削薄土层 沉降观测
中图分类号： TV551.4 文献标识码： A 文章编号：
一、工程概况
我公司承建的珠海市实验中学高中部工程是一个政府投资工程，大小单体16栋，层高1~7层，建筑面积60250㎡。
教学区、生活区的生活污水排水系统各设计一个（地面不过汽车、有地下水）13#钢筋砼化粪池，容积为100m3 ，再通过污水管道自排至污水泵房，由污水提升泵提排至城市市政排污管线。化粪池深度为自然地面以下7.65米。由于该场地均是在浅海淤积洼地上，由山土新近回填而成，深度达到4~5米，结构松散，密实程度不均，尚未完成自重固结。地下水位较高。如采用放坡开挖，将出现基坑坑底涌沙及周边软土滑移现象。鉴于该地质情况复杂，经建设单位、设计院、勘察院、监理公司和我们施工单位几方共同讨论，对几个方案及工艺进行比较论证。拟选择沉井施工。沉井施工工艺的优点是：可在场地狭窄情况下施工较深的地下工程，且对周围环境影响较小；可在地质、水文条件复杂地区施工；施工不需复杂的机具设备。与用钢板桩作围护及轻型井点降水放坡开挖相比，可减少挖、运和回填的土方量、造价低等优点。但沉井施工具有工序较多，技术要求高，质量控制难等特点。
采用沉井法施工，考虑到土体对井壁的侧压力和沉井的特殊构造，对化粪池进行重新计算设计，包括下沉验算、下沉稳定性验算、抗浮稳定性验算（后附），从而将化粪池尺寸设计成：长14.5米 × 宽7.5米 × 高4.7米，改变了化粪池的钢筋用量和壁厚。原13#化粪池池壁厚为200，底板厚為200，砼C25；（见国标-给水排水标准图集合订本S2）；现13#化粪池池壁厚为350，底板厚为350， 砼C30。配筋用量及级别（详见后附设计施工图）。化粪池砼的抗渗等级S8。
二、布设测量控制网：
根据整个工程的测量控制网和水准基点，设置两个化粪池所需的轴线与中心位置控制点和水准基点，用于池位放线、沉井制作和下沉的依据。并在附近的建筑物——实验楼、食堂设沉降观测点，以便施工沉井时定期进行沉降观测。
三、材料要求
1、钢筋：按图纸设计要求，采用І П级钢材，各种型号的钢筋必须有出厂合格证，并经现场取样复试合格后方可使用。
2、砼：采用C30商品砼，抗渗等级为S8，为了缩短工期，掺早强剂。
3、模板：采用18mm厚胶合板、50x100mm木方拼成大模板，用Ф48 x3.5的钢管及Ф14的穿墙对拉螺杆来固定与支撑模板。
四、沉井施工
1、沉井的施工程序为：
测量放线土方开挖 铺松树木和刃脚底板 立模、扎筋 沉井浇筑 挖排水沟、集水井 抽出垫木及刃脚底板 沉井下沉封底 浇筑底板砼施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。
2、土方开挖
根据地质勘探报告，化粪池部位在自然地面下3~3.2m处出现污泥层和地下水。所以，在进行土方开挖时，深度挖至自然地面下3m处为宜，四周操作面为1.2米，坡度1：0.5，目的是减小沉井施工时外侧土对井体的磨擦阻力和减少沉井施工时内侧土方的开挖量。土方开挖用200型反铲挖土机，土方用自卸汽车运到附近空地。
3、刃脚支设：
采用垫架法，垫架的作用是将上部沉井重量均匀传给地基，使沉井井身浇筑过程中不会产生过大、不均匀沉降，防止刃脚和井身产生裂缝而破坏；保持井身垂直；便于拆除模板和支撑。垫架前，先在刃脚处铺设砂垫层，再在其上铺枕木和垫架，枕木断面10cm×15cm，间距为0.7m，垫架应对称，矩形化粪池设4组定位垫架，其位置在距长边两端0.15L处（L为长边边长），在其中间支设一般垫架，垫架应垂直井壁。
4、井壁制作：
对井壁的施工分三节进行，第一节从刃脚至井壁2.5m高，第二节为1.7m高，第三节0.5m高与顶板、梁一起浇筑。第二节施工时间，当沉井施工到外侧土体对井壁的磨擦阻力使沉井的下沉量很小时进行，或沉井下沉到2.0m时进行；第三节待沉井施工到设计底标高，封底、砖砌内隔墙等完成后进行。为了达到防水的要求，水平施工缝做成凸凹型。
化粪池内有隔墙、隔墙底面比刃脚高，与井壁同时浇筑，需设隔墙底模。隔墙、横梁底面与刃脚底面的距离为500mm左右。
钢筋绑扎与支模同一般剪刀墙施工。
砼浇筑采用汽车泵，便于泵管的移动，给分层、对称、均匀地浇筑创造条件，浇筑时，每层不超过300，避免造成不均匀沉降使沉井倾斜。每节沉井应一次连续浇筑完成。
5、垫架、排架拆除：
待砼达到设计强度的100%时可拆除枕木、垫架，拆除时应分组、依次、对称、同步地进行。抽作次序是：先抽除内隔墙下垫架、再分组对称抽除外墙短边下的垫架，然后抽除长边下一般垫架，最后同时抽除定位垫层。抽除时先将枕木底部的土挖去，利用挖土机牵引将枕木抽出。每抽出一根枕木、刃脚下应立即用砂填实。抽除时应加强观测，注意沉井下沉是否均匀。排架拆除后的空穴部分用草袋装砂回填。
6、井壁孔洞处理：
沉井壁上留有与地下通道、进出水口、管道等连接的孔洞，为避免沉井下沉时地下水和泥土涌入，也为避免沉井各处重量不均，使重心偏移，易造成沉井下沉时倾斜，所以需对一些较大孔洞，在沉井制作时预埋木框，中填与空洞混凝土重量相等的砂石。
7、降水措施
降水分两步进行，第一步为井外降水，开挖土方时，在沉井外四个角各挖一个比基坑深2.5m左右的降水井，即刻埋入ф800的砼管，用潜水泵抽水。第二步是井内降水，在井中间长度方向相距适当的位置挖两个一直保持比沉井挖土面深1m左右的集水井，内放ф500、3厚的打孔钢筒，在井内或井壁上设水泵，将地下水排出井外。为不影响井内挖土操作和避免经常搬动水泵，采取在井壁上预埋铁件，焊钢操作平台安设水泵，用草垫或橡皮承垫，避免振动。如果井内渗水量很少，则可直接在井内设高扬程潜水泵将地下水排出井外。
8、沉井下沉施工方法：
沉井下沉，首节砼强度必须达到设计强度，第二节应达到设计强度的70%，沉井下沉，其自重必须克服井壁与土间的磨擦力和刃脚、隔墙下的反力。挖土应分层、均匀、对称地进行，使沉井能均匀竖直下沉。沉井下沉过程中，如井架外侧土体发现塌陷，应及时采取回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、塌陷对周围环境的影响。
对普通土层从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚0.4~0.5m，沿刃脚周围保留1m左右的土堤，然后再沿沉井壁，每2~3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削0.1m左右，当土层经不住刃脚的挤压而破裂下沉至稳住。如此反复上述操作，使沉井均匀竖直下沉，并防止有过大的倾斜。
9、井内土方外运方法：
沉井内土方运出通常采用的方法是：在沉井外设置一台履带式挖土机，将手推车用挖土机下放井内，盛土，再起吊到井外，运至弃土处。不得将井内泥土紧靠井壁外堆放。
10、沉井施工质量控制
10.1沉井施工質量控制要求如下表1所示：
表1 沉井的质量控制要求
10.2、测量控制：
1）、沉井位置、标高的控制：是在沉井外部地面及井壁顶部四面设置纵横十字中心控制线、水准基点，以控制位置和标高。
2）、沉井垂直度的控制：是在井筒内按4或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm或四周标高不一致时，即应纠正。
3）、沉井下沉的控制：系在井筒壁上两侧用白铅油画出标尺，用水准仪来观测沉降。
以上三点的控制，每班至少测量两次，接近设计标高时应加强观测，每2h一次，预防超沉。由专人负责并做好记录，如有倾斜、位移和扭转，应及时采取措施纠正，使偏差控制在允许范围以内。
10.3、沉井封底：
对井底进行修整使之成锅底形，挖几条纵横300x300的排水沟，与降水井相通，沟内填以卵石作成滤水暗沟，使井底的水流向集水井，用潜水泵排出，保持地下水位低于基底面0.5m以下。
根据图纸设计进行封底，铺一层150厚碎石或卵石层，再在其上浇一层厚10cm的C10砼垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定。达到50%设计强度后，在垫层上绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板砼。对井壁砼接触面应冲刷干净或打毛；浇筑应由四周向中内推进，并用振捣器捣实。养护期间应继续抽水。
10.4、降水井封堵
待底板砼强度达到70%并经抗浮验算后，对集水井停止抽水封堵。封堵方法是在浇筑底板砼前，用3厚的钢板制作成高度同底板砼厚度的带150宽止水环的钢筒，钢筒外径同集水井内径，套到集水井上。封堵时，将集水井内水抽干，迅速用干硬性的比底板砼高一级的砼进行堵塞并捣实收平。
五、小结
1、化粪池采用沉井法施工过程比较顺利、质量符合有关规范的要求，达到了比较理想的效果。
2、从工程造价上比较：
1）、按沉井法设计图纸施工，所用钢筋、砼、模板等材料比按原图施工费用多出近5万元，而以原图施工需钢板桩作围护，其费用需25万元，从而节省了近20万元。
2）、采用轻型井点降水，以1: 1比例放坡，所需费用轻型井点约5万元，挖、运及回填土方比沉井法施工多约3万元，合计约8万元，从而多出3万元。
3、从工期上比效：
沉井法比钢板桩围护进行施工多出5天时间，比轻型井点降水施工少两天时间。
从上面比较可以看出，深基础化粪池选择沉井法施工工艺，是一个比较经济、可行的技术措施。