【原】沉井式化粪池施工方案

作者：陈武（长沙）

1、工程概况

本工程位于宁波市高新区梅墟新城南区SA-12-2地块，东临云杉路，南临杨帆路，北面为江南路，西侧为金地房产梅墟住宅项目一标段。

建设单位：宁波金翔房地产发展有限公司

勘探单位；浙江省工程勘察院

设计单位：中国联合工程公司

监理单位：上海鼎业咨询有限公司

施工单位：中厦建设集团有限公司

项目地址：宁波高新区梅墟新城南区SA-12-2地块

1.1、化粪池概述：

本标段内共有化粪池4座，化粪池如下：

1.1.1、1#楼北侧两座13#化粪池，位于绿化带内。进口标高2.59米（相对标高-2.010米），化粪池底板底面相对标高为-5.210米。

1.1.2、3#楼东侧一座13#化粪池，位于停车场内。进口标高2.52米（相对标高-2.080米），化粪池底板底面相对标高为-5.280米。

1.1.3、7#楼东侧一座13#化粪池，位于停车场内。进口标高2.15米（相对标高-2.450米），化粪池底板底面相对标高为-5.450米。

2、本方案编制依据

2.1、《宁波高新区梅墟新城南区SA-12-2地块项目岩土工程勘察报告》；

2.2、设计施工图纸：R265X-L-SL1《雨污管线平面图》；

2.3、国标图集：《钢筋混凝土化粪池》03S701；

2.4、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202；

2.5、《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204；

3 、施工策划与准备

3.1、工程要求：

3.1.1、计划工期：60天；

3.1.2、质量要求：合格；

3.1.3、安全管理目标：杜绝重大安全事故发生，轻伤事故发生率控制于千分之一，实现施工全过程安全生产。

3.2、资源计划：

3.2.1、机械、设备配置计划：

3.2.1.1、主要机械配置计划：

主要施工机械配备计划表

3.2.1.2、其它设备、仪器配置计划：

经纬仪1台，水准仪1台，50米卷尺1把，5米卷尺2把。另外，还将配备气割工具、索具、撬棍、钢丝刷1等施工用具。

3.2.2、劳动力计划：模板工8人，钢筋工5人，混凝土工5人，测量放线工2人，电焊工1人，电工1人，杂工12人。

3.2.3、材料物资计划：

3.2.3.1、模板：本工程需木模板1200M²；60×80×2000木方20M³。

3.2.3.2、钢筋、钢材：需混凝土用钢筋35吨；

3.2.3.3、混凝土：混凝土采用泵送商品混凝土，需C30S6混凝土约230M³；

.3、施工计划

施工进度计划表

4、施工方案及控制要点

4.1、工艺流程

平整场地→测量放线→开挖基坑→铺设垫层和砌刃脚砖座→沉井浇筑→挖排水沟、集水井→拆除砖座→沉井下沉封底→浇筑底板混凝土→施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。

4.2、沉井方案选择

4.2.1根据《钢筋混凝土化粪池》（03S701）中13#化粪池要求，化粪池高3.72米，宽3.5米，长13.2米，化粪池容积100M³，外壁厚度250mm，隔墙厚度200mm，为保证化粪池下沉过程中池壁刚性，在中央设置两道槽钢支撑。化粪池平面形状详见下图：

4.2.2、在原钢筋混凝土化粪池的基础上，增加钢筋混凝土刃角，以利沉井下沉及后续的封底施工，化粪池池壁大样见下图：

4.2.3、因部分池壁净长有7.3米，为保证化粪池在封底前的稳定性、刚度，在底部设置两道16#槽钢作为临时支撑。临时支撑在封底混凝土强度达到70%后方可拆除。临时支撑平面位置见4.2.1，与池壁连接详见下图：

4.2.4、本工程区域地下水位较高，为保证化粪池抗渗效果，封底采用排水法施工。排水及封底按照下图要求施工：

4.2.5、刃脚支设

根据地下室施工情况，场地上部有1.5～2米厚的杂填土或粘土层，为保障化粪池制作时的稳定性及利于化粪池下沉，制作化粪池沉井前先挖除表层土1米。沉井刃脚采用300厚砂垫层及砖垫座支设，详见下图：

4.3、沉井验算

4.3.1、沉井制作稳定性验算：

荷载取值：

    沉井自重：G1＝42.16M³*2560Kg/M³*9.8/1000＝1057.71KN；

    模板及支架、砖垫座自重：G2＝50KN；

    施工荷载：G3＝50KN；

4.3.1.1、地基承载力特征值：根据地质勘察报告，②1层粘土地基承载力特征值为f_ak＝55KPa；

P_k＝〔（G1+G2）*1.2+G3*1.4〕/38.64m²＝36.21KPa＜f_ak＝55KPa

地基承载力满足要求。

4.3.2、下沉系数验算：

下沉系数：k₀=（G－B）/T_f    

式中  G——井体自重                      取1057.7KN；

B——下沉过程中地下水的浮力        排水法下沉，取0KN；

T_f——井壁总摩阻力  ；

k₀——下沉系数，宜为1.05~1.25，位于淤泥质土中的沉井取小值，位于其他土层中取大值。

井壁摩阻力  

土的种类	井壁摩阻力（kN/m2）
流塑状粘性土	10~15
软塑及可塑状粘性土	12~25
粉砂和粉性土	15~25

T_f＝33.4m（周长）*3m（下沉深度）*10KPa（土摩擦力）＝1002KN；

K₀＝1057.7/1002＝1.06，满足要求。

4.3.3、下沉稳定性验算

下沉稳定系数

式中  R——沉井刃脚、隔墙和横梁下地基土反力之和；

k'₀——沉井下沉过程中的下沉稳定系数，取≤0.9。

k'₀＝（1057.7-0）/〔1002+（51.3-38.1）*50〕＝0.63，满足要求。

4.4、沉井下沉

4.4.1、本工程优先采用排水下沉。当发生涌土、涌砂、冒水或沉井产生位移、倾斜及沉井终沉阶段下沉较快有超沉可能时，才向沉井内灌水，采用不排水下沉。

当决定由不排水下沉改为排水下沉，或部分抽除井内灌水时，必须慎重，并应加强观察。

4.4.2、排水方法

在沉井内离刃脚2m挖一条排水明沟，中部设1个集水井，深度比地下水深1~1.5m，沟和井底深度随沉井挖土而不断加深，在井内设水泵，将地下水排出井外。

4.4.3、下沉挖土方法

人工挖土，在地面用反铲挖掘机挖土。

挖土应分层、均匀、对称地进行，使沉井能均匀竖直下沉。有底架、隔墙分格的沉井，各孔挖土面高差不宜超过1m。一般先挖中间部分，沿沉井刃脚周围保留土堤，使沉井挤土下沉。边下沉边在沉井外壁与土体之间回灌净砂，以减小阻力。应使沉井连续下沉，避免长时间停歇。井孔中间宜保留适当高度的土体，不得将中间部分开挖过深。

沉井下沉过程中，如井壁外侧土体发生塌陷，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。

沉井下沉过程中，每2h至少测量1次。当下沉速度较快时，应加强观测，如发现偏斜、位移时，应及时纠正。

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0.5~1.5m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5~10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜（见图1）。如下沉很少或不下沉，可再从中间向下挖0.4~0.5m，并继续按图1向四周均匀掏挖，使沉井平稳下沉。

图 普通土层中下沉开挖方法

1-沉井刃脚；2-土堤；1、2、3、4-削坡次序

4.5、测量控制

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。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（图2），并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时，随时观测垂直度，当线坠离墨线达50mm，或四面标高不一致时，即应纠正。沉井下沉的控制，系在井筒壁周围弹水平线，或在井外壁上两侧用白铅油画出标尺，用水平尺或水准仪来观测沉降。沉井下沉中应加强位置、垂直度和标高（沉降值）的观测，每班至少测量两次（于班中及每次下沉后检查一次），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，应及时通知值班队长，指挥操作人员纠正，使偏差控制在允许范围以内。

4.6、沉井封底

当沉井下沉到距设计标高0.1m时，应停止井内挖土，使其靠自重下沉至设计或接近设计标高，再经2~3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm时，即可进行沉井封底。

4.6.1、排水封底（干封底）

将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛，对井底进行修整使之成锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以卵石作成滤水暗沟，在中部设1个集水井，深1m，插入φ600四周带孔眼的钢管或混凝土管，外包二层尼龙窗纱，四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，用潜水泵排出。保持地下水位低于基底面0.5m以下。（见前述）

封底铺一层150~500mm厚碎石或卵石层，再在其上浇一层厚150的混凝土垫层，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，两端伸入刃脚凹槽内，浇筑上层底板混凝土。封底混凝土与老混凝土接触面应冲刷干净；浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振捣器捣实；当井内有隔墙时，应前后左右对称地逐孔浇筑。混凝土采用自然养护，养护期间应继续抽水。待底板混凝土强度达到70%并经抗浮验算后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是将滤水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后用钢板四周焊接封闭，上部用混凝土垫实捣平。

5、沉井施工常遇问题及处理方法

常遇问题	原因分析	预防措施及处理方法
下沉困难 （沉井被搁置或悬挂，下沉极慢或不下沉）	1．井壁与土壁间的摩阻力过大 2．沉井自重不够，下沉系数过小 3．遇有地下管道、树根等障碍物 4．遇流砂、管涌	1．继续浇筑混凝土增加重量，在井顶均匀加铁块或其他荷重 2．挖除刃脚下的土，或在井内继续进行第二层碗形破土；用小型药包爆破振动，但刃脚下挖空宜小，药量不宜大于0.1kg，刃脚应用草垫等防护 3．不排水下沉改为排水下沉，以减少浮力 4．在井外壁装置射水管冲刷井周围土，减少摩阻力；射水管亦可埋于井壁混凝土内，此法仅适用于砂及砂类土 5．在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土，降低摩阻力，泥浆槽距刃脚高度不宜小于3m 6．清除障碍物；控制流砂、管涌
下沉过快 （沉井下沉速度超过挖土速度，出现异常情况）	1．遇软弱土层，土的耐压强度小，使下沉速度超过挖土速度 2．长期抽水或因砂的流动，使井壁与土间摩阻力减小 3．沉井外部土体液化	1．可用木垛在定位垫架处给以支承，并重新调整挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土 2．将排水法下沉改为不排水法下沉，增加浮力 3．在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力，如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理 4．减少每一节筒身高度，减轻沉井重量
突沉 （沉井下沉失去控制，出现突然下沉的现象）	1．挖土不注意，将锅底挖得太深，沉井暂时被外壁摩阻力和刃脚托住．使处于相对稳定状态，当继续挖土时，土壁摩阻力达极限值，井壁阻力因土的触变性而突然下降，发生突沉 2．流砂大量涌入井内	1．适当加大下沉系数，可沿并壁注一定的水，减少与井壁的摩阻力 2．控制挖土，锅底不要挖太深；刃脚下避免掏空过多 3．在沉井梁中设置一定数量的支撑，以承受一部分土反力 4．控制流砂现象发生
倾斜 （沉井垂直度出现歪斜，超过允许限度）	1．沉井刃脚下的土软、硬不均 2．没有对称地抽除垫木或没有及时回填夯实；井外四周的回填土夯实不均 3．没有均匀挖土，使井内土面高差悬殊 4．刃脚下掏空过多，沉井突然下沉，易于产生倾斜 5．刃脚一侧被障碍物搁住，未及时发现和处理 6．排水开挖时，井内一侧涌砂 7．井外弃土或堆物，井上附加荷重分布不均，造成对井壁的偏压	1．加强沉井过程中的观测和资料分析，发现倾斜要及时纠正 2．分区、依次、对称、同步地抽除垫木，及时用砂或砂砾填夯实 3．在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖土或不挖土，待正位后再均匀分层取土 4．在刃脚较低的一侧适当回填砂石或石块，延缓下沉速度 5．在井外深挖倾斜反面的土方，回填到倾斜一面，增加倾斜面的摩阻力 6．不排水下沉，在靠近刃脚低的一侧适当回填砂石；在井外射水或开挖，增加偏心压载，以及施加水平外力等措施
偏移 （沉井轴线与设计轴线不重合，产生一定的位移）	1．大多由于倾斜引起的，当发生倾斜和纠正倾斜时，井身常向倾斜一侧下部产生一个较大的压力，因而伴随产生一定位移，位移大小，随土质情况及向一边倾斜的次数而定 2．测量定位差错	1．控制沉井不再向偏移方向倾斜 2．有意使沉井向偏位的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到正确位置或有意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉．直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或接近时，再将倾斜纠正 3．加强测量的检查复核工作
遇障碍物 （沉井被地下障碍物搁置或卡住，出现不能下沉的现象）	沉井下沉局部遇孤石、大块卵石、地下沟道、圬工、管线、钢筋、树根等，造成沉井搁置、悬挂，难以下沉	1．遇较小孤石，可将四周土掏空后取出；较大孤石或大块石、地下沟道、圬工等，可用风动工具或用松动爆破方法破碎成小块取出，炮孔距刃脚不少于50cm，其方向须与刃脚斜面平行，药量不得超过200g，并设钢板防护，不得用裸露爆破；钢管、钢筋、树根等可用氧气烧断后取出 2．不排水下沉，爆破孤石，除打眼爆破外，亦可用射水管在孤石下面掏洞，装药破碎吊出
遇硬质土层 （沉井破土遇坚硬土层，难以开挖下沉）	遇厚薄不等的黄砂胶结层、姜结石，质地坚硬，用常规方法开挖困难，使下沉缓慢	1．排水下沉时，以人力用铁钎打人土中向上撬动，取出或用铁镐、锄开挖，必要时打炮孔爆破成碎块 2．不排水下沉时，用重型抓斗、射水管和水中爆破联合作业，先在井内用抓斗挖2m深锅底坑，由潜水工用射水管在坑底向四角方向距刃脚边2m冲4个400mm深的炮孔，各用200g炸药进行爆破，余留部分用射水管冲掉，再用抓斗抓出
封底遇倾斜岩层 （沉井下沉到设计深度后遇倾斜岩层，造成封底困难）	地质构造不均，沉井刃脚部分落在岩层上，部分落在较软土层上，封底后易造成沉井下沉不均，产生倾斜	应使沉井大部分落在岩层上，其余未到岩层部分，如土层稳定不向内崩坍，可进行封底工作；若井外土易向内坍，则可不排水，由潜水工一面挖土，一面以装有水泥砂浆或混凝土的麻袋堵塞缺口，堵完后再清除浮渣，进行封底。井底岩层的倾斜面，应适当做成台阶
遇流砂 （井外土粉砂涌入井内的现象，造成沉井突沉、偏斜或下沉过慢或不下沉等现象）	1．井内锅底开挖过深，井外松散土涌入井内 2．井内表面排水后，井外地下水动水压力把土压入井内 3．爆破处理障碍物，井外土受振进入井内 4．挖土深超过地下水位0.5m以上	1．采用排水法下沉，水头宜控制在1.5~2.0m 2．挖土避免在刃脚下掏挖，以防流砂大量涌入，中间挖土也不宜挖成锅底形 3．穿过流砂层应快速，最好加荷，如抛大块石增加土的压重，使沉井刃脚切入土层 4．采用深井或井点降低地下水位，防止井内流淤；深井宜安置在井外，井点则可设置在井外或井内 5．采用不排水法下沉沉井，保持井内水位高于井外水位，以避免流砂涌入
超沉 （沉井下沉超过设计要求的深度）	1．沉井下沉至最后阶段，未进行标高观测 2．下沉接近设计深度，未放慢挖土下沉的速度 3．遇软土层或流砂，使下沉失去控制	1．沉井至设计标高，应加强观测 2．在井壁底梁交接处设置承台（砌砖），在其上面铺方木，使梁底压在方木上，以防过大下沉 3．沉井下沉至距设计标高0.1m时，停止挖土和井内抽水，使其完全靠自重下沉至设计标高或接近设计标高 4．避免涌砂发生

6、沉井质量验收

沉井（箱）的质量检验标准应符合下表的要求。