廣東某污水泵站沉井設計

廣東某污水泵站沉井設計廣州市市政工程設計研究院張吉波510000摘要:隨著(zhù)我國的社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展，人口的增長(cháng)，越來(lái)越多的污水收集、處理設施正在興建。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一沉井。 本文對泵站沉井設計作了簡(jiǎn)要介紹,在含水豐富的粗砂土層沉井周?chē)褂昧怂鄶嚢铇吨顾?，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 development,population 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 traffic- Open 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 engineering.Key words: open caisson; pumping station; cement mixing pile中圖分類(lèi)號: TU992. 25文獻標識碼: A文章編號:沉井是修筑深基礎和地下構筑物的一種施工工藝。施工時(shí)先在地面或基坑內制作開(kāi)口的鋼筋混凝土井身，待其達到規定強度后，在井身內部分層挖土運出，隨著(zhù)挖士和土面的降低，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，直至設計標高就位，然后進(jìn)行封底。沉井施工工藝的優(yōu)點(diǎn)是:可在場(chǎng)地狹窄情況~下施工較深(可達50余米)的地下工程，且對周?chē)h(huán)境影響較小;可在地質(zhì)、水文條件復雜地區施工;中國煤化工設HCNMH G備;與大開(kāi)挖相比，可減少挖、運和回填的土方量。其缺點(diǎn)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，根據使用要求，沉井被分為兩大格，因為跨度較大，在中間設置鋼管對撐。下沉到位后再進(jìn)行二次混凝土澆注。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，--次下沉。第--節的制作高度為6.05mo本工程上部結構采用現澆鋼筋混凝土框架結構。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.雜填土中粗砂地下水中粗石-3.550中國煤化工-5.550_MHCNMH G表1 (根據地勘資料)土層標高(相對標高)土層，土層厚度0. 00^ ~-1.50雜填土1. 50m .-1.50^ -11.80中粗砂10.30m-11.80^ -16.90粉質(zhì)粘土5. 10m表2單位摩阻承載力綜重度粘聚力內摩擦角力合建議值8Cφf(shuō)yRkN/m3kPa1710018-202402(2724252503、 計算過(guò)程__Cc76503350沉井計算簡(jiǎn)圖如上圖所示，沉井施工順序為:先開(kāi)挖基坑至4.5m (絕對標高)處，再開(kāi)始制作沉井，沉井分兩次制作，制作完畢再一.次下沉至設計-5.55m絕對標高處。(1)使用階段抗浮驗算沉井自重: Gk=14573kN①施工階段地下水位取1m(絕對高程),.中國煤化工HCNMH GFew.=9120kN，沉井抗浮系數: kw=Gx/F.k=14573/9120=1. 6>1.0②使用階段地下水位取3.5m(絕對高程)，水浮托力標準值:Frw.k=12601kN，沉井抗浮系數: k,w=Gn/Fr.=14573/12601=1. 16>1.0(2) 下沉驗算①多層土的加權平均單位摩阻力標準值:沉井從中砂層開(kāi)始下沉: fa=20kPa②沉井外壁為階梯式,根據沉井規程,取臺階以上摩阻力為0. 5f,井壁摩阻力標準值為: Fn=6338kN③下沉過(guò)程中水對沉井的浮力標準值:施工中，內外水差為0，Fw.z=3633kN④沉井下沉系數計算k。=:Gre-Fme =0.96<1.05，不滿(mǎn)足要求?？紤]加載650kN,此時(shí)下沉系數為k。=Gk-Fwiw*k=1.06>1.05， 滿(mǎn)足要求。F(3)下沉前井壁豎向彎曲計算(采用每邊2個(gè)支點(diǎn))支座彎矩: M支=274kN.m;跨中彎矩: M =1220kN*mLo=10. 75/8. 85<2,按照深梁進(jìn)行設計，構造配筋即可。(4)刃腳計算沉井在施工中,刃腳受水壓力、土壓力、自重、側摩阻力、刃腳下土反力等外力作用，可能產(chǎn)生向內或向外撓曲彎矩。一般情況下，當沉井剛下沉時(shí)，刃腳向外撓曲彎矩為最大,而當沉井沉至設計標高時(shí),刃腳可能產(chǎn)生最大向內撓曲彎矩。沿井周邊取1m寬計算,刃腳產(chǎn)生最大向內撓曲彎矩為28. 7kN. m。根據現行中國煤化工現范YHCNM HG(GB50010- 2010)》進(jìn)行配筋計算,選用φ 25@200 (As =2534mm2)。(5)井壁計算當沉井下沉至設計標高,且刃腳下土已掏空時(shí),作用于井壁上的水平內力為最大，按照前述刃腳向內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力及水平鋼筋。以刃腳頂面以上1. 5t=1. 5*600=900的井壁進(jìn)行內力計算。井壁所受荷載為:P’=PA’=55. 2kN,刃腳所受的水平荷載:P=49.3kN。因a f>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:Mi=254. 8kN. m;根據現行《混凝土結構設汁規范(GB50010-2010)》進(jìn)行配筋計算，選用φ 25@ 100。(6)施工完使用階段結構內力分析:沉井使用階段內力分析及其相應配筋由其使用功能的不同而不同,本二工程沉井用作污水提升泵房地下結構,使用時(shí)井內充水,故刃腳、井壁及底板受力均比施工時(shí)有利，需驗算上部結構施工完后的地基承載力,經(jīng)驗算地基承載力滿(mǎn)足設計要求。4、本 工程遇到的問(wèn)題本工程所在位置一邊是河(沉井邊離河道擋墻內邊線(xiàn)10m)，另外一-邊是城市道路(沉井邊離道路另- -側的房屋約15 ~20m,房屋為6~7層鋼筋混凝土結構)。沉井主要位于中粗砂層，下 沉過(guò)程中有可能導致流砂損壞道路，并且引起道路另一側的房屋產(chǎn)生裂縫或者塌陷,因中國煤化工此必須采取措施保證下沉過(guò)程中地下土層不發(fā)!MHCNMH G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500mm,樁與樁密扣連接,樁中心間距350mm,水泥摻入量不少于60kg/m,并摻入促進(jìn)劑。水泥標號為42.5普通硅酸鹽水泥。28天水泥土單軸無(wú)側限抗壓強度設計值為1.0MPa。根據地勘資料,樁穿越中粗砂層后，入粉質(zhì)粘土1m。水泥攪拌樁在現地面施工，待水泥土達到設計強度后,方能對沉井進(jìn)行下沉工作。5、 總結在本工程中，由于地理環(huán)境和泵站所在場(chǎng)地的限制，選擇沉井作為地下工程的結構型式，不僅避免了大開(kāi)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，節約了施工時(shí)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(méi)有發(fā)現明顯裂縫。因此在含水豐富的粗砂土層施工沉井時(shí)，可以先施工水泥攪拌樁止水帷幕，防止井內外水位有差異導致流砂有很好的效果。參考文獻:[1]給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規程(CECS137: 2002)， 北京:中國建筑工業(yè)出版社，2002[2]葛春暉，鋼筋混凝土沉井結構設計施工手冊，中國建筑工業(yè)出版社，2004[3]李曉春，沉井結構在泵站設計中的應用，科技資訊，2010， 03中國煤化工MHCNMH G