【摘要】本文介紹了沉井結構設計的一般步驟和內容，探討思考沉井結構設計要點及施工過程中難以達到設計要求的難點，從而完善污水處理廠構筑物的結構設計。
前言
污水處理廠是從污染源排出的污(廢)水，因含污染物總量或濃度較高，達不到排放標準要求或不適應環(huán)境容量要求，從而降低水環(huán)境質量和功能目標時，必需經過人工強化處理的場所。目前建設污水處理廠已經成為城鎮(zhèn)和工業(yè)區(qū)凈化污水環(huán)境的必要措施。因此污水處理廠的設計、施工、運營已成為環(huán)保工作者和機構的重要研究課題之一。在此，針對污水處理廠構筑物的沉井結構設計及施工進行探討思考，總結工程實踐經驗。
1污水處理廠構筑物地基處理方式
污水處理廠構筑物根據實際地質條件、構筑物埋設深度、周圍建筑物情況等等，采取合適的地基處理方式，比如敞口開挖法、沉井施工法等。但是當污水處理廠構筑物碰到如下實際情況，不適合敞口開挖法時，則采用沉井施工：在天然含水量的土壤中，構筑物埋設深度很大；地下水位高，土質松軟；土壤滲透系數(shù)大(如砂礫層)，開挖后排水量大，施工困難；有水地區(qū)采用筑島沉井方法有利；附近有建筑物。
沉井是一種在地面上制作、通過取出井內土體的方法使之沉到地下某一深度的井體結構。利用沉井作為擋土的支護結構，可以建造各種類型或各種用途的地下工程構筑物。沉井施工方法是修筑地下構筑物或深基礎工程特殊而重要的施工方法，而沉井結構則是與這種施工方法相適應的工程結構。
污水處理廠構筑物中常采用沉井的有：吸水井、水泵站、污水泵站、雙層沉淀池等。然而采用沉井方法時，在施工以前，對沉井地點的地質情況需要進行仔細的鉆探研究，以保證沉井施工的順利進行。
2給排水構筑物沉井結構設計的一般步驟和內容
根據水文、地質資料及工藝使用要求和施工條件，確定沉井的平面形狀、尺寸、埋置(下沉)深度，布置結構體系，選定施工方案；確定截面尺寸；計算外荷載，并繪出水、土壓力計算圖形；根據結構布置，估算封底混凝土厚度；初步確定沉井井壁厚度及其他一些部位構件的截面尺寸；施工階段強度計算：井壁平面框架內力計算及配筋，刃腳計算及配筋，井壁的豎向計算配筋，豎向框架的內力計算及配筋，框架底梁防突沉的強度驗算，計算沉井封底混凝土的厚度，鋼筋混凝土底板的計算及配筋；使用階段計算：沉井結構各部分的強度計算和抗裂驗算，地基承載力及變形(沉降)計算，沉井抗浮、抗滑移、抗傾覆穩(wěn)定驗算等。
3沉井結構設計要點及施工難點的探討思考
3、1井頂標高
沉井頂面的設計標高，除應符合工藝、使用要求外，由于在終沉后，尚需進行封底及內部充填、安裝及上部建筑作業(yè)。故用于水中或岸邊構筑物的井頂設計標高應高于施工期間最高水位(加浪高)0.5m以上；用于人工筑島或陸地制作的沉井，宜高于島面或地面0m-3m以上，以防止地面水流入井內。一般情況下，沉井頂面標高都應高于地面0.3m以上。
3、2沉井刃腳踏面標高
用于地下或水中的空腹式構筑物，應按使用凈空要求確定沉井刃腳踏面設計標高。根據抗沖刷計算，沉井的刃腳應埋置在沖刷線以下足夠深度，并且滿足抗傾覆、抗滑移等穩(wěn)定性要求。根據地基承載力及變形(沉降)計算，選擇較好的持力層。沉井在終沉時，刃腳踏面標高由于超沉或未到設計位置，按《給水排水工程鋼筋混凝土沉井結構設計規(guī)程》規(guī)定的施工允許誤差，應在設計時預留。
3、3沉井平面尺寸
根據規(guī)范規(guī)定，沉井四角(圓形沉井為相互垂直的兩直徑與圓周的交點)中任何兩角的刃腳底面高差，不得超過該兩角間水平距離的1%，最大不得超過300mm；如兩角間水平距離小于10m時，其刃腳高差允許為100mm。沉井的水平位移，不得超過下沉總深度的1%，但下沉總深度小于10m時，其水平位移允許為100mm。
3、4沉井井壁厚度和各部位的截面尺寸
沉井井壁厚度及各部位的截面尺寸應滿足如下幾個方面的基本要求：下沉要求；沉井結構在各個階段的穩(wěn)定要求(如抗浮、抗滑移、抗傾覆)；沉井結構在各個階段的強度及剛度要求；使用階段的抗?jié)B要求。沉井在施工過程中，有些工序難以達到設計要求。其中施工達不到設計要求的主要難點是沉井的挖土下沉不均勻及沉井偏差的糾正。
流砂層中的下沉。在流砂層中沉降沉井，必須特別注意，避免沉井自動下沉時發(fā)生傾斜或高程誤差而帶來施工困難。在流砂層中，如在沉井內采用排水下沉只適宜于1.5m-2m的水頭，而在流砂層中沉井的挖土，則不應在刃腳下掏挖，以免流砂大量涌入井內，但在中間挖土，也不宜挖成鍋底形。當沉井穿過流砂層時，如果自重與摩擦力相差不大，下沉很慢則很不利，這將使流砂不斷的涌入井內。因此，當穿過流砂層時，最好采用增加荷重，使沉井刃腳切入土壤，迅速穿過流砂層。采用土井或井點降低地下水位以后，挖土下沉是完全可以防止井內的流淤。土井多安置在沉井外；井點則可設置在井外或井內。在流砂層中，最好采用不排水法沉降沉井，并能始終保持井內水位高于井外水位。這樣，可以避免流砂的涌入及土壤的擾動破壞，且可保證附近建筑物的安全。
巖石和埋藏物的處理。遇到小型弧石時，可先將其四周的土掏空，使之松動，再將其從刃腳下抽出；若遇到較大石塊時，需要將其破碎成小塊后再逐步予以清出，必要時用少量炸藥進行放炮炸碎。在砂卵石層中下沉時，應注意大塊卵石對刃腳的損傷，以及由于刃腳下土層軟硬不同而發(fā)生傾斜。
沉井下沉困難處理。
?、旁黾映辆灾亍２扇∠绕鲋辆喜可形雌鲋牟糠忠约霸诔辆霞又氐霓k法，促使其下沉；
?、仆诔心_下的土壤，使刃腳懸空，以減少刃腳的反力。如用不排水法下沉時，則可用水沖刷井周土壤；
?、菧p小井周土壤的摩擦力，即在地下水位以下者，可以考慮采用均勻分布的射水管，予以沖刷井周土壤；
?、热缬貌慌潘ǔ两党辆畷r，可以采用部分排水方法，以增加沉井的自重；
?、刹捎帽普饎臃ㄏ鲁?。
沉井偏差的糾正。
?、旁诰畠雀咂鸬囊粋榷嗤谛┩?，低的一側少挖些或不挖土；
?、茰p小較高一側土壤的摩擦力，即采用井外挖土或井內往外向上沖刷土壤；
⑶增加不均勻荷重，高起的一側荷重大些；
?、仍诘偷囊粋热心_下墊以石塊，延緩其下沉速度；
?、蓛A斜較大時，用機械牽引，同時進行沖刷挖土等。
4結語
隨著城市建設和改造的不斷發(fā)展，沉井技術也日益成熟。沉井結構所具有的特殊優(yōu)點及特點，決定了它在工程中不可替代的重要地位。其優(yōu)點及特點：采用沉井，減少了由于深基坑支護所帶來的高額費用，取得了良好的經濟效益；采用沉井，其內部空間可利用，對鄰近建筑物影響小、施工方便；不同于一般建筑物的截面設計，沉井的施工階段內力設計更為重要；沉井結構在施工階段內力與其施工方案密切相關。
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