本发明涉及沉井施工领域，更具体地说，涉及一种工业漩流沉淀池结构不排水法沉井方法。
背景技术：
针对工业旋流沉淀池，池内含有多种水，导致沉淀池内土体松软，但是常规的沉井施工方法往往需要进行前期的排水进行施工，在常规沉井施工中，对于体量大(一般超过6m)的沉井在排水下沉时，井边土体易出现明显变形，地面出现大幅度不均匀沉降；当井内抽水迫降时，水位下降过多而使井内外水土压力差过大，井边及井底土体塑流发展严重，给纠偏和结构定位带来极大的困难；大体量结构也有可能在很短时间由于内因不明的软弱地质层而产生大幅度的快速下沉；下沉接近设计深度时较难控制沉止等等。常规施工方法耗费大量人力物力，存在施工工期长、施工效率低、易出现质量事故、造价高等不足之处。
现有专利申请主要使用的是排水法进行施工，导致施工周期长，造价高，中国专利申请，申请号201610527155.x，公开日2016年11月9日，公开了一种沉井施工方法，解决了无法明确纠偏的时机的问题，其技术方案要点是，将对应的沉井施工方式分成三个阶段，分别为初沉阶段、正常下沉阶段、终沉阶段，并且明确在对应阶段需要达到对应的条件下，可以进行纠偏，同时可以采用一种或者多种纠偏措施来对沉井进行纠偏，而且对各个阶段的情况进行严格的监控，以使得一旦发生偏移即可被监测到，并直接进行纠偏，此发明的沉井施工方法，能够在沉井的施工中进行实时的监测，并把控对应纠偏的时机以及纠偏的方式，使得沉井过程中更加的规范，能够更好的完成沉井的施工。此方案主要是针对纠偏方案进行了改进，但是并没有对整体如何在不排水的时候保证沉井，成本高，施工周期长。
技术实现要素：
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的施工工期长、施工效率低、易出现质量事故、造价高的问题，本发明提供了一种工业漩流沉淀池结构不排水法沉井方法。它具有施工效率高、质量易控制、施工安全系数高、有效降低工程成本等特点。
2.技术方案
本发明的目的通过以下技术方案实现。
一种工业漩流沉淀池结构不排水法沉井方法，将沉井分为若干节，在沉井下沉时候先进行一节的沉井制作，后进行此节沉井下沉，再进行下一节沉井制作并与上一节对接和下沉，循环完成所有节的沉井制作、对接和下沉后，再进行沉井内部结构施工。
一种工业漩流沉淀池结构不排水法沉井方法，其步骤如下：
步骤a、结构测量定位放线，设置结构外测量点；
步骤b、沉井刃角开挖至起沉标高以下一定深度，并做好排水工作；此处的高度设置，由于起沉标高以下的位置为刃角模板支设需要留下施工空间，故需要开挖至标高以下一定深度，一定深度的标准为，保证模板支设有足够的操作空间；
步骤c、沉井刃角垫层及垫架施工；
步骤d、首节沉井制作，同时设置结构内测量控制点；
步骤e、首节沉井下沉；
步骤f、分节沉井制作、对接、下沉；
步骤g、沉井封底；
步骤h、沉井内结构施工。
将沉井分为若干节，在沉井下沉时候先进行结构最下面一节的沉井制作，后进行此节沉井下沉，再依次进行下一节沉井制作并对接和下沉，循环完成所有节的沉井制作、两两对接和下沉。
更进一步的，步骤b中，步骤a定位放线后，放出基坑底边线，然后在漩流池部位开挖导坑，开挖至粉质粘土层，在坑内开明沟和集水井进行综合排水，然后通过水泵抽到地面沉淀池。
更进一步的，步骤c中刃脚垫层施工，选用的沉井刃脚支设形式采用木模支架，先铺设一定厚度的砂垫层(厚度取值需通过承载力计算)，再在其中浇筑一定厚度的c15素砼垫层，，后在c15素砼垫层上安装刃角木模支架。
更进一步的，步骤d中，分节沉井制作中包括井壁钢筋绑扎、沉井模板制作、脚手架的搭设、沉井混凝土浇铸施工。
更进一步的，井壁钢筋绑扎具体步骤如下：
a、先立若干根竖筋与插筋绑扎牢固，并在竖筋上划出水平筋分档标志；
b、然后在竖筋下部和齐胸处绑扎若干根横筋定位，并在横筋上划出竖筋的分档标志；
c、接着绑扎若干设计所需的竖筋，最后再绑扎若干设计所需的横筋。
7、根据权利要求5所述的一种工业漩流沉淀池结构不排水法沉井方法，其特征在于：脚手架的搭设中，每层脚手架上分层铺设上脚手板，在脚手架的外侧四周挂好安全防护网
和\或
在第二层脚手架的四周搭设斜挡板。
更进一步的，下沉中使用水力机械冲土，水力机械冲土是用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进沉井内的高压水枪和水力吸泥机，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后用水力吸泥机将泥浆吸出，从排泥管排出井外，至井外沉淀池；
喷嘴冲刷立面，将立面底部冲刷成缺口使之塌落，冲土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，然后对称分层冲挖，保持沉井受力均匀。
更进一步的，在沉井混凝土浇筑时候，各节上段沿四边全长中间施工缝设400×4mm厚止水钢板，进行对接时候将止水钢板浇筑于沉井墙壁结构中，完成各节沉井的对接。
更进一步的，封底作业时，先在沉井底部中央用专业吸泥设备吸成一个中间高四周低的锅底形状，然后再用高压水枪冲洗沉井四边刃脚，确保刃角部位干净，后用提升导管法进行混凝土封底作业。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)分节制作对于这类变截面超深尺寸沉进比较有利，可以每次只控制一次截面尺寸变化，降低模板安装难度，成形度好，采用分节施工方法，减少2/3的一次性施工周转材料的需用量，缓解大量施工周转材料的进场压力，保证现场人员施工安全；由于每次下沉深度减少，冲泥和清泥设备只用常规的即可，对于施工用地紧张狭小的情况也特别适合；
(2)采用分节浇筑沉井墙壁断面是单独一个矩形截面形体，浇筑密实度较易控制，浇筑操作难度很低，技术要求门槛低，施工方便；
(3)分节下沉对于每一节的平面位置、垂直度和标高(沉降值)的偏差观测，可以及时纠偏，降低累积偏差，如已沉下的分节出现某个参数偏差超标，可以在下一节施工时，尽可能地进行修正处理，最大限度地保证三节的整体偏差在规范允许范围内，施工整体误差可控性更为理想；
(4)本方案在沉井时候不需要排水，对于地下水位较高，拟建场地内自上而下的土层有杂填土、可塑粉质粘土、粉砂夹粉土、淤泥质粉质粘土、强风化及中风化基岩层的土层结构可以适用，常规水力取土系列设备就能胜任分节结构高压排土，泥浆池及输送管道占地小，不需引进大型相关设备，节省大量设备投入，成本低，效率高；
(5)在脚手架的外侧四周挂好安全防护网和\或在第二层脚手架的四周搭设斜挡板，有效防止了高空坠落的情况，保护了施工人员的安全，防护性好；
(6)沉井时候使用喷嘴冲刷立面，将立面底部冲刷成缺口使之塌落，冲土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，然后对称分层冲挖，保持沉井受力均匀，安全性好；
(7)封底作业时，先在沉井底部中央用专业吸泥设备吸成一个中间高四周低的锅底形状，然后再用高压水枪冲洗沉井四边刃脚，确保刃角部位干净，后用提升导管法进行混凝土封底作业，有效保证了沉井底部的平整，混凝土均匀、密实、达到标高。
附图说明
图1为沉井施工方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
本方案采用不排水法，分段浇筑分段下沉，完成工业连铸漩流池体结构的沉井。
本发明适用于池体地下标高在▽-12m左右，结构尺寸较大的的矩形池体的沉井施工。
如，本实施例采用内长20m左右，宽10m左右，总高15m左右，变截面壁厚800mm－1200m的矩形池体作为实施例，本发明沉井采用三节制作、三次浇筑、三次下沉的方法。在地面开挖-1.500m导坑，铺设砂垫层、c15素砼垫层、垫架，制作沉井。
确定每节的下沉高度主要参考的依据有：
1、此处的三个分节是以池壁设计壁厚的变截面处为水平分节处，本工程三个壁厚分别是在▽-5.000m以上是800mm厚，▽-9.000m以上是950mm厚，▽-14.520m以上是1100mm厚，以上壁厚是根据设计载荷和经济角度而计算，针对不同环境选择不同厚度值，本实施例中，以上述三个厚度变化值作为分节控制点。结构分成能够保证施工质量、进度、安全为最佳的施工段，利用高压水力取土设备，均匀排出沉井区域土方，每一段匀速下沉到对应的设计标高，再将分段对接成整体沉井，从而设计和使用要求的一种施工方法。
2、考虑每节的自重与水体浮力、土体摩阻力、刃角摩擦阻力等之间的结构强度计算、下沉验算和抗浮验算，来作为施工控制的主要依据。
3、拟施工区域的地下各层土层分布情况，包括每层土层的层厚平均值、每层顶标高变化值。
4、地下水位埋深标高变化值、水位变化幅度值。
5、冲泥吸土设备性能和设备配置，即保证够用，也不能设备闲置，要保证每节下沉的平衡性。
上述数据根据现有技术都可以加入进入考虑，选取合适的下沉高度。
施工的流程如下：结构测量定位放线→沉井刃角开挖至起沉标高以下→沉井刃角垫层及垫架施工→首节沉井制作→首节沉井下沉→分节沉井浇筑对接、下沉→沉井封底→沉井内结构施工。通过上述施工方案完成沉井的制作和施工。在首节沉井制作下沉后，进行第二节的沉井制作，并与首节进行对接，对接完成后进行下沉，后循环进行后一节的制作、对接、下沉，直到完成所有沉井的制作、对接和下沉。
本方案采用三节制作、三次浇筑、三次下沉方法；其中设计如下：第一次施工第一节混凝土，根据第一节在标高-14.520m～-9.000m的壁厚为1100mm，确定第一节下沉5.520m，同时将对接接头的止水钢板埋设于5.520m断面上中心线部位(标高-9.000m)，分部于一圈四周顶部；
根据第二节在标高为-9.000m～-5.000m的壁厚为950mm，确定第二节下沉4.000m，对接接头的止水钢埋设方法同上(标高-5.000m)。
根据第三节在标高为-5.000m～0.150m的壁厚为800mm，确定第三节下沉5.150m。到达全深。总计下沉14.670m，完成整体沉井的下沉。
具体的方案如下：
步骤a、现针对施工现场进行结构测量，并且定位放线，记录沉井下沉数据并标记。
步骤b、沉井刃角开挖至起沉标高以下一定深度，基坑开挖及场地排水
在步骤a定位放线后，放出基坑底边线，然后在漩流池部位开挖1.5m深的导坑；开挖至粉质粘土层，考虑留2m操作面，放坡系数为1：1.5，由于地下水位为±0.000，可采取在坑内开明沟和集水井进行综合排水，然后通过水泵抽到地面沉淀池。
步骤c、刃脚垫层施工
根据现场施工条件分析，进行刃脚垫层施工，沉井刃脚支设形式采用砂垫层、c15素砼垫层与木模支架，采用此方法时，土方开挖至▽-1.500m粉质粘土夹粉土层，具体的可以先铺设一定厚度的砂垫层，再浇筑c15素砼垫层，再在其上安装木模支架。
步骤d、首节沉井制作
沉井制作时候需要进行钢筋、沉井模板、混凝土浇筑、脚手架进行制作。
其中1)、沉井制作的钢筋分项施工方案如下：
井壁钢筋绑扎的顺序为：
a、先立若干根竖筋与插筋绑扎牢固，本处的竖筋数量在2～4根，并在竖筋上划出水平筋分档标志；
b、然后在竖筋下部和齐胸处绑扎若干根横筋定位，本处使用2根横筋定位，并在横筋上划出竖筋的分档标志；
c、接着绑扎若干设计所需的竖筋，最后再绑扎若干设计所需的横筋。
井壁钢筋应逐点绑扎，双排钢筋之间应绑扎拉筋或支撑筋，井壁水平筋的锚固长度，以及预留洞口加固筋长度等，均应符合设计中的设计说明要求。封模后对预留出的竖向钢筋应进行固定，在搭接处绑扎一道横筋定位。浇灌混凝土后，应对预留出的竖向伸出钢筋进行校正，以保证其位置准确。
2)、沉井制作的模板分项施工
根据设计图纸依次制作三节沉井，第一节沉井制作时，在沉井壁的内外模板均采用上、中、下三道抛撑进行加固，以保证模板的刚度与整体稳定性。
第二节、第三节沉井制作时，井壁外模仍按上述方法采用抛撑，井壁内模可采用井内设角钢和钢管悬挑支撑的方法进行加固。
封模前，各种预埋件或插筋按照要求位置用电焊固定在主筋或箍筋上。预留套管或预留洞孔的钢框与钢筋焊接牢固，并保证位置准确。模板安装前必须涂刷脱模剂，使沉井混凝土表面光滑，减小阻力便于下沉。
3)、沉井分节及对接的混凝土分项施工
沉井混凝土浇筑采用砼输送泵车直接入模。每节沉井筒壁分次、分层、对称浇筑，各节上段沿四边全长中间施工缝设400×4mm厚止水钢板，以保证对接处井壁的防水效果。完成各节沉井的对接。每节浇砼必须连续进行，一次完成，不得留置施工缝。浇注支浇筑刃脚、井壁砼要注意浇筑顺序，每层30cm，将沉井沿周长设多个振捣组，进行同时浇筑。为了防止模板变形或地基不均匀下沉，沉井的混凝土浇筑应对称、均衡下料，防止一侧受压而使模板产生位移、变形，每层必须在2h之内浇筑完毕，振捣时振动器移动间距不大于0.5m；振捣器应避免碰撞钢筋、模板。混凝土浇筑完毕后12小时内应采取养护措施，可对混凝土表面覆盖草袋和浇水养护，井壁侧模拆除后应悬挂草包并浇水养护，每天浇水次数应满足能保持混凝土处于湿润状态的要求。
上述方案中，设第二节沉井的模板前，应安排人员凿除或清理施工缝处的水泥薄膜和松动的石子，并冲洗干净，但不得积水，在继续浇筑下节沉井的混凝土前，应在施工缝处铺设一层与混凝土内成分相同的水泥砂浆，第一节砼的强度必须达到设计强度，各项偏差(包括可能的纠偏)指标均在规范允许的范围内，所有预埋(包括为防止第三节下沉时全重抵不住各项阻力，需加焊大型钢梁而留设在侧壁足够的预埋件，防止发生变形)均已完成并验收通过、所有结构洞口已经妥善封堵完成，各种保证措施已完成和检查通过，下沉到位，并且测量各项指标数据都已测定收集。方可进行第二节施工，第三节同样实施。
4)、沉井制作的脚手架分项施工
在第一节井壁下沉前将内架拆除，第二节及第三节沉井施工时外脚手架保持不动，内侧在沉井壁上预埋边长为200mm正方形预埋铁件，即分别在第一节顶部、第二节顶部预埋两排铁件，铁件纵向间距1m，横向间距1.2m，在此基础上焊接三角支撑架，在其上部搭设内双排脚手架。
本方案根据设计要求，脚手架的立杆间距1.20m，横杆间距0.90m，各排搭设步距1.8m，并每隔7根立杆设剪力撑(拉杆)，每层脚手架上分层铺设上脚手板，在脚手架的外侧四周挂好安全防护网，防止高空物体掉落伤人。脚手架施工搭设要及时逐层跟上，保持高出结构高度1.8m以上。并在第二层脚手架的四周搭设安全斜挡板，防止高空物体掉落而击伤下面的行人及施工作业人员。
步骤e、首节沉井下沉
三节沉井分次进行下沉，下沉中使用水力机械冲土，水力机械冲土是用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进沉井内的高压水枪和水力吸泥机，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后用水力吸泥机将泥浆吸出，从排泥管排出井外，至井外沉淀池。冲粘性土时，宜使喷嘴接近90o的冲刷立面，将立面底部冲刷成缺口使之塌落，冲土顺序为先中央后四周，并沿刃脚留出土台，然后对称分层冲挖，尽量保持沉井受力均匀，不得冲刃脚踏面下的土层。施工时，应使高压水枪冲入井底，所造成的泥浆量和掺入的水量与水力吸泥机吸入的泥浆量保持平衡。水力机械冲土的主要设备包括吸泥器(水力吸泥器)、吸泥管、扬泥管和高压水管、离心式高压水泵等。
在下沉的同时出土，出土顺序由内向外：根据下沉情况掏除井内锅底的土，最后形成全刃脚支承的大锅底，使沉井安全下沉。
第一节下沉初阶段，严格控制刃脚外土塞，为保证沉井受力均匀，在刃脚全支承不能满足下沉要求时，需在刃脚处采用高压水枪冲刷取土，做到均匀、对称、同时、层层剥离，循序渐进。在下沉的同时，通过测量仪器的使用对下沉量、四角高差、偏位进行测量，及时了解下沉速度：定时用两台经纬仪进行垂直度偏差跟踪观测；用水准仪监测四角墨线标尺的偏差，控制高差整体性下沉量，如超过允许偏差的1/4，应及时纠偏，确保沉井在初始下沉阶段形成良好的下沉轨道。完成对沉井的下沉操作。
步骤f、分节沉井制作、对接、下沉
制作好第一节沉井后，下沉到指定位置；进行第二节制作，并进行第一节和第二节沉井的对接浇筑；进行第二次下沉，二次下沉后进行第三节沉井制作和对接浇筑，进行第三次下沉，三次下沉和二次对接交替有序工作，给每节沉井过后，对沉井结构、施工设备、施工人员、各项技术参数都有一个调整缓冲的余地，调整的体量和幅度都不是很庞大，便于可操作。便于继续进行分节操作，分段下沉，且依靠沉井其自重下沉，进行分节排土，分节下沉的模式，不需要大面积的冲泥吸泥，有效控制下沉速度，下沉稳定，安全，节约资源，对环境的影响也降低到尽可能的程度。在制作下沉过程中，加设防突沉、超沉措施，经过验算，到第三节，发生超沉或者突沉可能性较大，需在最初已下沉的第一节底部加设四根钢梁，减缓下沉。井底加钢梁方法，本方案是在底板底设热扎h型钢
步骤h、沉井封底
沉井下沉距设计标高还有0.1m米左右时，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。封底作业时，先在沉井底部中央用专业吸泥设备吸成一个锅底，然后再用高压水枪冲洗沉井四边刃脚。清理干净。即可进行封底作业，根据水下混凝土浇筑操作规范，在水下掌握好混凝土的标高和塌落度，并探摸混凝土是否均匀情况，要确保混凝土均匀、密实、达到标高，以确保封底挤水成功，灌注完砼后，根据季节，必须要养护7-10天(冬季要适当延长)方能抽水。
步骤h、沉井内结构施工。在完成封底后，进行墙、板、柱等井内的施工。完成整体施工。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，在不背离本发明的精神或者基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此，权利要求中的任何附图标记不应限制所涉及的权利要求。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。此外，“包括”一词不排除其他元件或步骤，在元件前的“一个”一词不排除包括“多个”该元件。产品权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。