沉井(濕沉)施工方法

1、鋼筋混凝土沉井（不排水下沉）施工方法鋼筋混凝土沉井（不排水下沉）施工方法編寫(xiě)人：孫磊 張榮根 沉井是修建深基礎(chǔ)和地下深構(gòu)筑物的主要基礎(chǔ)類(lèi)型，按平面形狀可分為圓形、方形、矩形、多邊形等，由于自身的一些特點(diǎn)，在實(shí)際工程中得到廣泛的應(yīng)用。1、特點(diǎn)1.1 沉井結(jié)構(gòu)截面剛度大，承載力高，抗?jié)B和耐久性能好。1.2 施工工序較多，技術(shù)、質(zhì)量要求高，但下沉機(jī)具設(shè)備簡(jiǎn)單。1.3可用于各種復(fù)雜的地形和地質(zhì)條件，特別適用于地下水豐富、滲透系數(shù)大、排水有困難、地下有流沙等土質(zhì)情況的施工。1.4 不需要開(kāi)挖土方，可以加快施工進(jìn)度，降低工程成本。2、適用范圍 適用于工業(yè)建筑的深坑、地下室、水泵房、設(shè)備深基礎(chǔ)等工程及松軟、

2、不穩(wěn)定含水層、粘性土、沙土等地基中。3、工作原理 在地面上按照施工圖紙對(duì)鋼筋混凝土筒身進(jìn)行制作，待筒身達(dá)到一定強(qiáng)度后，在筒內(nèi)用預(yù)先安設(shè)在沉井外壁的水槍借助高壓水沖刷土層，依靠筒身自重克服與土壁之間的摩阻力，不斷下沉、就位，直至符合設(shè)計(jì)要求。4、施工程序 平整場(chǎng)地 測(cè)量放線 開(kāi)挖基坑與處理 沉井制作 沉井下沉 沉井封底 澆筑底板混凝土 驗(yàn)收5、平整場(chǎng)地 按照設(shè)計(jì)圖紙和施工方案的標(biāo)高平整場(chǎng)地，拆遷沉井施工涉及范圍內(nèi)的地上障礙物，清除地面下3米以?xún)?nèi)的埋設(shè)物。6、測(cè)量放線 依據(jù)建設(shè)單位提供的基準(zhǔn)點(diǎn)及設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)定位圖布設(shè)現(xiàn)場(chǎng)施工平面控制網(wǎng)；依據(jù)建設(shè)單位提供的水準(zhǔn)基點(diǎn)控制沉井施工高程。 7、開(kāi)挖基坑 采用

3、挖土機(jī)開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高以上20cm處，余土用人工修整，然后一般采用砂、砂礫、碎石、灰土墊層，用機(jī)械碾壓或打夯機(jī)夯實(shí)。 8、沉井制作8.1刃腳制作根據(jù)沉井重量、施工荷載和地基等情況，刃腳可采用墊架法、半墊架法、磚墊座或土底模制作。采用墊架（或半墊架）法，首先在刃腳處鋪設(shè)砂墊層，再在上面鋪設(shè)墊木和墊架（墊架的數(shù)量根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算確定），間距一般為0.5米1米。墊架鋪設(shè)應(yīng)對(duì)稱(chēng)，一般先設(shè)8組定位墊架，每組由23個(gè)墊架組成，矩形沉井常設(shè)4組定位墊架，其位置在長(zhǎng)邊兩端0.15L（L為矩形長(zhǎng)邊長(zhǎng)），在其中間支設(shè)一般墊架，墊架應(yīng)垂直井壁鋪設(shè)（圓形沉井沿刃腳圓弧部分對(duì)準(zhǔn)圓心鋪設(shè)）。墊木施工時(shí)應(yīng)保持其頂面在同一水平面上

4、（誤差控制在10毫米以?xún)?nèi)），墊木中線應(yīng)與刃腳中心線相重合。沉井刃腳墊架（或半墊架）施工如下圖。 墊架施工 半墊架施工 1刃腳 2模板 3墊架 4枕木 5夯實(shí)地基 6砂墊層 7半墊架8.2井壁制作 一般有三種制作方式：A）在地下水位高和凈空允許的情況下可采用在地面上制作。B）人工筑搗制作。C）在地下水位低、凈空不高的情況下可在基坑中制作。施工中一般采用基坑中制作。基坑中制作沉井，基坑應(yīng)比沉井寬23米，四周布設(shè)排水溝和集水井，并在地面上設(shè)擋水堤，如下圖。基坑中制作沉井1 擋水堤 2沉井 3排水溝 4地下水位線沉井制作方式又可分為：A）一次制作，一次下沉；B）分節(jié)制作，一次下沉；C）分次制作，制作與

5、下沉交替進(jìn)行。當(dāng)沉井筒身小于6米時(shí)可采用一次制作、一次下沉的施工方法；當(dāng)沉井筒身大于6米小于12米時(shí)可采用分節(jié)制作、一次下沉的施工方法；當(dāng)沉井筒身大于12米時(shí)可采用分次制作，制作與下沉交替進(jìn)行的施工方法；9、沉井下沉9.1下沉系數(shù)驗(yàn)算 沉井下沉之前應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的外觀進(jìn)行全面的檢查，主要檢查混凝土的強(qiáng)度、抗?jié)B等級(jí)、驗(yàn)算地基極限承載力、下沉的分段摩阻力及分段的下沉系數(shù)。下沉前混凝土的強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%，沉井下沉必須克服井壁與地基土間摩擦力、地層刃腳的反力和克服水的浮力。沉井制作到擬定的高度后，按下式驗(yàn)算下沉系數(shù)。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下圖。K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/D (H-2.5) f+

6、R式中：K下沉安全系數(shù)，一般應(yīng)大于1.15； 沉井下沉受力平衡圖 沉井下沉摩擦力計(jì)算簡(jiǎn)圖Q沉井自重及附加荷載（KN）；B被井壁排開(kāi)的水重（KN）；T沉井與地基土間的摩擦力（KN）；D沉井外徑（m）；H沉井下沉高度（m）；R刃腳反力（KN）；f井壁與地基土的摩擦系數(shù)(KN/ m2)（按下表取用）。當(dāng)下沉范圍內(nèi)土層由不同土層構(gòu)成時(shí)，取平均摩擦系數(shù)，其計(jì)算方法為：f=（f1n1+f2n2+fnnn）/(n1+n2+nn)f1 f2 fn各層土與井壁的摩擦系數(shù)(KN/ m2)；n1 n2nn各層土的厚度（m）。地基土與沉井外壁間的摩擦系數(shù)土的種類(lèi)地基土與井壁的摩擦系數(shù)(KN/ m2)土的種類(lèi)地基土與井

7、壁的摩擦系數(shù)(KN/ m2)粘性土軟土砂土24.549.09.811.811.824.5砂卵石砂礫石泥漿潤(rùn)滑套17.729.414.719.62.94.99.2下沉準(zhǔn)備（1）清除井內(nèi)散落的混凝土、腳手管、木板等雜物。（2）井壁上的對(duì)拉螺栓應(yīng)割掉，并作抗?jié)B處理，刃腳部位的預(yù)插筋加裝PVC防護(hù)套管，以防鉤破潛水服等。（3）井內(nèi)外均應(yīng)設(shè)置鋼梯，并加防護(hù)欄。設(shè)計(jì)好下沉排泥管路，確保排泥暢通至指定排泥場(chǎng)地。（4）沉井四角短邊設(shè)立下沉標(biāo)尺，用水準(zhǔn)儀控制沉井下沉量，用經(jīng)緯儀控制沉井四角位移，及時(shí)調(diào)整，保證其偏差在規(guī)范允許的范圍內(nèi)。9.3墊架、排架的拆除 沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后墊架方可拆除，刃腳下的墊架

8、的拆除應(yīng)分區(qū)、分組、對(duì)稱(chēng)、同步進(jìn)行。拆除方法是：將墊木底部的土挖去，利用人工或機(jī)械將墊木抽出，抽出時(shí)應(yīng)進(jìn)行下沉觀測(cè)，注意下沉是否均勻。9.4下沉速率控制目的：通過(guò)控制井內(nèi)取土，使沉井下沉速率保持在一定的范圍內(nèi)，從而保證下沉偏差符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。（1）初沉階段：即下沉深度2.0米內(nèi)，為使沉井形成穩(wěn)定準(zhǔn)確的正常軌跡，此時(shí)應(yīng)以慢為主，速率控制在0.3米/天。（2）中沉階段：即距設(shè)計(jì)標(biāo)高2.0米前，速率可加快，控制在0.50.8米/天范圍內(nèi)。（3）終沉階段 ：即距設(shè)計(jì)標(biāo)高2.0米時(shí)，此時(shí)應(yīng)減慢下沉速度，控制在0.20.3米/天，以糾偏為主，做到有偏必糾，嚴(yán)格控制底梁、隔墻下取土，鍋底挖深應(yīng)減小。沉井

9、下沉離設(shè)計(jì)標(biāo)高0.1米時(shí)應(yīng)停止下沉施工，靠自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，下沉達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，經(jīng)24小時(shí)沉降觀測(cè)，沉降量不大于10毫米后進(jìn)行封底施工。9.5遇到問(wèn)題的預(yù)防和處理措施在沉井下沉各階段，應(yīng)及時(shí)加強(qiáng)觀測(cè)，若發(fā)生偏移應(yīng)立即采取措施予以糾正。（1）沉井傾斜：即沉井垂直度出現(xiàn)偏差、歪斜。因此應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)資料的校核和分析，在刃腳高的一側(cè)加強(qiáng)取土，低的一側(cè)少取土或不取土，待正位后再均勻分層取土下層。（2）沉井偏移：即沉井軸線產(chǎn)生位移現(xiàn)象。首先加強(qiáng)測(cè)量資料的校核，然后控制沉井不再向偏移方向傾斜，當(dāng)幾次傾斜糾正后即可恢復(fù)到正確位置。（3）沉井下沉過(guò)快：即沉井下沉速率超過(guò)挖土速度，出現(xiàn)異常情況，則應(yīng)控制底梁等處取土

10、。及時(shí)將下沉方法改為注水下沉，增加浮力。（4）沉井下沉過(guò)慢：沉井下沉至一定深度后，井壁與土體摩阻力增加，可能導(dǎo)致下沉緩慢。此時(shí)可以采用的方法是：在井壁四周壓觸變泥漿護(hù)壁、設(shè)置空氣幕降低井壁與土的摩阻力或在沉井頂部壓鐵塊增加自重。9.6沉井糾正措施沉井傾斜是沉井下沉過(guò)程中必然會(huì)出現(xiàn)的一種現(xiàn)象，糾正自然也是必然的一種手段，一般均將傾斜度控制在規(guī)范允許的范圍內(nèi)進(jìn)行下沉，碰到突發(fā)情況則有可能則有可能致使沉井傾斜超過(guò)允許范圍內(nèi)，如遇到地下障礙物、地質(zhì)分布嚴(yán)重不均等（這些現(xiàn)象在事先的相關(guān)資料中均未反映而無(wú)法預(yù)知），一旦沉井發(fā)生傾斜，均應(yīng)采取措施進(jìn)行糾正。（1）允許傾斜：傾斜程度在允許范圍內(nèi)，只需要按9.5

11、所述調(diào)整取土方法即可解決。（2）超限傾斜：即傾斜程度超過(guò)規(guī)范允許范圍，則應(yīng)立即采取措施進(jìn)行沉井糾偏。1）沉井已傾斜，但傾斜不再快速擴(kuò)大，則通過(guò)低的一側(cè)停止取土，并在其外側(cè)加強(qiáng)回土，而高的一側(cè)井內(nèi)加強(qiáng)取土，甚至外側(cè)要采用取土減阻方式 以利于高的一側(cè)沉井下沉，直至傾斜度接近零時(shí)再進(jìn)行正常下沉。2）沉井已傾斜且傾斜仍快速擴(kuò)大：這種狀況往往在遇突發(fā)情況時(shí)發(fā)生，其處理方法則分兩步：首先向井內(nèi)快速增加注水，甚至將井內(nèi)注滿(mǎn)，以增加沉井浮力而減少自重，使沉井停止下沉，然后再分析致斜原因而采取相應(yīng)措施。第一種情況是遇到障礙物，此時(shí)致使沉井一側(cè)不動(dòng)，另一側(cè)繼續(xù)下沉而導(dǎo)致傾斜，采用的處理方法：通過(guò)潛水員配合采用取土

12、掏物的辦法將障礙物排除，然后逐步降水、井內(nèi)取土的方式糾偏，恢復(fù)沉井下沉。第二種情況是遇到不良地質(zhì)，在實(shí)際地質(zhì)情況與地質(zhì)報(bào)告嚴(yán)重不符，且地質(zhì)分布又不均勻等條件下易于發(fā)生沉井超限傾斜，采用的處理方法：先加額注水穩(wěn)定沉井。再通過(guò)調(diào)整井內(nèi)取土、調(diào)整井外回填來(lái)糾偏，而且高的一側(cè)取土?xí)r可以將刃腳掏空，以達(dá)到糾偏效果，如果糾偏效果仍不明顯，則可以采用一些加強(qiáng)措施，如低的一側(cè)進(jìn)行壓密注漿以加強(qiáng)地基承載力，或高的一側(cè)井上加載輔助下沉，或高的一側(cè)井壁旁加注空氣幕減阻加強(qiáng)下沉等。9.7井壁孔洞處理 沉井井壁中如有預(yù)留管道、地溝等孔洞時(shí)，在下沉前必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚怼?duì)較大的孔洞采用預(yù)埋鋼框、螺栓，用鋼板、方木封閉，里

13、面填塞與孔洞混凝土重量相等的砂石或鐵件配重，在沉井封閉后拆除。 9.8沉井下沉（水力機(jī)械沖土）工作原理 用高壓水泵將高壓水流通過(guò)進(jìn)水管分別送進(jìn)沉井內(nèi)的高壓水槍和吸泥機(jī)，利用高壓水槍射出的高壓水流沖刷土層，使其形成一定稠度的泥漿匯流至集泥坑，然后用吸泥機(jī)將泥漿吸出，從排泥管排出井外。9.9主要設(shè)備主要設(shè)備包括：吸泥器（水力吸泥機(jī)或空氣吸泥機(jī) ）、吸泥管、揚(yáng)泥管、高壓水管、離心式高壓清水泵和空氣壓縮機(jī)（空氣吸泥）等。 9.10技術(shù)參數(shù)吸泥器內(nèi)部高壓水噴嘴處的有效水壓與揚(yáng)泥所需的水壓的比值平均約7.5。適宜的泥漿稠度：砂類(lèi)土為1.081.18噸/立方米；粘性土為1.091.20噸/立方米。吸入泥漿所

14、需的高壓水流量泥漿量。吸入的泥漿與和高壓水混合以后的稀釋泥漿，在管內(nèi)的流速不超過(guò)23米/小時(shí)，噴嘴處的高壓水流速一般約為3050米/小時(shí)。一般的吸泥機(jī)的射水管與高壓水噴嘴的截面比水力吸泥器沖土1沉井 2供水管 3水位 4排泥管 5沖刷管 6水力吸泥導(dǎo)管7履帶起重機(jī)約為410，吸泥管與噴嘴的截面比約1520。水力吸泥機(jī)的有效作用約為高壓水泵效率的0.10.2倍。吸泥器配備數(shù)量與沉井的規(guī)模及土質(zhì)有關(guān)，一般為26套。用水力吸泥器示意如上圖。9.11測(cè)量控制 沉井施工的測(cè)量控制包括沉井的位置標(biāo)高控制、沉井垂直度的控制和沉井下沉的控制。 沉井的位置標(biāo)高控制是在沉井外部地面及井壁頂部設(shè)置縱橫十字中心控制線

15、和水準(zhǔn)基點(diǎn)，用經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)儀進(jìn)行控制。沉井垂直度的控制是在沉井外壁垂直控制線，用兩臺(tái)經(jīng)緯儀進(jìn)行垂直偏差的觀測(cè)，當(dāng)垂直偏差的角度達(dá)到arcsin(50/H)(H為沉井高度，單位毫米)時(shí)或四面標(biāo)高不一致時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行校正。沉井下沉的控制是在沉井外壁的四周彈出水平線或在外壁上用白鉛油畫(huà)出標(biāo)尺，用水準(zhǔn)儀進(jìn)行沉降觀測(cè)。測(cè)量控制如下圖。測(cè)量控制要求：沉井下沉中應(yīng)加強(qiáng)位置、垂直度和沉降量的觀測(cè)，每班至少測(cè)量?jī)纱危咏O(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，每2小時(shí)觀測(cè)一次，目的是防止超沉。測(cè)量記錄有專(zhuān)人負(fù)責(zé)，如出現(xiàn)傾斜、位移或扭轉(zhuǎn)，應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)負(fù)責(zé)人，采取科學(xué)有效的措施，使偏差控制在允許的范圍內(nèi)。測(cè)量控制1中心線控制點(diǎn)

16、 2下沉控制點(diǎn) 3沉井 4外壁下沉標(biāo)尺 5沉降觀測(cè)點(diǎn) 10、沉井封底 當(dāng)沉井下沉到設(shè)計(jì)標(biāo)高0.1米時(shí)，應(yīng)停止下沉施工，靠自重下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高，在8小時(shí)內(nèi)觀測(cè)累計(jì)下沉量不大于10毫米時(shí)，可以進(jìn)行沉井封底。首先將井底浮泥清除干凈，新老混凝土接觸面用水沖刷干凈，并拋入碎石做墊層，采用提升導(dǎo)管法澆筑封底混凝土。待水下混凝土達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后（一般養(yǎng)護(hù)7天），才可以抽水檢查封底情況和檢修補(bǔ)漏，然后進(jìn)行底板混凝土的施工。導(dǎo)管法澆筑封底混凝土如下圖。 導(dǎo)管法澆筑封底混凝土1 沉井 2封底混凝土 3導(dǎo)管 4水位 5機(jī)動(dòng)車(chē)跑道 6平臺(tái) 7下料漏斗 8大梁 9混凝土澆筑料斗11、施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)沉井施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)下表。序號(hào)

17、項(xiàng) 目允許偏差（毫米）備注1制作質(zhì)量平面尺寸長(zhǎng)度、寬度 l/200且不大于100L為沉井的長(zhǎng)度或?qū)挾龋籖為半徑；b為對(duì)角線長(zhǎng)；H為下沉總深度；L為最高與最低兩角間距離。曲線部分半徑R/200且不大于50對(duì)角線差b/100井壁厚度152下沉后質(zhì)量刃腳平均標(biāo)高100底面中心位置偏移H10米H/100H10米100刃腳底面標(biāo)高L10米L/100且不大于300L10米10012、安全保證措施施工中做到符合安全生產(chǎn)規(guī)定要求，確保設(shè)備完好率大于95%，人身安全無(wú)事故。各分項(xiàng)施工時(shí)，安全部門(mén)及時(shí)做好安全技術(shù)交底工作，讓每個(gè)施工人員懂得安全生產(chǎn)的重要性，自覺(jué)遵守安全操作規(guī)程。特殊工種應(yīng)通過(guò)專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)持證上崗。1

18、2.1施工作業(yè)時(shí)，安全員應(yīng)按規(guī)定進(jìn)行巡回檢查，發(fā)現(xiàn)“三違”現(xiàn)象應(yīng)立即制止，督促其按規(guī)范作業(yè)，遇有安全隱患，嚴(yán)格按“三不放過(guò)”的原則處理。12.2工作井頂面、走道、爬梯必須設(shè)欄桿，上下人員不得擁擠，進(jìn)場(chǎng)人員必須戴好安全帽。潛水員必須做好體檢工作，不合格人員嚴(yán)禁下潛，下沉?xí)r，井面必須安放救生圈。12.3各種機(jī)械與電器設(shè)備必須有可靠的防護(hù)裝置、限位裝置，防止機(jī)械傷人事故的發(fā)生。冬期施工時(shí)，做好防滑、防凍、保溫等措施。13、工程實(shí)例通安泵房基礎(chǔ)工程為鋼筋砼內(nèi)階梯式沉井，是蘇州市水環(huán)境綜合整治工程引水泵站工程之單項(xiàng)工程，工程位于蘇州市相城區(qū)通安鎮(zhèn)街西村，南為金墅取水站，西為太湖，北面為漁民新村，場(chǎng)地為農(nóng)田，古北角一部分為魚(yú)池。沉井的平面尺寸為25.4523.6m，刃腳底標(biāo)高為-8