鋼筋混凝土沉井不排水下沉施工

1、鋼筋混凝土沉井(不排水下沉)施工孫磊張榮根江蘇蘇州第一建筑工程集團(tuán)公司摘要通安泵房基礎(chǔ)工程為鋼筋砂內(nèi)階梯式沉井，是蘇州市水環(huán)境綜合整治工程一一引水泵站工程之單項(xiàng)工程，本工程采用分節(jié)制作筒身、不排水下沉的施工方法。關(guān)鍵詞分節(jié)制作排水下沉不排水下沉下沉摩擦力測(cè)量控制封底1、工程概況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。本工程由上海市政工程設(shè)計(jì)研究院蘇州自來(lái)水公司給排水設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。沉井的平面尺寸為25.45X23.6m,刃腳底標(biāo)高為-8.10m,全高12m,壁厚為：刃腳部位1.2m、-4.90-0.35部位1.0m、-0.35+3

2、.90部位0.6m。碎沉井墻壁及底板均采用C25號(hào)密實(shí)碎、抗?jié)B標(biāo)號(hào)S6,沉井底采用水下封底用C15碎。1.1土層分布情況江蘇紡織工業(yè)設(shè)計(jì)院進(jìn)行地基土層的勘探，地基土層的分布：(1)素填土：新近沉積土，軟塑，高壓縮性，fk=90(Kpa)工程性能較差，不能利用，厚度0.81.4m。(2)淤泥：飽和，流塑，高壓縮性，為局部薄層的不良地質(zhì)層，工程性能差，厚度0.40.5m。(3)粘土：可塑，飽和，中壓縮性，fk=200(Kpa),工程性能良好，為理想的天然地基持力層，厚度2.104.20m。(4)粉質(zhì)粘土夾粉土：可塑軟塑，飽和，中壓縮性，fk=140(Kpa),工程性能一般，厚度1.63.80m。(

3、5)粉質(zhì)粘土：軟塑，飽和，中壓縮性，fk=120(Kpa),工程性能一般，厚度0.702.0m。(6)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土夾粉質(zhì)粘土：飽和，流塑軟塑，中壓縮性，fk=90(Kpa),工程性能差，厚度1.903.90m。1.2水文地質(zhì)條件擬建場(chǎng)地地下水位為黃海高程0.731.58m,該水位為上層滯水和潛水的混合水位，地表水與地下水有密切關(guān)系，受降水及灌溉影響。本處地下水對(duì)碎無(wú)侵蝕性。2、下沉方案的選擇沉井下沉分為排水下沉和不排水下沉兩種施工方法。排水下沉適用范圍：滲水量不大（每平方米W1立方米/分鐘）的土；穩(wěn)定的粘性土如粘土、粉質(zhì)粘土以及各種巖質(zhì)土；滲水量很大而排水并不困難的砂礫層。不排水下沉適用范圍

4、：嚴(yán)重的流砂地層；滲水量大的砂礫層；地下水無(wú)法排除或大量排水將影響附近生活、生產(chǎn)和建筑安全。本工程的實(shí)際情況是：沉井最終下沉量為11.7米，由工程地質(zhì)勘探報(bào)告知地質(zhì)性能一般，地層有較嚴(yán)重的流砂，沉井周?chē)Y源較豐富，大量抽除地下水非常困難，沉井周邊取水方便，排污也很方便,主要是不污染周邊的環(huán)境，降低工程造價(jià)，質(zhì)量、安全也能得到有效的保證，所以確定采用不排水下沉方法。3、沉井施工3.1沉井制作本沉井制作總高度為12m根據(jù)設(shè)計(jì)要求及工程地質(zhì)條件分三次制作、一次下沉，第一節(jié)制作高度為5.2m,第二節(jié)制作高為3.6m,第三節(jié)制作3.2m。為減少沉井四角的集中應(yīng)力及沉井下沉的摩阻力，四角采用圓角。模板施

5、工要點(diǎn)：模板與已經(jīng)澆筑好的混凝土接觸處墊50毫米寬泡沫塑料帶，防止漏漿。第一節(jié)沉井筒壁應(yīng)按設(shè)計(jì)尺寸周邊加大1015毫米，第二節(jié)相應(yīng)縮小一些。鋼筋施工要點(diǎn)：在沉井墻板旁預(yù)先綁扎鋼筋骨架和網(wǎng)片，豎筋一次綁扎到位，水平鋼筋分段綁扎，與前一節(jié)井壁連接伸出的插筋采用電渣壓力焊連接，接頭錯(cuò)開(kāi)1/4,內(nèi)外鋼筋之間加設(shè)14鋼筋鐵碼,1.5米間距一個(gè)。鋼筋應(yīng)控制好垂直度和水平度。混凝土施工要點(diǎn)：采用泵送混凝土澆筑，將混凝土分成4段對(duì)稱(chēng)均勻分層澆筑，每層控制的厚度為30厘米，一次連續(xù)澆筑完成，等到第一節(jié)混凝土強(qiáng)度達(dá)到70%f澆筑第二節(jié)，在澆筑下一節(jié)混凝土前，先澆筑一層減半石子的混凝土。在上下節(jié)水平縫處設(shè)鋼板止水帶

6、。制作質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果（數(shù)據(jù)為最大的偏差）為下表所示:項(xiàng)目允許偏差（毫米）備注制作質(zhì)量平面尺寸長(zhǎng)度、寬度±1/200且不大于100+25,-30L為沉井的長(zhǎng)度或?qū)挾?；R為半徑；b為對(duì)角線長(zhǎng)；對(duì)角線差b/100+30,-40井壁厚度±15+10,-53.2下沉系數(shù)驗(yàn)算本沉井采用三次制作一次下沉，第一節(jié)碎強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%其余各節(jié)達(dá)到70淅，方可下沉。下沉系數(shù)驗(yàn)算:K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/兀D(H-2.5)f+R沉井下沉摩擦力計(jì)算簡(jiǎn)圖沉井下沉受力平衡簡(jiǎn)圖式中：K下沉安全系數(shù)，一般應(yīng)大于1.15;Q-沉井自重及附加荷載（KN）;B一被井壁排開(kāi)的水重（KN；T沉

7、井與地基土間的摩擦力（KN;D沉井外徑（m）;R一刃腳反力(KN);f一井壁與地基土的摩擦系數(shù)(KN/m2)。K=(Q-B)/(T+R)=(Q-B)/T+LX(H-2.5)Xf0>1,15式中：Q=48000KNB=12000KN;R=10009KN;f0=15Kpa;H=11.7m;L=兀d=98mK=(48000-12000)/10009+98X(11.7-2,5)X15=1.70>1,15經(jīng)計(jì)算下沉系數(shù)較大，因此下沉沖泥時(shí)應(yīng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，隔墻、刃腳部位應(yīng)嚴(yán)格控制取土，取土?xí)r遵循“先鍋底，后掏底梁、對(duì)稱(chēng)取土、均勻下沉”的原則，在沉井偏差不大的情況下，向四周分層、對(duì)稱(chēng)、均勻取土、刃腳

8、部位必須保留2.0米左右的土堤。3.3沉井下沉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。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)。墊架、

9、排架的拆除沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)到100新墊架方可拆除，刃腳下的墊架的拆除應(yīng)分區(qū)、分組、對(duì)稱(chēng)、同步進(jìn)行。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。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

10、控制底梁、隔墻下取土，鍋底挖深應(yīng)減小。沉井下沉離設(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。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

11、，出現(xiàn)異常情況，則應(yīng)控制底梁等處取土。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。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

12、度在允許范圍內(nèi)，只需要按3.3.5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，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

13、處理方法：通過(guò)潛水員配合采用取土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。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

14、縮機(jī)（空氣吸泥）等。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：粘性土為1.091.20噸/立方米。吸入泥漿所需的高壓水流量弋泥漿量。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)。吸泥機(jī)的射水管與高壓水噴嘴的截約為410,吸泥管與噴嘴的截面比約15-200水力吸泥機(jī)的有效作用約為高壓水泵效率的0.1-0.2倍。配備4套吸泥器。測(cè)量控制施工的測(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和水準(zhǔn)基

15、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)量控制示意圖1一中心線控制點(diǎn)

16、2一下沉控制點(diǎn)3沉井4外壁下沉標(biāo)尺5沉降觀測(cè)點(diǎn)制作質(zhì)量驗(yàn)收結(jié)果（數(shù)據(jù)為最大的偏差）為下表所示:項(xiàng)目允許偏差（毫米）備注下沉后質(zhì)量刃腳平均標(biāo)高士100+35,-40H為下沉總深度；L為取同T取低兩角間距離。底面中心位置偏移H>10米0H/100+20,-10HK10米100刃腳底面標(biāo)高L>10米L/100且不大于300+50,-15LW10米1003.3.10沉井當(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（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示意圖1-沉井2一封底混凝土3導(dǎo)管4水位5施工通道6導(dǎo)管固定架7一下料漏斗8混凝土泵車(chē)下料管4、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