沉井水下封底施工工法

1、沉井水下封底施工工法中色十二冶金建設有限公司中南分公司占吉生前言在工業(yè)建筑中，不可避免的會經常施工較深的水池及設備基礎， 而施工地段地下水位又較高，為了保證基礎施工，會使用到沉井并采 用水下封底的方法進行施工。工法特點結合工程的特點，此施工工法編制符合地下水位高、難降水的工 程施工程序和客觀規(guī)律。著重體現三個原則：一是符合性：符合冷軋 工程施工規(guī)范要求及客觀規(guī)律；二是先進性：即以科學的方法、先進 的管理、優(yōu)化的配置、完善的措施，實現理想的目標；三是合理性： 即在保工期、保質量、保安全的前提下優(yōu)化人、機、財、物等的合理 配置。以我公司的技術力量、技術裝備、人員素質、類似工程的施工經 驗為基礎條件

2、，通過項目的實施和控制，實現工程施工優(yōu)質高效的目 標。適用范圍本工法適用于地下水位高、難降水的工程施工。工藝原理先在地面施工鋼筋混凝土結構，然后將結構下沉，最后水下封底。施工工藝流程及操作要點5.1總工藝流程場地平整、測量放線一一引油缸套管孔一一機械挖土至標高 -5.00m刃腳地基處理一一坑內制作沉井刃腳一一刃腳砼養(yǎng)護（至 70%砼強度）一一沉井井壁三次制作并留施工縫一一井壁砼養(yǎng)護（至 70%砼強度）一一沉井下沉一一沉井封底5.2沉井下沉5.2.1沉井下沉前的準備工作以毛砂或粉煤灰加填沉井外基坑至現場自然地面，以利減少 沉井下沉過程中與土體側摩阻力。若在井處設置無砂管降水井應經常進行清洗，確保

3、降水高度 在-15.000m以下。檢驗井壁砼強度，按同條件養(yǎng)護之砼試塊強度等級值為準， 刃腳部分達砼強度100%，井壁砼強度達70%以上。對原來的定位樁，高程點進行復查，并在四面井壁上部做出 與控制樁對應點的標志，以檢驗沉井的位移。在井壁內側設垂線，其中南北墻各一條，東西墻各兩條，以 吊線錘觀察沉井的傾斜。在井壁外側四角上用紅漆畫出標尺，每一標志線間距500mm， 并標出下沉前的實際高度和下沉完畢后的標高，以觀測沉井下沉情 況。搭設沉井內保護棚，先期可利用沉井內予制樁，在靠近內壁 處以鋼腳手連接四根予制樁（2600X2200），高度2.5m,上鋪以U 型連接的小鋼模，截樁后利用樁頭加設鋼架桿立

4、防護棚。5.2.2沉井下沉1.挖土下沉1）分組對稱拆除沉井磚模或模板至刃腳斜面內400mm。2）在沉井中間開始逐漸向四周挖土，每層挖土厚0.40.5m, 沿刃腳周圍保留1.5m 土。3）先挖兩層后（形同鍋底），再集中人力沿沉井井壁，每2 3m 一段向刃腳方向逐層全面、對稱均勻地削薄土層，每次削200 300mm，使沉井在自重作用下均勻垂直切土下沉，然后再重復上面程 序。每次下沉深度不能大於500mm，發(fā)現沉井傾斜后，a.立即停止傾 斜方向挖土，加快對面方向挖土，以防加劇傾斜，并按此糾正傾斜。在井頂上壓鋼錠，鋼錠重量根據具體情況，經計算確定。c.在沉井 較高一側的井外壁插入數根管子，由此壓入膨潤

5、土泥漿，使該側井外 壁摩阻力減少。4）沉井位移處理。沉井位移主要是由沉井傾斜引起的，沉井向 某一方向傾斜被糾正后，必然引起沉井向相反方向產生位移，可以利 用這一點，當沉井向某一側位移后，在沉井下步沉時，先挖此側刃腳 處的土，使沉井向此側傾斜，然后挖相反側刃腳的土糾正傾斜，如此 循環(huán)一、二次可糾正沉井位移。5）沉井的允許偏差如表5.2.2序號項目允許偏差（mm）1制作質量平面尺寸1、長度、寬度+ L/200并不大于100井壁厚度土 152下沉后刃腳平均標高底面中心位置偏移H10m 刃腳底面高差L10m100WH/100L/100且不大于3006）沉井下沉最初4m內要特別注意保持平面位置與垂直度正

6、確，以免以后下沉不易調整。7）挖土必須分層進行，防止鍋度挖的太深或刃腳處切土過快傷 人。8）在沉井開始下沉和將沉至高度標高時，周邊開挖深度應於 300mm或更薄一些，避免發(fā)生傾斜，在離設計標高200mm左右應停止 取土，依自重下沉至設計標高。9）沉井內人工取土，裝入吊斗內，采用卷揚提升設備取土至井 外。10）沉井下沉中應加強位置，垂直度和標高（沉降值）的觀測， 每班至少測兩次（每班中及第次下沉后檢查一次），接近設計標高時 應加強觀測，每兩小時一次，予防超沉，并由專人負責作好記錄。水力機械法下沉1）準備工作a.首先在生產區(qū)北側布置好吊機及井內人工開挖起吊設備和井 外運泥道路鋪設、外運機械（便于砂

7、墊層和砼墊層拆除后吊出井外）；同時準備好取水設備，敷設取水管路，確保取水量充足。選用兩臺TSW50-7級水泵，兩用一備，每小時提供約100m3、 壓力為68Kg/cm2的水源，帶動破土機械。采用2管，將壓力水 輸送到沉井的井上管路，以滿足井下多個區(qū)格內水力破土機械（揚水 器和噴水槍）的用水。水力機械法沉井時，有大量的泥漿需要處理，為此，在沉井東 側設立泥漿池（預估1800m3），沉井下沉施工產生的泥漿可先排放至 泥漿池內，然后將池內泥漿沉淀后外運。沉井之前，應對安裝好的管路及破土機械進行試運轉，在井內 各個區(qū)格逐個檢查運轉情況，直到符合要求為止。清理沉井結構上的物件，嵌補好對拉螺栓留下的凹口。

8、沉井安裝施工人員上、下行走扶梯，倉內根據實際情況安放簡 易梯，在沉井下沉時，外井壁環(huán)梯踏步應隨著井的下沉逐漸割除。沉井之前在井內外搭設扶梯和平臺，井上布置欄桿照明等輔助 設施。在沉井四周外井壁設置四處沉井下沉高程控制點，噴制水準尺 尺花，在四側外井壁上端噴制平面位移觀察尺花，在施工區(qū)域可靠位 置，布置后視水準點二只，后視方位二只，要求各控制點、基準點穩(wěn) 固可靠，并根據沉井降水的影響的情況隨時進行復測、校正。刃腳踏 面底標高必須嚴格復沉井下沉前，切割井壁上所有對拉螺栓，并作抗?jié)B處理，井壁 上所有預埋插筋均扳彎，以防勾搭或劃傷工作人員。為保證封底素砼與井體有較好的連結，下沉前將與素砼接觸部位（如底

9、梁、刃腳、隔墻等處）清理干凈，并經驗收合格。沉井下沉前用磚砌封堵井壁上所有預埋套管，孔徑N 1000mm 時，采用10mmA3鋼板，以防止下沉時泥土或地下水大量涌入。頂管 穿墻套管下沉前用黃粘土或灰土分層回填夯實，使干容重達到 1.6t/m3 以上。建立測量控制體系。在沉井四角雙面設立下沉刻度線和標尺， 標尺形式為雙排管架，并安裝對準標尺的讀數指針，距井壁15-40m 處安裝一牢固校驗指針高程基準點的裝置，井壁內設立傾斜度控制線 進行沉降、位移、傾斜的審核，并按質量控制程序做好詳細記錄。2）木模拆除刃腳木模及素砼墊層前繪制詳細的拆模流程圖，施工時嚴格 按圖操作。先將刃腳木模及底部砼墊層對角、對

10、稱、同步抽除，及時 在挖除部位填砂夯實，以利沉井穩(wěn)定。當素混凝土墊層敲拆后，沉井重心偏高，沉井井壁的四周無摩擦 力，沉井的下沉系數很大，掏挖刃腳下的砼墊層不均勻，將會成沉井 很大的傾斜，所以在沉井挖土前，沉井的刃腳先采用人工全面同時分 層掏挖，挖除的土方先集中在各倉底中央，然后用吊車將砂土、砼墊 層吊出井外，運至指定地點，由于初沉時沉井在砂中下沉，因此只要 分層挖出井內泥砂，沉井便會逐漸下沉，初沉時，下沉速度控制在 0.3-0.5m/日。讓沉井逐漸下沉部分，使沉井刃腳埋在土層中，降低 沉井重心。由于沉井在初期下沉過程中，下沉系數較大，故采取擠土 下沉。3）機械下沉取土原則取土時，按照“先中間，

11、后四角，先鍋底，后刃腳”的原則對稱。 先在每格中央用高壓水槍沖出一個集水坑，將泥漿泵的吸泥管置于泥 坑中央，然后用高壓水槍由中央向四周開挖鍋底，為防止突沉，造成 很大的偏差，以及減少井外土的擾動坍塌，沖泥時先應在四周刃腳保 留0.5-1.0m的土埂，當鍋底開挖結束后，在粉質土中下沉時，沉井 由于自重而下沉，會將刃腳下的土向中央擠；再繼續(xù)開挖，沉井可持 續(xù)下沉，如鍋底形成后，此時不沉，可逐步均勻沖挖原先保留的土埂； 首先沖除四角處的土埂，然后沖除四周土埂，最后沖除定位點處土埂， 整個沉井對稱開挖，盡量使格間高差不大于20cm，避免沉井過大的 偏差，如此重復進行，使沉井逐步均勻下沉。遇有塊石及雜物

12、時，及 時人工清理，用吊機吊出井外。水力機械出土進行排水下沉時，排水下沉的取土機械選用2套泥漿泵配以高壓 水槍，對稱布置于井內，用高壓水槍沖泥，再用泥漿泵吸泥排出井外 沉淀池。施工時，利用2套水力泥漿泵，四支高壓水槍將泥沖成泥漿，再 用泥漿泵將泥漿吸出井外，通過排泥管道排入泥漿池。a）施工工藝及技術要求水力機械設備由水泵、進水管路、水力沖泥機、水力吸泥機以及 排泥管路組成。每套6英寸水力機械包括：一臺6D型水泵，水力沖 泥機（水槍2支）1臺，水力吸泥機（150mm） 1臺及相應管路。排 水下沉的關鍵在于泥泵排水能力和控制沉井位移，尤其是初始下沉階 段至關重要，它是沉井下沉的奠基段，既能檢驗沉井

13、下沉方案的可行 性，又能檢驗第一節(jié)下沉的控制措施。沖泥時，可先在水力吸泥機的吸泥龍頭下方（一般均選在控制線 區(qū)域內鍋底中央），沖挖出一個直徑約為2.02.5m的集泥坑。然后 用水力沖泥機開拓各個方向通向集泥坑的水溝24條，溝的縱向坡 度35%。此后，即可向四周開挖鍋底，為了防止沉井突然下沉，引 起很大的偏差，以及減少井外土的擾動坍塌等情況，可在沉井四周刃 腳旁保留寬0.51.0m的土堤。待鍋底開挖完畢，井內控制線范圍內 泥面標高一致后，再逐漸均勻地沖挖土堤，第一步先沖除四角處的土 堤，第二步再沖除四周土堤，最后沖除中位點處土堤，使沉井下沉。各井孔格之間，在沉井偏斜不大時，應力爭同時沖挖，保持泥

14、面 相對在同一高程。如果沉井偏斜趨勢增大時，井孔之間的開挖情況應 根據偏斜情況加以調整。對于離集泥坑較遠的井孔（格），當沖沉井四角和井壁處土堤時， 泥漿從那里流到集泥坑有時是很困難的，為了不使集泥坑和集泥水溝 之泥砂沉淀，經常用一個水力沖泥機反復沖刷和攪動。一方面用它將 沉井最遠處的泥砂沖至集泥坑；另一方面還可以把集泥坑沖深，攪動 泥漿，并清除堵塞在吸泥龍頭網罩上的雜物。利用上述方法能夠提高 水力吸泥機的排泥量，尤其是在沉井初期，泥土中?；祀s著建筑垃圾， 如石塊、碎木塊等，及時清理吊出井外，采用上述措施是必要的。根據以往經驗，當水壓為68kg/cm2時，水力沖泥機的有效沖 刷半徑約為68m，在

15、此范圍內的泥漿一般可流至集泥坑內。水力吸 泥機的吸泥龍頭的網罩應低于泥漿面約510cm，這樣可吸入較多的 泥漿。當吸泥龍頭網罩或吸泥管內被雜物堵塞時，亦可用反沖法來清除 吸泥管或吸泥龍頭的堵塞物。其方法是關閉水力吸泥機的進水閥門， 這時排泥管內的水體便倒流入井內，把吸泥龍頭及吸泥管中的雜物沖 出來，有時上述的方法尚需重復數次，始終將堵塞物清除干凈。b）下沉措施主要有：出土順序由內向外：根據下沉情況掏除底梁下的土，最后形 成全刃腳支承的大鍋底，使沉井安全下沉。嚴格控制刃腳外土塞，為保證沉井受力均勻，內部應力沒有 集中現象，在刃腳全支承不能滿足下沉要求時，需在刃腳處取土，做 到均勻、對稱、同時、層

16、層剝離，循序漸進。通過電測和光學儀兩種手段對下沉量，四角高差，偏位進行 測量，及時了解下沉速度，并進行糾偏，當沉井達到允許偏差值1/4 時必須糾偏。確保沉井在初始下沉階段形成良好的下沉軌道。觀測水位情況，嚴防涌砂現象的發(fā)生。在沖泥過程中，如發(fā) 現有少量流砂隨地下水一起涌入井內時，必須立即停止沖泥，向井內 灌水。（采取下沉應急措施）對周圍建構筑物等布點監(jiān)測，隨時掌握由于沉井下沉引起的 環(huán)境影響問題。測量控制沉井下沉過程中，自始至終對沉井高程及平面位置進行測控，具 體方法如下：1）高程控制在不受施工影響的區(qū)域設置高程控制點（離沉井周圍40m以外）， 用油漆在沉井四角井壁上畫出四個相同的標尺作為沉井

17、水平觀測點， 在下沉中測量人員三班運轉，采用水準儀每隔1小時全方位觀測一次, 做好記錄，如發(fā)現傾斜立即糾偏；終沉嚴格控制刃腳標高及周邊高差， 控制在設計充許的范圍內。2）平面位置控制在沉井井壁上畫出中線，沿中線軸線方向在不受施工影響的地方 設置坐標控制點，用經緯儀及鋼尺直接量測沉井中軸線位置，及時做 好記錄，按設計要求嚴格控制沉井平面位置施工中可能會出現的各種問題及應急措施1）沉井糾編根據該工程的施工條件及土質情況，如發(fā)現偏斜，視具體情況分 別對策。較淺時，如發(fā)生傾斜，只需在刃腳和一側進行人工挖土，在刃 腳低的一側保留較寬的土埂適當填砂；較深時，如采取排水法施工，可在刃腳高一側隨著沉井的下沉

18、逐漸糾正偏差，糾偏位移時，可故意使沉井向偏位方向傾斜，然后沿 傾斜方向下沉，直到沉井底面中軸線與設計中軸線的重合或接近，再 糾正傾斜，直到調整到容許范圍內，除此之外還可采用井外射水，井 內邊除土邊糾偏，以增加偏土壓來糾偏。位置如發(fā)生扭轉，可在沉井的兩對角除土，另外兩對角填土， 借助刃腳下不相符的土壓力所形成的扭矩，使沉井在下沉進程中逐步 糾正到位。所有偏差在下沉到距設計標高2m以上時，基本糾正好，然后謹 慎下沉，在沉井刃腳接近設計標高50cm以內時，不允許再有超出允 許范圍的偏差。2）沉井不沉主要原因有：深度不夠，下沉阻力過大。井傾斜，致使刃腳下局部土體未能順利挖除，形成較大的上面 阻力。軟粘

19、土層中因故停止下沉時間過久，靜磨擦力增大。硬土層，破土困難。無減阻措施或壁外減阻措施遭到破壞，側面摩阻力沒有降低。預防措施及處理方法：大挖土深度和范圍。沉過程中要注意連續(xù)性不能停止時間過長，如果考慮到某些 原因不得不停止較長時間，造成無法不沉時，可以在井壁和土層間灌 入觸變泥漿或黃土，降低摩阻力，又可達到維護土壁不坍塌，從而使 四周的土層保持穩(wěn)定。3）流砂在開挖粉土層時，如井外地下水頭較高，在一定水頭的動力壓力 下，會產生流砂現象。預防措施及處理方法：井外增加深井排水，在無法降低井外地下水的情況下，只能向井 內注水。4）沉井突沉由于沉井穿越的土質復雜，有可能造成沉井突沉，因此在施工過 程中應嚴

20、格按照開挖次序進行，在四周刃腳保留0.5-1m的土埂，嚴 禁將刃腳下的土層全部沖空，同時將井壁外的土夯實，當發(fā)現土質較 差時，也可在井壁填碎石，加大摩阻力。預防措施及處理方法：在沉井與圍墻部位，必須隨時補充下陷的泥土，防止沉井下沉過 程中對圍墻產生的破壞。（在井外提前準備填土設備，準備好土方和 一定數量的碎石備用）5）沉井下沉各階段速度控制沉井初沉階段：即下沉深度0.3m內，為保證沉井形成穩(wěn)定準確 的下沉軌跡，此時緩慢下沉，速度嚴格控制在0.2-0.5m/d，刃腳高 差20cm以內。沉井中沉階段：仍以緩慢為主，因沉井較高，應緩慢控制下沉， 糾偏為主，保證下沉過程中緩慢下沉，防止出現突沉或傾斜等

21、情況發(fā) 生。沉井終沉階段：即距設計標高還有2.5m時，應減緩下沉速度， 仍以糾偏為主，做到有偏必糾，速度宜在0.2-0.5m/d。由于本沉井 穿越粉質粘土層，當下沉至設計標高還有2m時，停止下沉24小時， 觀測出預留沉降量后繼續(xù)下沉至距設計標高還有50cm，再停止下沉 觀察24小時，根據連續(xù)觀測得出的沉降量，嚴格控制沉井下沉標高， 使沉井終沉達到設計要求。沉井封底1）采用不排水法封底，用砼泵輸送至集料斗內通過導管向沉井 內灌筑商品砼。2）封底砼澆筑要對稱均勻，分格澆筑，先鍋底后四周，從封底 至砼達到強度設計值時，應保持井內外水位相等，以免封底砼承受水 壓，水下封底砼強度達到設計規(guī)定，且沉井能滿

22、足抗浮要求時（經計 算該沉井封底后能滿足抗浮要求），方可將井內水抽除進行底板砼澆 筑，待頂管工程結束，再進行隔墻鋼筋綁扎及立模、澆筑。3）每倉封底砼澆筑結束后，由潛水員在砼頂面按照設計要求， 采用水下定位裝置按順序預留插筋，確保在砼初凝之前施插完畢。澆筑順序為先鍋底、后四周工藝流程水下鍋底整平一搭設澆筑平臺一安置導管一安放砂包一儲料一 開澆一提升導管一澆筑結束一測量一頂面預留插筋一驗收在整個澆筑過程中，應經常不斷用測繩測量水下砼面上升情況， 以及潛水員摸測擴散半徑，同時通過導管上的刻度和測繩測得的水深，算出導管下口的標高，掌握導管下口埋入砼的深度。澆筑指標控制導管平面布置本工程采用導管法進行水

23、下C20素砼澆筑，將沉井平均分成兩倉, 根據導管作用半徑，布置導管，施工時循環(huán)澆筑,每根導管一次澆筑時 間一般不超過20分鐘,且相鄰管底差不超過20cm,導管的澆筑半徑為 3.5m。澆筑平臺在沉井頂部搭設澆筑工作平臺，平臺頂高程為Om,(井內水位與 地下水位持平為1.5m)，保證超高2.5m,此時導管底部最小超壓力為 24.2t/m2,導管直徑250mm，導管作用半徑為3.5m,砼輸送由泵車直接 供料。導管埋深h1=k/3=3.5/3=1.16m首批砼數量在開澆階段，通過導管澆筑的首批砼在管腳步處堆高不宜小于 0.5m，以便導管口埋深不小于0.3m,此時采用坍塌度較小的砼拌和物, 流入倉內的砼

24、坡率約為0.25,所需首批砼為V=1/3nr2-h=1/3 xnx(0.5X 0.25)2 X0.5=2.1m3將導管布凹坑處，則滿足埋管深度的首批砼數量可小于2.1m3砼流動性指標根據現場配置確保砼坍塌度為18-20cm，保持流動性具有坍塌度15cm的時間為1小時。砼面上升速度在砼配合比設計時，保證初凝時間為4小時，則砼面上升速度為: V=H/t=1.7/4=0.43m/小時，相鄰導管間砼上升速度宜相近，終澆時,砼 面應高于設計高程?；炷翝仓嫫侣蔍=T0(Htrc)其中:T0=(30-S)rc/1.47S-坍塌度(取流動性保持指標最后坍塌度15cm)rc-砼拌和物容重Ht-澆筑結束時導管埋深Ht=80cm則:i= (30-15) /1.47rc(80rc)=0.13=1:8由此可見導管埋置越深，澆筑坡面越平整，但澆筑過程中由于砼 拌和物在流動過程中產生阻力，因此實際坡面要陡一些，約為 1:(5-7)。安全措施6.1個人安全防護措施6.1.1施工人員必須經過安全知識培訓，經考試合格后方可上崗， 考試成績歸檔。特殊作業(yè)人員必須持證上崗。6.1.2進入施工現場戴“