沉井下沉施工工藝

1、1 工程概況新沂河?？诳刂乒こ涛挥诮K省灌云、灌南兩縣交界處的黃海之濱，工程包括南、北兩座深泓閘和南、中、北三座淺灘橡膠壩共5 座建筑物。北深泓閘是新沂河?？诳刂乒こ痰闹饕ㄖ镏?，共10 孔，單孔凈寬10m，設(shè)計流量785m3 s。北深泓閘閘區(qū)在鉆探深度范圍內(nèi)所揭示的地質(zhì)均為第四系全新流地質(zhì)，地質(zhì)分布情況為：2-1 層為黃褐色淤泥質(zhì)土、粉質(zhì)粘土，含F(xiàn)eMn質(zhì)結(jié)核和腐植質(zhì)，厚 2m左右；2-2 層為灰黃色重粉質(zhì)砂壤土，高程-0 4m-1 8m；3-1 層為淤泥質(zhì)中粘土，高程-1 8-10 0m； 3-2 層為淤泥質(zhì)重粘土夾砂壤土、壤土薄層，高程-10 0m 17 6m；3-3 層為深灰色淤泥

2、質(zhì)重粘土，高程-17 6m-21 0m； 5 層為黃、灰色輕砂壤土、粉砂，高程-21m 以下。由于工程所處地段海淤土層較厚，設(shè)計采用群井基礎(chǔ)， 閘室沉井5 個， 沉井平面尺寸均為21 6m 10m，高17.6m，岸墻沉井2個，沉井平面尺寸均為19 5m 10m，高17.6m。沉井下沉到刃腳標(biāo)高為-23.0m，沉井頂面為鋼筋混凝土實用堰面。閘室及岸墻7 只沉井以雙翼形布置形成沉井群。沉井群施工平面布置見圖1。高程-1.8m-10 0m層淤泥重粘土層為預(yù)制沉井的持力層，層黃、灰黃色輕砂土層為沉井終沉后的持力層，其中高程-21 0m以下為粉土。沉井群施工特點該雙翼形沉井群施工的特點：(1) 結(jié)合工程

3、地基條件差、潮汐影響大、承壓水頭高等情況，沉井采用干法下沉。(2) 采用兩次制作、兩次下沉的施工方案。第一次制作高度9.5m，下沉的深度為7 5m。沉井制作選在3-1 層、高程 -2 5m處，用換填砂作為沉井制作的基礎(chǔ)，換填砂厚度2 0m。表面沉井刃腳和隔墻做混凝土條基，見圖2，當(dāng)混凝土強度達(dá)到75以后即開始條基回填砂的拆除，即進(jìn)行第一次下沉。第一次下沉到位后，經(jīng)過 24h 觀測， 累計下沉量不大于10mm時，再進(jìn)行第二次接高。(3) 沉井第二次接高的高度為8 0m，自重905t，沉井接高過程中的穩(wěn)定較難控制。為了節(jié)省時間，往井內(nèi)注水以增加浮托力，解決了二次接高防止突沉的問題。同時控制混凝土澆

4、筑速度，使兩個沉井交替均勻上升以減少沉井偏沉量過大。(4) 在沉井接高制作時，考慮到井體下沉因素，將內(nèi)腳手架附著于一次制作時預(yù)留的混凝土牛腿上，外腳手架搭設(shè)于井壁外的砂墊層上，與模板完全分開，以避免沉井下沉?xí)r引起其失穩(wěn)，見圖2。 (5) 沉井群井間距僅1 0m， 每個井下沉?xí)r相互間都有較大影響，為了避免下沉過程相互干擾， 采用 7只沉井基本同時下沉方案，控制好相鄰間沉井下沉?xí)r高差不超過1 0m。沉井施工設(shè)計 1 第一節(jié)沉井由于高程 -2 5m-10 0m左右均為淤泥質(zhì)重粘土的軟土地基，承載力低，采用砂墊層基礎(chǔ)和上鋪承墊木擴大刃腳的方法，隔墻下側(cè)采用砂墊層和混凝土基礎(chǔ)，擴大承載面。 1 1 砂墊

5、層設(shè)計砂墊層厚度按下式計算：H=(1)式中：1、 G2分別為沉井每米延重、每米能承擔(dān)的施工荷載；R地基承載力； 砂墊層擴散角；L混凝土墊層寬度。經(jīng)計算，并考慮施工過程中不利因素的存在，實際砂墊層施工厚度采用0m。第一次沉井制作刃腳踏面高程-1 0m，采用厚1 4m、寬0 2m混凝土墊層擴大刃腳踏面。單只沉井自重1 315t。此時地基整體穩(wěn)定性須進(jìn)行校核，地基極限承載力按下式計算：P= (1+)+? 酌 d,P=P / k(2)式中：Pu地基極限承載力；P地基承載力；C地基土凝聚力；b、 l 分別為沉井平面寬、長；d砂墊層厚度；k安全系數(shù)。尤其要校核短邊井壁下地基穩(wěn)定性。經(jīng)計算地基承載力均小于允

6、許承載力。2 沉井降低地下水位計算因 為 沉 井 終 沉 持 力 層 含 承 壓 水 ， 承 壓 水 頭 H 為22m， 滲 透 系 數(shù)k=l 10-2cm s，沉井下沉前必須降低承壓水頭至井底0 5m。系統(tǒng)涌水量按下式計算：Q=(3)R=1.95s(4)式中：Q系統(tǒng)涌水量；R抽水影響半徑；s井內(nèi)的水位降深；4 4 沉井下沉過快控制措施4 1 沉井下沉系數(shù)H承壓水頭；S基坑底水位降低值；H0含水層有效深度可由S /(S +l) 查表；k滲透系數(shù)；X0基坑假想半徑。另外，單井涌水量：q=60?仔 Dl(5)式中：q單井涌水量；l 深井濾管長度；k滲透系數(shù)；D濾管直徑，為0 3m。施工中深井?dāng)?shù)量：

7、n=(6)該工程經(jīng)計算，系統(tǒng)涌水量19 424m3 d，單井出水量522m3 d，確定施工中深井為40 口。3 第二節(jié)沉井預(yù)制時的穩(wěn)定第一節(jié)沉井預(yù)制高度10 5m，實際下沉9 0m，這時，沉井受4 個力作用：沉井自重、施工荷載、下沉?xí)r的摩阻力、刃腳踏面下土體的支承力。經(jīng)計算，此時下沉系數(shù)遠(yuǎn)大于1，因此沉井處于不穩(wěn)定狀態(tài)，采取回填6m深的黃砂，經(jīng)復(fù)核回填砂墊層后沉井制作的穩(wěn)定系數(shù)0 97，滿足施工時的穩(wěn)定要求。4 沉井下沉經(jīng)計算沉井側(cè)面摩阻力的下沉系數(shù)k1 為 1 779；計入側(cè)面摩阻力、刃腳及隔墻下的土體的支承力時的下沉系數(shù)k2 為 0 883；計入側(cè)面摩阻力、刃腳下土體的支承力時的下沉系數(shù)k

8、3=1 264。從計算可知，k11，說明沉井能夠下沉，k21，說明沉井在下沉過程中，只要將隔墻土掏空，沉井即開始下沉。2 下沉方法本工程沉井高度較高，為保證平穩(wěn)下沉，分兩次制作，兩次下沉。首先將混凝土墊層、砂墊層、磚砌體拆除及支承木抽除，在沉井四角設(shè)立指針，并埋設(shè)高程點和水平位移標(biāo)志。采用干法施工，由于土層復(fù)雜，夾層較多，地下水豐富，沉井下沉前必須確保降水深井打好，必要時及時抽水，為沉井內(nèi)干取土創(chuàng)造條件。由于用砂墊層施工，在清理砂墊層過程中不可能清理干凈，因此在下沉過程中井壁外圍有砂和泥土夾層與井壁摩擦，此時如果過快的將刃腳掏空會發(fā)生突沉，當(dāng)發(fā)生類似情況時應(yīng)適當(dāng)挖取井土，在井外減載較為安全。3

9、 沉井傾斜防止措施在沉井初沉過程，對稱、依次、同步、分區(qū)清除墊層。沉井下沉過程中，按規(guī)范要求對稱、均勻取土，井格之間的土層高差控制在小于50cm范圍內(nèi)。沉井發(fā)生傾斜后，在刃腳較低的一側(cè)回填砂或石塊，以延緩下沉，在刃腳高的一側(cè)加強取土，待沉井正位后再均勻分層取土下沉。沉井群分批間隔下沉。即按1#、 3#、 5#、 7#、 2#、 4#、 6#間隔下沉，相鄰沉井下沉高差不大于1m，這主要是防止沉井下沉過程中對周圍土壤的擾動而導(dǎo)致相鄰沉井傾斜。沉井下沉?xí)r將經(jīng)過軟弱土層，根據(jù)下沉系數(shù)計算，在不考慮刃腳反力的情況下，下沉系數(shù)達(dá)1 779，如果下沉?xí)r挖土處理不當(dāng)，可能出現(xiàn)沉井下沉過快現(xiàn)象。因此在沉井下沉挖

10、土施工時，除按對稱、均勻原則外，還應(yīng)控制每層開挖深度在0 4m 內(nèi)，由中間逐漸向四周開挖，在刃腳處留一土堤，再分段向刃腳方向逐層全面、對稱、均勻地削薄土體。此時切削土體速度放慢，利用沉井刃腳擠壓土均勻下沉。另外施工時，減少中間挖土深度，必要時利用沉井井格底梁與沉井刃腳一起擠壓土下沉。5 井外土、砂涌入井的防止處理當(dāng)沉井接近終沉?xí)r，會遇到層粉砂土層，且有承壓水，如果處理不當(dāng)，容易發(fā)生流砂現(xiàn)象，為此，施工時要注意。做好沉井外降排水，降低承壓水頭。中間挖土不能形成鍋底，并防止在刃腳上挖土。如發(fā)生意外時，井內(nèi)控制一定的水頭，作為壓重，防止泥砂涌入。6 沉井下沉狀態(tài)觀測當(dāng)沉井下沉4 5m時，進(jìn)入正常下沉階段，正常下沉?xí)r，每4h 測量一次，使沉井的對角高差不超過30cm，并觀察沉井周圍土質(zhì)變化情況，將地下水位、涌土、沉降、沉速隨時記入歷時曲線表。終沉階段最后2m范圍內(nèi)要減小鍋底的開挖深度，防止突沉及超