沉井施工技術(shù)論文

1、沉井施工技術(shù)論文天津港項(xiàng)目 耿傳宇摘 要：本文以天津臨港產(chǎn)業(yè)區(qū)第一雨水泵站工程施工過程中用到的沉井下沉為參考依據(jù)，通過對沉井下沉中的控制及相關(guān)措進(jìn)行的分析，得出該工藝的應(yīng)注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，本工藝避免了深基坑開挖以及支護(hù)等費(fèi)用，縮短了工期。關(guān)鍵詞：下沉 糾偏 沉井 根據(jù)地質(zhì)情況，本沉井下沉采用沖水下沉法；如果遇到較堅硬的土體，采用人工開挖配合吊車調(diào)運(yùn)的形式。沉井整體混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后方可下沉。下沉前，沉井外面涂刷瀝青漆兩遍。1、沉井下沉計算地層特征，與沉井下沉相關(guān)的各層土質(zhì)的特征見下表所示：土層層號土層名稱層厚（m）井壁摩阻力（kpa）淤泥質(zhì)土2.31.011砂性粉質(zhì)粘土1.0-0.516淤

2、泥質(zhì)粘土0.5-4.4511沉井下沉前，應(yīng)對其在自重條件下能否下沉進(jìn)行必要的驗(yàn)算。沉井下沉?xí)r，必須克服井壁與土間的摩阻力和地層對刃腳的反力，其比值稱為下沉系數(shù)K，一般應(yīng)不小于1.151.25。沉井下沉系數(shù)可按下式計算：K=G/（Rf+R2）式中：K沉井下沉系數(shù)G沉井的總重（KN）Rf作用在井壁側(cè)面上的土層摩擦力（KN）R2刃腳踏面下土的正面阻力（KN）Rf =U*（H-2） （本沉井下沉結(jié)束后仍有2m沒有埋入土中）U沉井周長（m）H沉井入土深度（m）土與井壁的單位面積摩阻力（Kpa）取平均13.74KpaR2=F*R極F刃腳踏面支撐面積（m2）R極踏面下土的極限承載力（Kpa）140KpaRf

3、=U*（H-2.5）*=86.9*（6.75-2）*13.74=5671.83（KN）R2=F*R極=（86.9*1.2）*140=14599.2（KN）G=（480+430）*25=22750（KN）K=G /（Rf+R2）=22750/（5671.83+14599.2）=1.12經(jīng)計算其下沉系數(shù)K為1.12，小于規(guī)范的1.25；符合沉井下沉要求。2水沖配合人工開挖法下沉：下沉準(zhǔn)備工作 設(shè)置垂直運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備（安裝淤泥泵） 沖水下沉 邊下沉邊觀測 糾偏措施 沉至設(shè)計標(biāo)高 核對標(biāo)高、觀測沉降穩(wěn)定情況 井底設(shè)盲溝、集水井 鋪設(shè)井內(nèi)封底墊層 底板防水處理 底板鋼筋施工與隱蔽工程驗(yàn)收 底板混凝土澆筑

4、井內(nèi)結(jié)構(gòu)施工 上部建筑及輔助設(shè)施 回填土。本沉井下沉?xí)r，在泵站南側(cè)300m處提前挖好泥漿池（200m×10m×1m）及集水池，用清水將沉井內(nèi)土體沖成泥漿，再用泥漿泵將泥漿抽入泥漿池，泥漿沉淀后，清水排到集水池中，形成循環(huán)系統(tǒng)。從沉井中間開始逐漸向四周沖土，先沖地梁下方，使沉井內(nèi)部形成鍋底狀，在刃腳處留設(shè)1.0米的臺階，然后再沿井壁，每1.5m一段向刃腳方向逐層全面、對稱和均勻的沖簿土層，每次沖10cm，使水泥攪拌樁經(jīng)不起刃腳擠壓而破裂，使沉井在自重下均勻下沉。沖土順序如下：空間7和8內(nèi)的土方必須同時清除，空間3和10內(nèi)的土方必須同時清除；空間4和9內(nèi)的土方必須同時清除；空間

5、5和6內(nèi)的土方必須同時清除；空間1和12內(nèi)的土方必須同時清除；空間2和11內(nèi)的土方必須同時清除。圖4沉井內(nèi)部地梁、墻體及刃腳下面均有水泥攪拌樁，在下沉過程中，水沖發(fā)無法將水泥攪拌樁沖碎，采用人工配合吊車的方法挖土下沉。井壁與土體的摩阻力比較大下沉較困難時，可向井壁外側(cè)注水，以減小摩阻力。如下沉很少或不下沉可按上述方法再向下挖50cm。同時及時處理從刃腳下挖出的土方。重復(fù)上述步驟，使沉井下沉至設(shè)計標(biāo)高。挖土過程中設(shè)專人指揮，有條理的將土方調(diào)運(yùn)至泵站100m以外，以減小土體側(cè)壓力。人工開挖時一定要注意沉井內(nèi)部的開挖順序，首先將地梁之間的土進(jìn)行人工挖除，然后將地梁下土體挖除。切記在此時不可對刃腳下1

6、.4米范圍內(nèi)的土體進(jìn)行清除，應(yīng)根據(jù)下挖預(yù)留1:1的坡，確保在挖除沉井地梁下部土體后，刃腳下部仍可支撐整個沉井的自重，而不至于產(chǎn)生突沉現(xiàn)象。示意圖如下：圖3在人工挖出刃腳下水泥攪拌樁時應(yīng)注意在每段墻體開挖時，每次破除刃腳樁體長度不超過2m，刃腳攪拌樁開挖順序如下：（將QB1QB4分為16段墻，如圖4所示）：墻7、8同時取出；墻3、10同時取出；墻4、9同時取出；墻1-2、12-1同時取出；墻2-2、11-2同時取出；墻1-1、6、11-1同時取出；墻2-1、5、12-2同時取出。計劃該部分工期為30天, 配合人工分2組,每臺班為12人，每臺泵配合3人，負(fù)責(zé)移位、開挖修整等確保污泥泵工作有效，其他

7、人員負(fù)責(zé)破除水泥攪拌樁（人員投入如下表）。擬采用AH系列污泥泵型號11/2/1B-AH,功率15KW,清水流量12.628.8m3/h,有效排砂量按30%計算每臺每小時3.78 m3,計劃2臺并列使用計每小時7.56 m3,本沉井砂層開挖方量約2700立方米,累計時間357小時,每天累計有效工作時間16小時為22.3天，計劃時間23日歷天，下沉至設(shè)計標(biāo)高以上50cm時，停止下沉，讓結(jié)構(gòu)依靠自重自由下沉，觀察7天，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定后方可施做下部工序。工種人員投入（人）水泵操作工6水泥攪拌樁破除工18機(jī)械手2測量3管理人員5沉井下沉速度可能比較快，且較難控制，因此在下沉過程中必須加強(qiáng)沉降觀測，禁止超挖和亂

8、挖，特別注意不均勻沉降。3沉井下沉的主要方法和措施1、井內(nèi)挖出的土方應(yīng)及時外運(yùn)，不得堆放在沉井旁，以免造成沉井偏斜或位移。如確實(shí)需要在場內(nèi)堆土，堆土地點(diǎn)應(yīng)設(shè)在沉井下沉深度2倍以外的地方。2、沉井下沉過程中，應(yīng)安排專人進(jìn)行測量觀察。沉降觀測每8小時至少4次，刃腳標(biāo)高和位移觀測每臺班至少1次。當(dāng)沉井每次下沉穩(wěn)定后應(yīng)進(jìn)行高差和中心位移測量。每次觀測數(shù)據(jù)均須如實(shí)記錄，并按一定表式填寫，以便進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和資料管理。3、沉井時，如發(fā)現(xiàn)有異常情況，應(yīng)及時分析研究，采取有效的對策措施：如摩阻力過大，應(yīng)采取減阻措施，使沉井連續(xù)下沉，避免停歇時間過長；如遇到突沉或下沉過快情況，應(yīng)采取停挖或井壁周邊多留土等止沉措施

9、。4、在沉井下沉過程中，如井壁外側(cè)土體發(fā)生塌陷，應(yīng)及時采取回填措施，以減少下沉?xí)r四周土體開裂、塌陷對周圍環(huán)境造成的不利影響。5、為了減少沉井下沉?xí)r摩阻力和方便以后的清淤工作，在沉井外壁宜采用隨下沉隨回填砂的方法。6、沉井下沉近設(shè)計標(biāo)高時，井內(nèi)土體的每層開挖深度應(yīng)小于30cm或更薄些，以避免沉井發(fā)生傾斜。沉井下沉至離設(shè)計底標(biāo)高10cm左右時應(yīng)停止挖土，讓沉井依靠自重下沉到位。7、如下沉過程中觀測發(fā)現(xiàn)垂直度大于0.3%時要立即采取糾偏措施，先挖較高的位置，在低點(diǎn)適當(dāng)填充碎石，待沉井平直后，繼續(xù)進(jìn)行下沉。沉井開始下沉至5m以內(nèi)的深度時，要特別注意保持沉井的水平與垂直度，否則在繼續(xù)下沉?xí)r容易發(fā)生傾斜、

10、偏移等問題，而且糾偏也較為困難。8、糾偏措施：（1）沉井傾斜1）沉井傾斜原因分析沉井四周土質(zhì)軟硬不均，沒有均勻挖土，使沉井內(nèi)高差懸殊；刃腳一側(cè)被障礙物攔??；沉井外面有棄土或堆物，井上附加荷載分布不均造成對井壁的偏壓。2）糾正方法由沉井四周土質(zhì)軟硬不均和沒有均勻挖土引起的傾斜可采用四種方法進(jìn)行糾偏。挖土糾偏：通過調(diào)整挖土的高差，及調(diào)整沉井刃腳處保留土臺的寬度，并在沉井下沉較多的一側(cè)刃腳處增加千斤頂支撐以減慢該側(cè)下沉速度進(jìn)行糾偏；射水糾偏：采用向下沉較慢一側(cè)的沉井井筒外部沿外壁四周注射壓力水，使該處的土成為泥漿，以減少土的抗力；泥漿還起潤滑作用，減少沉井外壁與土之間的摩擦阻力，促使沉井較高的一側(cè)迅

11、速下沉。局部增加荷載糾偏：在井筒較高的一側(cè)增加荷載（一般采用鐵塊、砂石袋加壓），或用振動機(jī)振動，促使井筒較高側(cè)較快下沉。因刃腳一側(cè)被障礙物攔住引起沉井傾斜的糾偏方法如遇較小孤石，可將四周土掏空后將孤石取出；較大孤石可用風(fēng)動工具或松動爆破方法將大孤石破碎成小塊取出；不排水下沉?xí)r，爆破孤石除打眼爆破外，也可用射水管在孤石下面掏洞，裝藥將孤石破碎。沉井外面有棄土或堆物，井上附加荷載分布不均造成的傾斜，其糾偏方法為：A、將井外棄土或堆物清除；B、調(diào)整井上附加荷載的位置，使荷載均勻。（2）沉井位移1）原因分析沉井發(fā)生位移大多是由傾斜引起的，當(dāng)發(fā)生傾斜和糾正傾斜時，井身常向傾斜一側(cè)的下部增加較大的壓力，因

12、而產(chǎn)生一定位移。2）糾正方法控制沉井不再向偏移的方向傾斜；如下沉過程中發(fā)現(xiàn)沉井傾斜（傾斜角度超過1°時），應(yīng)立即停止施工，找出傾斜的原因，挖土?xí)r在有意使沉井向偏移的相反方向開挖，調(diào)節(jié)沉井的垂直度，當(dāng)幾次傾斜糾正后，即可恢復(fù)到正確位置。4沉井下沉的觀測方法 1、沉井澆注過程中的測量監(jiān)控沉井第一步混凝土澆筑前，在鋼筋模板綁扎支設(shè)完成后，在沉井結(jié)構(gòu)的六個邊角點(diǎn)設(shè)置沉降觀測點(diǎn)（如下圖），在混凝土澆注過程中隨時對六個角點(diǎn)進(jìn)行觀測。如在觀測過程中發(fā)現(xiàn)六個測量控制點(diǎn)中有突然出現(xiàn)沉降時，應(yīng)立即停止混凝土澆注，對已澆筑的部位采用進(jìn)行加補(bǔ)鋼板止水帶，預(yù)留施工縫處理。待混凝土初凝后對混凝土表面進(jìn)行鑿毛處理

13、，待強(qiáng)度達(dá)到75%以上時，再澆注下步混凝土。2、沉井下沉過程的測量監(jiān)控（1）沉井位置與標(biāo)高的控制：在沉井外部地面及井壁頂部設(shè)置縱橫十字中心線和水準(zhǔn)基點(diǎn)，通過全站儀和水準(zhǔn)儀的經(jīng)常測量和復(fù)核，達(dá)到控制沉井位置和標(biāo)高的目的。（2）沉井垂直度的控制：利用全站儀將結(jié)構(gòu)的D軸（即沉井中軸線）和a軸放出，并在沉井結(jié)構(gòu)上用墨線彈出豎直墨線，在下沉過程中用全站儀隨時對墨線進(jìn)行觀測，如發(fā)現(xiàn)傾斜超過規(guī)范要求，及時采取糾偏措施；將中軸線在距結(jié)構(gòu)1520米處設(shè)置控制樁，將外邊線向外延伸做控制樁，以便對結(jié)構(gòu)進(jìn)行及時行的控制。在井筒內(nèi)外各按4或8等分作出垂直軸線的標(biāo)記，各吊線墜逐個對準(zhǔn)其下部的標(biāo)板以控制垂直度，并定期采用兩

14、臺全站儀進(jìn)行垂直偏差觀測。挖土?xí)r，應(yīng)隨時觀測沉井的垂直度，當(dāng)線墜離標(biāo)板墨線達(dá)50mm時，或四周標(biāo)高不一致時，應(yīng)及時采取糾偏措施。（3）沉井下沉控制（如上圖）：在沉井的外墻壁6個角點(diǎn)處墻上畫出豎直的刻度尺，用水準(zhǔn)儀及時觀測沉降值。（4）沉井過程中的測量控制措施：沉井下沉?xí)r應(yīng)對其位置、垂直度及標(biāo)高（沉降值）進(jìn)行觀測，每班測量四次（在班中和每次下沉后測量一次）。沉井接近設(shè)計的底標(biāo)高時，應(yīng)加強(qiáng)觀測，每2小時一次，預(yù)防超沉。（5）測量工作的管理措施：沉井的測量工作應(yīng)由專人負(fù)責(zé)。每次測量數(shù)據(jù)均需要如實(shí)記錄，并制表。測量時如發(fā)現(xiàn)沉井有傾斜、位移、沉降不均或扭轉(zhuǎn)等情況，應(yīng)立即通知值班技術(shù)負(fù)責(zé)人，以便指揮操作人

15、員采取相應(yīng)措施，使偏差控制在規(guī)范允許的范圍以內(nèi)。5下沉施工監(jiān)測要點(diǎn)5.1施工過程的控制,沉井下沉過程的控制主要包括三個方面：刃腳高差控制；下沉速度控制；平面位移控制。其中平面位移控制是通過刃腳高差控制和下沉速度控制來實(shí)現(xiàn)的。 刃腳高差控制排水下沉?xí)r，由于不帶水作業(yè)，故刃腳高差鍋底的形成和移動都比較直觀，根據(jù)高差的大小可以有效地改變鍋底的大小、深淺和平面位置，以此來達(dá)到對刃腳高差的控制。 沉井下沉速度控制沉井下沉速度控制也是一個重要方面，一般來講對沉井下沉速度沒有嚴(yán)格的限制，需根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)和沉井下沉的具體情況而定，本工程施工中主要按以下原則進(jìn)行： 在沉井刃腳高差不大

16、時(在水平間距的0.5%以內(nèi))，沉井的下沉速度越快越好； 沉井下沉速度均勻?yàn)橐耍?#160;沉井在粉砂土等易引起涌砂的土層中下沉?xí)r，應(yīng)加快下沉速度。 沉井平面位移控制對沉井平面位移的控制主要是通過控制沉井刃腳高差來實(shí)現(xiàn)，如果沉井刃腳高差不大，則沉井平面位移較易得到控制，它們之間的關(guān)系并無定量計算，但有一些聯(lián)系： 沉井哪個角下沉得快(即刃腳較低)，則沉井就會向哪個方向移位； 沉井刃腳高差大時，沉井位移量大； 沉井始終在同一個方向的刃腳高差下下沉?xí)r，沉井位移量較大。 施工過程中需要具體情況具體分析，決定采取相應(yīng)的方法和措施。 5.2 在施

17、工過程中的各項(xiàng)施工監(jiān)控工作在沉井下沉前，將每個沉井各個角點(diǎn)處的高程及沉井軸線放樣并做好標(biāo)記，記錄測量原始數(shù)據(jù)，計算下沉具體高度。下沉分三個階段，即首沉23m，中沉，最后下沉1.52.0m。首沉階段，必須每30分鐘觀測一次并記錄數(shù)據(jù)，匯總到監(jiān)控小組，及時計算偏差情況，并由總指揮統(tǒng)一指揮確定沖沉部位及沖沉速度等；中沉階段，進(jìn)入正常下沉，正常下沉?xí)r，可每2h測量一次；最后下沉階段必須增加觀測頻率，一般為30分鐘左右觀測一次。通過對各階段觀測數(shù)據(jù)的分析，必須使沉井的對角高差不超過15cm，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

18、深度，防止突沉及超沉事故發(fā)生，控制開挖深度及速度，以下沉為輔，糾偏為主。當(dāng)沉速8h不超過1cm即認(rèn)為沉井已趨穩(wěn)定。5.3 沉井的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)有關(guān)規(guī)范的要求，沉井制作與下沉?xí)r的質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)如下：沉井(箱)的質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)序檢查項(xiàng)目允許偏差或允許值檢查方法單位數(shù)值主控項(xiàng)目1混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計要求(下沉前必須達(dá)到100設(shè)計強(qiáng)度)查試件記錄或抽樣送檢2封底前，沉井(箱) 的下沉穩(wěn)定mm8h10水準(zhǔn)儀3封底結(jié)束后的位置：刃腳平均標(biāo)高( 與設(shè)計標(biāo)高比)刃腳平面中心線位移四角中任何兩角的底面mm1001H1l水準(zhǔn)儀經(jīng)緯儀，H 為下沉總深 度，H 10m 時，控制在100mm 之內(nèi)水準(zhǔn)儀，l 為兩角的距離，但不超過 300mm，l10m時，控制在 100mm 之內(nèi)一般項(xiàng)目1鋼材、對接鋼筋、水泥、骨料等原材料檢查符合設(shè)計要求查出廠質(zhì)保書或抽樣送檢2結(jié)構(gòu)體外觀無裂縫，無風(fēng)窩、空洞，不露筋直觀3平面尺寸：長與寬曲線部分半徑兩對角線差預(yù)埋件mm±0.5±0.51.020用鋼尺量，最大控制在100mm 之內(nèi)用鋼尺量，最大控制在50mm 之內(nèi)用鋼尺量用鋼尺量4下沉過程 中的偏差高差%水準(zhǔn)儀，但最大不超過1m平面軸線1.5%H經(jīng)緯儀，H 為下沉深度，最大應(yīng)控制在 300mm之內(nèi)，此數(shù)值不