沉井施工技术分析

沉井施工技术分析（共9篇）

沉井施工技术分析 篇1

摘要：本文结合实际工程, 就沉井施工过程中所采取的关键性技术措施进行分析研究。

关键词：沉井,施工技术,沉井下沉

1 工程概况

本工程沉井内径8m, 壁厚0.75m, 总高度为l9.4m。沉井到位后设计刃脚踏面标高为-16.1m, 沉井顶标高为+3.30m, 底板面标高为-13.10m, 底板厚度为0.7m, 工作井水中封底混凝土为C25厚度1.65~2.0m。

该沉井建在第四系全新地层。表面填土厚度变化大, 主要为碎砖石、垃圾等混合土、杂填土。其下依次为中压缩性或高压缩性的粉质粘土、粘质粉土、淤泥质粉质粘土、沙质粘土淤泥质粘土等地层。水文情况:该处地下水含量丰富, 地下水位标高为4.05~2.44m。

2 基础处理

在此类地基上进行沉井的制作, 需经基础处理后, 才能满足沉井制作时的承载力、稳定性要求, 常采用换填砂垫层法。

砂垫层厚度确定。一般选取单位长度井壁计算砂垫层基底应力, 不考虑砂垫层自重产生的应力。为了更好扩散基础面应力, 减小垫层的厚度, 常在沉井井壁底部设置10cm厚素混凝土垫层作为扩大基础。

下卧层地基所承受压应力:

式中:G为井壁重 (垫层上一次浇筑混凝土成型井壁每延米重) ;P为每延米长井壁的施工荷载, 一般取10k N/m;b为井壁最大厚度;B为下卧承载宽度B=b+2d+2HtanΦ, h为混凝土垫层厚度, 一般与宽度d相等;H为垫层厚度;Φ为垫层应力扩散角, 一般情况下取30O, 对于中粗砂取值45O。

通过H取值试算Rt, 取Rt小于容许承载力时对应的H最小取值。

3 主要的施工方法和技术控制

该顶管工作井为钢筋混凝土结构。沉井制作时模板采用钢木模板相结合的方法, 混凝土采用商品混凝土, 以保证施工进度和质量, 沉井下沉采用排水法和不排水法相结合的方法。沉井分五节制作, 第一次下沉前制作二节, 第一次下沉结束后再制作三节, 第二次下沉结束后再制作第四节, 第五次制作待顶管结束井内工作全部完成后, 进行顶板及井字梁完成高度0.2m。

3.1 下沉系数计算

下沉深度刃脚踏面自+3.10m开始下沉至-3.90m, 共计下沉量7.0m (第一次下沉后井项面标高高出原有地面2.0m左右) 。地面以下5m深度内土层按三角形分布5m以下为常数分布。沉井下沉各阶段下沉系数见表1。

3.2 该井第一、二次下沉采用排水法下沉

排水法下沉中, 对测量沉井的下沉深度及四边高差, 要加强监测, 发现偏差要及时纠偏, 方法以挖土纠偏为主。纠偏要稳妥地进行, 谨防产生过大的反高差, 以及沉井的平面位移及转动。为便于沉井在第一次下沉后的接高施工, 沉井在第一次下沉后要有相对的稳定性, 增加第一次下沉后的阻沉系数。井底下保留相对较好的灰色淤泥质粘土层厚度。在第一次下沉深度达-2.9m和第二次下沉深度达-8.9m时, 井内土体尽可能少出, 到沉井下沉到-3.9m和-9.9m时, 井内土体要保持反锅底形状, 增加土体的压仓载荷。

3.3 沉井的第三次下沉

考虑到沉井较深, 周围地下管线较多, 为防止因沉井施工引起周围地层塌陷导致地下管线破坏, 故当第四节沉井制作完成之后立即进行第三次下沉。第三次下沉采用不排水下沉施工。下沉前必须将井壁四分点位置的四个漆尺接至井顶面, 在井顶上部轴线部分涂水平漆尺, 并检查和复测沉井周围沉降观察网。由于施工场地狭小, 在第三次下沉开始时采用抓斗水下挖土的方法, 以便于减少出土量, 挖土方法与排水下沉方法相同。

4 常见问题及预防措施

现在根据多年监理经验及理论知识就工作中常见问题及预防措施论述如下:

4.1 在沉井制作阶段会出现:外壁粗糙、鼓胀;井筒裂缝;井简歪斜等现象

(1) 在木模板浇筑混凝土前, 应充分浇水湿润, 清洗干净;钢模脱模剂要涂刷均匀, 不少于二遍, 不得漏刷。模板接缝、拼缝要严密, 如有缝隙, 应用油毡条、塑料条、纤维板或刮腻子堵严, 防止漏浆。模板必须支撑牢固, 支撑应有足够的刚度;如支撑在软土地基上应经加固, 并有排水措施, 防止浸泡。混凝土应分层均匀浇筑, 严防下料过厚及漏振、过振, 每层混凝土均应振捣至气泡排除为止。

(2) 遇软硬不均的地基应作砂垫层或垫木处理, 使其受力均匀, 荷载应在地基允许承载力范围以内。沉井刃脚处支设垫木 (垫架) 位置应适当, 并使地基受力均匀。垫木 (垫架) 间距应通过计算确定, 应使支点和跨中发生的拉应力彼此相等, 并应验算沉井壁在垂直均布荷载作用下的弯矩、剪力、扭矩 (对圆形沉井) , 使其不超过沉井壁的垂直抗拉强度。拆除垫架, 大型沉井应达到设计强度的100%, 小型沉井达到70%。拆除刃脚垫木 (垫架) 应分区、分组、依次、对称、同步地进行, 先抽除一般垫木 (垫架) , 后拆除定位垫架。沉井筒壁与内隔墙支模应使作用于地基的荷载基本均匀;对沉井孔洞薄弱部位, 应在四角增设斜向附加钢筋加强。矩形沉井在外壁与内隔墙交接处应适当配置温度构造钢筋。

(3) 沉井制作场地应先经清理平整夯 (压) 实, 如土质不良或软硬不均, 应全部或局部进行地基加固处理 (如设砂垫层、灰土垫层等) ;沉井制作应控制一次最大浇筑高度在12m以内, 以保持重心稳定。严格控制模板、钢筋、混凝土质量, 使井壁外表面光滑, 井壁垂直。各部尺寸在规范允许偏差范围以内。抽除沉井刃脚下的承垫木, 应分区、分组、依次、对称、同步地进行。每次抽出垫木后, 刃脚下应立即回填砂砾或碎石, 并夯打密实, 井外回填土应夯实均匀;定位支点处的垫木, 应最后同时抽除。

4.2 在沉井下沉阶段会出现:下沉过快;下沉过慢;瞬间突沉;下沉搁置;沉井悬挂;简体倾斜等现象

(1) 发现沉井下沉过快时, 可重新调整挖土, 将排水法改为不排水法下沉, 在沉井外壁间填粗糙材料, 或将井筒外的土夯实。

(2) 沉井下沉速度很慢, 甚至出现不下沉时, 要使沉井有足够的下沉自重, 下沉前进行分阶段下沉系数x的计算 (x值应控制不小于1.10~1.25) , 或加大刃脚上部空隙。在软粘性土层中, 对下沉系数不大的沉井, 采取连续挖土, 连续下沉, 中间停歇时间不要过长。在井壁上预埋射水管, 遇下沉缓慢或停沉时, 进行射水以减少井壁与土层之间的摩阻力。在井壁周围空隙中充填触变泥浆 (膨润土20%、火碱5%、水75%) 或黄泥浆, 以降低摩阻力, 并加强管理, 防止泥浆流失。

(3) 沉井在瞬时间内失去控制, 下沉量很大, 或很快, 出现突沉或急剧下沉时, 在软土地层中可增大刃脚踏面宽度, 或增设底梁以提高正面支承力;挖土时, 在刃脚部位宜保留约50cm宽的土堤, 控制均匀削土, 使沉井挤土缓慢下沉。在粘土层中严格控制挖土深度 (一般为40cm) 不能太多, 不使挖土超过刃脚, 可避免出现深的锅底将刃脚掏空。粘土层下有砂层时, 防止把砂层吸空。控制排水高差和深度, 减小动水压力, 使其不能产生流砂或隆起现象;或采取不排水下沉的方法施工。

(4) 沉井被地下障碍物搁住或卡住, 出现不能下沉或下沉困难时, 对局部软硬不均地基或倾斜岩层, 采取先破碎开挖较硬土层或倾斜岩层, 再挖较弱土层, 使其均匀下沉。

(5) 沉井下沉过程中, 刃脚下部土体已经掏空, 而沉井的自重仍不能克服摩阻力下沉, 产生悬挂时, 使沉井有足够的下沉自重;下沉前应验算沉井的下沉系数, 应不小于1.1~1.25。加大刃脚上部空隙, 使井壁与土体间有一定空间, 以避免被土体夹住。

(6) 沉井下沉过程中或下沉后, 简体发生倾斜时, 据不同土质情况, 分层开挖, 使挖土对称均匀, 刃脚均匀受力, 沉井均匀、竖直平稳下沉。对松软土质, 可先挖沉井中部土层 (每层深40~50cm) , 沿沉井刃脚周围保留土堤, 使沉井挤土下沉;对中等密实的土, 如刃脚土堤挖出后仍很少下沉, 可再从中部向刃脚分层均匀削薄土堤, 使沉井平稳下沉;对土质软硬不均的土层, 应先挖硬的一侧, 后挖软的一侧;对流砂层只挖中间不挖四周;对坚硬土层, 可按撤除垫木顺序分段掏空刃脚, 并随即回填砂砾, 待最后几段 (即定位承垫木处) 掏空并回填后, 再分层逐步挖去回填填料, 使均匀下沉。不排水下沉应常向井内注水, 保持井内水位高于井外1~2m, 以防向井内涌砂。排水下沉井内侧出现流砂, 应采取措施减小或平衡动水压力, 或改用不排水下沉, 或用井点降水。刃脚遇到小块姜石、孤石搁住, 可用“下沉搁置”中治理方法。井壁孔洞应封闭, 内用填配重 (块石、铁块等) 办法, 保持井壁各段重量均衡, 以达到平衡下沉。井外卸土、堆重, 井上施工荷载, 务使均匀、对称。

5 沉井封底及底板施工

5.1 沉井封底

沉井封底采用水中封底, 采用C25素混凝土, 该井内均匀布置2根导管, 在每根导管上设一集料斗, 该集料斗要有2m混凝土的容积, 导管采用219mm无缝铡管作, 每根导管内均设球胆, 待集料斗的混凝土料浠满后, 将孔接球胆的绳索砍断, 进行浇灌。

在封底混凝土浇灌前, 在井顶要搭设平台和在导管中援设支架, 便于安全的操作, 浇捣时导管的提升速度应根据混凝土的进料速度, 要注意导管端头始终插入混凝土中50cm以下, 在浇捣时发现堵管时要及时处理, 导管提升可用手拉葫芦。为能使封底混凝土不受水压力, 必须设置四个泄水孔, 泄水孔作为倒滤层, 又作底板施工时的积水坑作用。蚓底厚度在中部为2m, 刃脚处为1.65m, 一次进行。待水中混凝土强度达到70%时, 方可将井内积水排除干净, 凿毛清洗, 准备对底板钢筋进行施工。

5.2 钢筋混凝土底板施工

钢筋混凝土底板施工前应对与底板接触面清洗干净, 然后按设计要求进行钢筋绑扎施工, 将底板留插筋整形、扳直、烧焊、绑扎等等。在施工时要对泄水孔周围按规范要求进行孔口加固, 并接长泄水孔, 使之露出底板面。泄水孔的封堵待底板达到100%强度时, 才可封堵。待钢筋工程经验收合格后即浇捣混凝土。底扳采用商品混凝土, 浇捣方法同沉井制作浇捣。钢筋混凝土底板施工要符合GB50204—92规范要求。

沉井封底结束后, 利用原触壁泥浆管路压注水泥浆液, 置换触壁泥浆压力控制好注入量, 为了减少沉井在顶管施工时的位移倾斜, 在顶管后座处井壁预埋水平压浆管进行泥浆置换。

沉井施工结束后, 要安排顶管施工的平面布置, 沉井周围的回填结合顶管施工一起考虑, 根据顶管施工时的平面布置要求进行施工, 圆满完成任务。

6 结束语

综上所述, 沉井施工是一个复杂的工艺, 对整个构筑物的质量起着至关重要的作用, 在施工中每个环节都要严格按要求进行施工。理论联系实际去制定可行的施工计划。如果在施工前对可能出现的问题做到提前预防, 不仅可以提高效益, 而且会大大节约成本, 同时也可大大降低出现问题的可能性。

参考文献

[1]叶耀东, 叶为民.沉井施工有关问题的探讨.施工技术, 1999, (9)

[2]江正荣, 朱国梁.简明施工计算手册.北京:中国建筑工业出版社, 1989

沉井施工技术分析 篇2

沉井是在地面或地坑上，先制作开口钢筋混凝土筒身，达到一定强度后，在井筒内分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，沉井筒身借其自重克服与土壁之间的摩阻力，不断下沉而就位的一种深基或地下工程施工工艺。

沉井结构和沉井施工的特点是：沉井结构截面尺寸和刚度大，承载力高，抗渗、耐久性好，内部空间可资利用，可用于很大深度地下工程的施工，深度可达50m；施工不需复杂的机具设备，在排水和不排水情况下均能施工；可用于各种复杂地形、地质和场地狭窄条件下施工，对邻近建筑物、构筑物影响较小；当沉井尺寸较大，在制作和下沉时，均能使用机械化施工；比大开挖施工，可大大减少挖、运、回填土方量河加快施工速度，降低施工费用。本工艺标准适用于工业与民用建筑的深坑、地下室、水泵房、设备深基础、桥墩、码头等沉井工程。

一、材料要求

1．水泥

用425号或525号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥，新鲜无结块。

2．砂

粗砂或中砂，含泥量不大于5％。

3.石子

卵石或碎石，粒径5～40mm，含泥量不大于2％。

4、大卵石或块石

质地坚硬，无风化剥落和裂纹，表面无泥污或水锈等污染。

5．外加剂

其品种及掺量，应根据施工需要通过试验确定。

二、主要机具设备

1．沉井制作机具设备包括模板、钢筋加工常规机具设备、混凝土搅拌机、自卸汽车、机动翻斗车、手推车、插入式振动器等。

2．沉井下沉机具设备包括15t履带式起重机、QT6－15型塔式起重机，出上吊斗等。

3．排水机具设备包括离心式水泵或潜水电泵。

三、作业条件

1．在沉井施工地点进行了钻探，了解该处地质（包括土的力学指标、休止角、摩擦系数。地质构造、分层情况等）和地下水文情况以及地下埋设物、障碍物情况，绘制了地质剖面图。

2．已根据工程结构特点、地质水文情况、施工设备条件及技术的可能性，编制了切实可行的施工方案或施工技术措施，以指导施工。

3．场地已平整至要求标高，按施工要求拆迁沉井周围土的破坏棱体范围内的地上障碍物，如房屋、电线杆、树木及其他设施，清除地面下3m以内的地下埋设物，如上下水管道、电缆线路及基础、设备基础和人防设施等。

4．按施工总平面图布置，修建临时设施，修筑道路、排水沟、截水沟，安装临时水、电线路，安设施工设备，并试水、试电、试运转。

5、按设计总图和沉井平面布置要求，已设置测量控制网和水准基点，进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线，作为沉井制作和下沉定位的依据。在原有建筑物附近下沉的沉井，应在原建筑物上设置沉降观测点，定期进行沉降观测。

6．已进行技术交底，使施工人员了解并熟悉工程结构、地质和水文情况，了解沉井制作和下沉施工技术要点、安全措施、质量要求及可能遇到的各种问题和处理方法。

四、施工操作工艺

（一）施工程序

1．制作程序：场地整平→放线→挖土3～4m深→夯实基底，抄平放线验线→铺砂垫层→垫木或挖刃脚上模→安设刃脚铁件、绑钢筋→支刃脚、井身模板→浇筑混凝土→养护、拆模→外围围槽灌砂→抽出垫木或拆砖座。

2．下沉程序：下沉准备工作→设置垂直运输机械、排水泵，挖排水沟、集水井→挖土下沉→观测→纠偏→沉至设计标高、核对标高→降水→设集水井、铺设封底垫层→底板防水→绑底板钢筋、隐检→底板浇筑混凝土→施工内隔墙、梁、板、顶板、上部建筑及辅助设施→回填土。

（二）沉井制作

1．在软弱地基上制作沉井，应采用砂、砂砾或碎石垫层，用打夯机夯实使之密实，厚度根据计算确定。

2．当地基土质较好，宜分节一次制作完成，然后下沉；对于较高（≥12m）的沉井应先挖下3～4m土方，在基坑中一次制作下沉，或分节制作，分节下沉，以减少沉井自由高度，增加稳定，防止倾斜。

3．沉井制作宜采取在刃脚下设置木垫架或砖垫座的方法，其大、小和间距应根据荷重计算确定。安设钢刃脚时，要确保外侧与地面垂直，以使其起切土导向作用。

4．沉井刃脚及简身混凝土的浇筑应分段、对称均匀、连续进行，防止发生倾斜、裂缝。第一节混凝土强度等级达到70％，始可浇筑第二节。

5．浇筑的简身混凝土应密实，外表面平整、光滑。有防水要求时，支设模板穿墙螺栓应在其中间加焊止水环；筒身在水平施工缝处应设凸缝或设钢板止水带，突出筒壁面部分应在拆模后铲平，以利防水和下沉。

（三）沉井下沉

1．下沉前应进行井壁外观检查，检查混凝土强度及抗渗等级，并根据勘测报告计算极限承载力，计算沉井下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数（≥1．15～1．25），作为判断每个阶段可否下沉，是否会出现突沉以及确定下沉方法及采取措施的依据。

2．下沉前应分区、分组、依次、对称、同步的抽除（拆除）刃脚下的垫架（砖垫座），每抽出一根垫木后，在刃脚下立即用砂、卵石或砾砂境实。

3．小型沉井挖土多采用人工或风动工具；大型沉井，在井内用小型反铲挖土机挖掘。挖土须分层、对称、均匀地进行，一般在沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高0．4～0．5m，沿刃脚周围保留0．5～1.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，每2～3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5～10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。各仓土面高差应在50cm以内。

4．在挖土下沉过程中，工长、测量人员、挖土工人应密切配合，加强观测，及时纠偏。

5．沉井下沉多采用排水挖土下沉方法，常用方法是：设明沟、集水井排水，在沉井内离刃脚2～3m挖一圈排水明沟，设3～4个集水井，深度比开挖面底部低1．0～1．5m，沟和井底深度随沉井挖土而不断加深。在井壁上设离心式水泵或井内设潜水泵，将地下水排出井外。当地质条件较差，有流砂发生的情况，可在沉井外部周围设置轻型井点、喷射井点或深井井点以降低地下水位，或采用井点与明沟排水相结合的方法进行降水。

6．沉井下沉观测方法为在沉井外壁周围弹水平线，井筒内按4等分或8等分标出垂直轴线，各吊线坠一个，对准下部标板来控制。观测时间，每班三次，接近设计标高时两小时一次。随时掌握分析观测数值，当线坠偏离垂线达50mm或标高差在100mm，应立即纠正。挖土过程中可通过调整挖土标高或劳动力进行纠偏。

7．筒壁下沉时，外测土会随之出现下陷，与筒壁间形成空隙，一般干筒壁外侧填砂，保持不少于30cm高，随下沉灌入空隙中，以减小下沉的摩阻力，并减少了以后的清淤工作。雨季应在填砂外侧作挡水堤，以阻止雨水进入空隙，防止出现筒壁外的摩阻力接近于零，而导致沉井突沉或倾斜的现象。

8．沉井下沉接近设计标高时，应加强观测，防止超沉。可在四角或筒壁与底梁交接处砌砖墩或垫枕木垛，使沉井压在砖墩或枕木垛上，使沉井稳定。

9．沉井下沉出现倾斜，如调整挖土仍不能纠正时，可加荷调整，但若一侧已到设计标高，则直采用旋转喷射高压水的方法，协助下沉进行纠偏。

10．沉井挖出之土方用吊斗吊出，运往弃土场，不得堆在沉井附近。

（四）沉井封底

1．沉井下沉至设计标高，再经2～3d下沉稳定，或经观测在8h内累计下沉量不大于10mm，即可进行封底。

2．封底前应先将刃脚处新旧混凝土接触面冲洗干净或打毛，对井底进行修整使之成锅底形，由刃脚向中心挖放射形排水沟，填以卵石作成滤水盲沟，在中部设2～3个集水井与盲沟连通，使井底地下水汇集于集水井中用潜水电泵排出，保持水位低于基底面0．5m以下。

3．封底一般铺一层150～500mm厚卵石或碎石层，再在其上浇一层混凝土垫层，在刃脚下切实填严，振捣密实，以保证沉井的最后稳定，达到50％强度后，在垫层上铺卷材防水层，绑钢筋，两端伸入刃脚或凹槽内，浇筑底板混凝土。

4．混凝土浇筑应在整个沉井面积上分层、不间断地进行，由四周向中央推进，并用振动器捣实，当井内有隔墙时，应前后左右对称地逐孔浇筑。

5．混凝土养护期间应继续抽水，待底板混凝土强度达到70％后，对集水井逐个停止抽水，逐个封堵。封堵方法是将集水井中水抽干，在套管内迅速用干硬性混凝土填塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧或四周焊接封闭，上部用混凝土垫实捣平。

（五）上部建筑结构施工

同常规方法（略）。

五、质量标准

（一）保证项目

1．沉井工程中的模板、钢筋、混凝土等均应符合施工规范的规定。

2．混凝土抗压强度和抗渗等级及下沉前混凝土的强度等级，必须符合设计要求和施工规范的规定。

3．沉井外壁应平滑。

4．沉井封底必须符合设计要求和施工规范的规定。

（二）允许偏差项目

沉井制作和下沉后的允许偏差及检验方法见表3－36。

沉井的允许偏差及检验方法

表3－36

项次

项目

允许偏差

检验方法

制作质量

平面尺寸

长度、宽度

±L/200，且不大于100

尺量检查

曲线部分半径

±R/200，且不大于50

拉线和尺量检查

对角线差

B/100

尺量检查

井壁厚度

±15

尺量检查

下沉后质量

刃脚平均标高

±100

用水准仪

底面中心位置偏移

H＞10m

≤H/100

吊线和尺量检查或用经纬仪检查

H≤10m

刃脚底面高差

L＞10m

L/100,且不大于300

用水准仪检查

注：1．L为长度或宽度；R为半径；b为对角线长；H为下沉总深度；L为最高与最低两角间距离；

2．检查数量：沉井的制作质量按浇筑段（节）内外各抽查1～5处；下沉后的质量按每座沉井检查。

六、成品保护

1．沉井下沉第一节混凝土应达到设计强度的100％，其上各节达到70％以后，方可开始下沉。

2．深井垫架拆除、下沉系数、封底厚度和封底后的抗浮稳定性，均应通过施工计算，满足设计要求，避免使沉井出现裂缝、不能下沉或上浮。

七、安全措施

1．沉井施工前，应查清沉井部位的地质水文及地下障碍物情况，摸清对邻近建筑物、地下管道等设施的影响情况，并采取有效措施，防止施工中出现问题，影响正常、安全施工。

2．严格遵循沉井垫架拆除和土方开挖程序，控制均匀挖土速度，防止发生突然性下沉。严重倾斜现象，导致人身事故。

3．作好沉井下沉中的降排水工作，并设备用电源，以保证沉井挖土过程中不出现大量涌水、涌泥或流砂现象，以避免造成淹井事故。

4．沉井上部应设安全平台，周围设栏杆，井内上下层立体交叉作业，设安全网、安全挡板；避开出土的垂直下方作业；井下作业应戴安全帽、穿胶皮鞋。

5．沉井内土方吊运，应由专人操作和专人指挥，统一信号，预防发生碰撞或脱钩；起重机吊运土方和材料靠近沉井边坡行驶时，应加强对地基稳定性的检查，防止发生塌陷、倾翻事故。

6．沉井挖土应分层、分段、对称、均匀地进行，达到破土下沉时，操作人员要离开刃脚一定距离，防止突然性下沉而造成事故。

7．加强机械设备维护、检查、保养；机电设备由专人操作，认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业，并设漏电保护器；夜间作业，沉井内外应有足够的照明，沉井内应采用36V安全电压。

八、施工注意事项

1．沉井壁中如预留孔洞，为防止下沉时泥土和地下水大量涌入井内，影响施工操作，或因每边重量不等重心偏移，使沉井产生倾斜，在下沉前应进行填塞封闭处理，使之下沉均匀。

2．沉井下沉位置的正确与否，其每一、二节占70％，开始5mm以内，要特别注意保持平面位置与垂直度正确，以免继续下沉不易调整。

3．沉井下沉被搁置或悬挂，下沉极慢或不下沉时，可采取继续浇灌混凝土增加重量或在井顶加载；或挖除刃脚下的土，或在井内继续进行第二层碗形破土；或在井外壁装射水管冲刷井周围上，减少摩阻力；或在井壁与土间灌入触变泥浆或黄土，降低摩擦力；或清除障碍物；采取控制流砂。管涌等措施。

4．沉井下沉如速度过快，超过挖土速度，出现异常情况时，可采取用木垛在定位垫架处给以支承，并重新调整挖土；在刃脚下不挖或部分不挖土；在沉井外壁间填粗糙材料，或将井筒外的土夯实，加大摩阻力；如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石处理；或减少每一节筒身高度，减轻沉井重量。

浅谈沉井施工工艺 篇3

关键词：沉井施工；刃角；降水；流砂；纠偏；封底

中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0064-02

沉井有着广泛的工程应用范围，不仅大量用于铁路、公路桥梁中的基础工程以及市政工程中给、排水泵房，地下电厂，矿用竖井，地下贮水、贮油设施，而且也经常用于建筑工程中的基础或开挖防护工程，尤其适用于软土中地下建筑物的基础。

1 沉井的基本概念

所谓沉井是桥梁工程中较常采用的一种基础型式，是用一个事先筑好的以后能充当桥梁墩台或结构物基础的井筒状结构物，一边井内挖土，一边靠它的自重克服井壁摩阻力后不断下沉到设计标高，经过混凝土封底并填塞井孔，浇筑沉井顶盖，沉井基础便告完成。

2 沉井的类型、构造及设计

沉井的类型较多，按材料可分为砖、石、钢、混凝土、钢筋混凝土等多种，应用最多的是钢筋混凝土沉井。按形状可分为圆形、方形、矩形、多边形、中间为矩形两侧为圆形等。常用的钢筋混凝土沉井主要由刃脚、井壁、内隔墙、取土井、凹槽、封底、顶板等组成。

3 沉井施工

3.1 邢钢漩流井沉井施工工程概况及设计参数如下

该沉井为圆形沉井，与提升泵站相邻。施工时整体开挖至-7m，再进行沉井施工。外径10m，壁厚0.7m，内筒壁直径6m，壁厚0.5m；全高（加刃角）23m，下沉长度16m，分三节制作。第一、二、三节沉井高分别为7m、5m、4m。三节沉井均需配筋，井壁采用C30抗渗砼浇筑；封底采用300厚卵石，1.2m厚C15素砼；顶盖要求配筋，顶盖厚度为0.5m。刃脚采用钢筋砼刃脚，刃脚踏面宽0.2m，刃脚高1.5m。

3.2 沉井施工的一般要求

沉井施工前，除了熟悉设计图纸外，还应对沉井入土地层及基底岩面等地质资料进行分析研究，制定切实可行的制作和下沉方案；对沉井附近的建筑物、铁路、公路、地下管网和施工设备等，要了解其地基形式、安全等级、使用要求等，制定并采取有效的防护措施；在沉井下沉过程中，还需经常进行沉降、位移观测分析，有问题应及时处理；应制定必要的措施，确保各方面的安全。

3.3 沉井施工准备

沉井施工程序如下：平整场地→制作第一节沉井→拆模与抽垫木→挖土下沉→沉井接高→地基检验等处理→封底、填充井孔与封顶。

施工准备主要包括：

3.3.1 制定施工方案。施工前，应根据工程地质结构及施工现场的具体情况、地质水文情况、施工设备性能、技术的可靠性来编制切实可行的施工方案或施工技术大纲，正确指导施工，保证工程的顺利进行。

3.3.2 沉井地基处理。在松软地基上进行沉井制作，应先对地基进行处理，以防止由于不均匀沉降而引起并身偏斜或开裂。

3.3.3 按沉井平面设置测量控制网，进行找平放线，并布置水准基点和沉降观测点，进行定期沉降观测。

3.4 沉井下沉验算

3.4.1 已知：-13～-19m为粉质粘土，-19～-23.5m为中砂，-23.5m～-26.3m为粉质粘土。

3.4.2 土与沉井外壁间的单位面积摩阻力表（见《建筑施工简易计算》），查表得：粉质粘土：f=25kN/m2；中砂：f=19kN/m2。

3.4.3 沉井下沉验算：

（1）求出沉井每段砼量：第一段V1=143.1m3；第二段V2=116.6m3；第三段V3=89.5m3；第四段V4=65.6m3。

（2）求出土层的平均摩系数f0：

3.5 深井井点降水计算

3.5.1 已知漩流井半径X0=5m，水位标高-15.000m。

3.5.2 抽水影响半径：中砂抽水影响半径R为100～200m。施工现场取R=150m。

3.5.3 渗透系数K（m/d）（《建筑施工简易计算》）：中砂渗透系数为5～20m/d，6×10-3～2×10-2cm/s，取19m/d，0.00022m/s。

3.5.4 抽水前水位高度：经查表可得：采用4个QY-15型水泵抽水，可以满足施工要求。本工程沉井基础采用井点降水，每个沉井四个降水井，人工挖土，在人工挖土过程中加设明沟排水。

3.6 沉井接高

第一节（第二节）沉井顶面下沉至距地面还剩1～2m时，应停止挖土，接筑第二节（第三节）沉井。接筑前应使第一节（第二节）沉井位置正直，凿毛顶面，然后立模浇筑混凝土，待混凝土强度达到设计要求后再拆模继续挖土

下沉。

3.7 沉井封底

当沉井沉到设计标高，经观测，8h内累计下沉量≤10mm，即可进行封底，本沉井采用排水封底（即干封底）。视降水效果而定，如果坑底有明水，挖土使井底成锅底形，并自刃脚向中心挖放射形排水沟，在中部设2～4个集水井，井内插Φ600～800有孔钢管，沟内及井内填满卵石，用水泵降水至井底面30～50cm，刃脚凿毛处刷干净，浇筑砼垫层，强度达30%后，绑钢筋，浇筑底板。

养护至70%设计强度期间，集水井中应不间断抽水至强度到10%时，对集水井逐个停止抽水，逐个进行封堵，抽除井筒水后，立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性砼捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层砼，使之与底板平，封底时因上部结构未施工，应验算沉井的抗浮稳定性。

3.8 沉井下沉过程中遇到的问题及处理

本沉井在施工过程中发生了井内流砂，造成沉井倾斜，同时在有的地层出现了下沉困难的问题。

沉井下沉困难主要是由于沉井的自重克服不了井壁的阻力或刃脚下遇到大的障碍物所致。因此解决因阻力过大而使下沉困难的方法是从增加沉井自重和减小井壁阻力两个方面来考虑的；解决因刃脚遇障碍物而使沉井下沉受阻必须从如何消除障碍物上来考虑：

3.8.1 增加沉井自重。可提前浇筑下一节沉井，以增加自重，或在沉井顶上压重物迫使沉井下沉；对不排水下沉的沉井，可以抽出井内的水增加沉井自重。

3.8.2 减小沉井外壁摩阻力。减小井壁外侧摩阻力的方法是：可将沉井设计成阶梯状，或在施工中尽量使其外壁光滑；亦可利用高压水流冲松井壁附近的土，且水流沿井壁下渗而润滑井壁（本沉井基础主要采用此法来解决下沉困难问题），使沉井摩阻力减小。

3.8.3 消除刃脚下障碍物。可用旋挖、爆破、切割手段将刃脚下障碍物清除，解决下沉困难的问题。

近年来，对沉井下沉，为减少井壁摩阻力常采用泥浆润滑套或空气幕下沉等方法。

4 结语

通过邢钢项目漩流井钢筋砼沉井施工实践，体会到沉井施工工艺在地下结构施工中入土深度可以很大，且刚度大、整体性强、稳定性好，有较大的承载面积，能承受较大的垂直力、水平力及挠曲力矩，工艺也不复杂；缺点是施工周期较长，如遇到饱和粉细砂层时，排水开挖会出现翻砂现象，往往会造成沉井歪斜。在沉井工艺施工前期，必须更加注意水文地质的勘察工作。对施工过程中易于产生的倾斜及下降困难等问题，应预先采取必要的技术防范措施和施工组织措施，并做好周围建筑物的沉降观测，这样才能保证沉井施工达到优质、高速、安全、经济的效果。

作者简介：马志虎（1981—），男，内蒙古通辽人，中国二十二冶集团有限公司海外事业部工程师，研究方向：技术管理。

关于沉井基础施工技术要点分析 篇4

大型沉井施工技术主要包括井体的制作、下沉和封底三个部分, 施工流程如图1所示。其中井体的制作包括开挖基坑、铺设垫层和承垫木、制作井体等工序;井体的下沉包括抽取承垫木、挖土下沉、辅助措施 (降水、助沉、纠偏) 等工序;井体的封底包括排水施工时的干封底或不排水施工时的水下封底 (实际施工多采用干封底) 、浇筑钢筋混凝土底板等工序。

1.1 井体制作

制作井体的场地在施工前应先进行清理、平整和夯实, 以保证地基具有足够的承载力, 防止在制作过程中地面发生不均匀沉降, 导致井体发生沉陷、倾斜和开裂等现象。井体的制作方法按照下沉顺序和制作场地的不同可以分为不同的类型。也可以不开挖基坑直接在地面制作井体。

1.1.1 按照下沉顺序不同

(1) 一次制作, 一次下沉。适用于高度不大, 地基承载力较好的中小型沉井。

(2) 分节制作, 多次下沉。施工时将井壁沿高度方向分为几节, 每制作一节就下沉一节, 依次循环进行。该形式的优点是分节高度小, 对地基承载力要求不高;缺点是工序多、工期长, 并且接高时容易发生突沉和倾斜等现象, 故施工前需要进行稳定性验算。

(3) 分节制作, 一次下沉。该形式对地基承载力要求很高, 优点是模板和脚手架等材料可连续使用, 下沉设备也只需一次安装;缺点是高空作业比较困难。

1.1.2 按照制作场地不同

(1) 在所修建构筑物的地面上进行制作, 适用于地下水位较高, 并且净空允许的情况。

(2) 人工筑岛进行制作, 适用于在浅水中制作。

(3) 在基坑中进行制作, 适用于地下水位较低, 净空不高的情况。这种形式使用较多, 可减少下沉深度、侧摩阻力和作业高度。

1.1.3 井体制作允许偏差 (见表1)

1.2 井体下沉

井体下沉主要原理是在井体内用机械或人工的方法均匀取土, 通过减小沉井内侧土的侧摩阻力和刃脚处的端部承载力, 使井体在自重作用下逐步下沉至设计标高。井体在下沉前应具有一定的强度, 如分节下沉, 第一节混凝土或砌体砂浆应达到设计强度的100%, 其余各节也应达到70%以上。下沉前应先抽取承垫木或凿除垫层, 选择合适的下沉方法后方可进行下沉施工。下沉施工方法的选择, 主要取决于工程场地的大小、水文地质条件以及施工对周围建 (构) 筑物的影响程度等因素。下沉施工方法主要有排水下沉和不排水下沉两种。

(1) 排水下沉法。适用于渗水量不大 (每平方米渗水不大于1m3/min) , 稳定的粘性土或在沙砾层中渗水量很大, 但水能很快排出, 且不会因为排水导致流砂及井底上体因管涌而失稳的情况下使用。

(2) 不排水下沉法。适用于流砂发生严重的地层和渗水量较大的沙砾地层, 以及地下水不易排出或大量排水时可能产生流砂、井底上体隆起失稳等现象, 影响附近建筑物安全的情况下使用。不排水下沉方法沉井施工主要有冲抓锥 (或抓斗) 在水中取上下沉和水力机械冲上下沉两种。

沉井下沉时, 每次挖土深度为30~40cm, 自沉井中部向四周对称取土, 以保证沉井均匀下沉。自沉井中运出的土方应堆放在离沉井10m以外的地方, 避免沉井在外部土的压力作用下发生倾斜。一轮下沉到位再进行下轮开挖和下沉, 在下沉至距离设计深度20cm左右应停止取土, 观察两天后如仅靠沉井自重不能下沉到位, 再用人工慢慢取土, 使沉井到达设计深度。

1.3 沉井封底

待井体下沉至设计标高, 且经沉降观测在8h内如果累计下沉量不超过10mm, 表示井体下沉稳定, 方可进行封底施工。施工时在沉井中心设置渗井一个, 先将沉井内土体整理成锅底形, 自刃脚向中心开挖放射形排水沟并填以石子形成滤水暗沟, 中心渗井深度为1~2m, 插入直径0.6~0.8m周围有孔的钢套管, 并在四周填满卵石, 使井底的水都汇集到集水井中, 再用水泵抽出, 使地下水位始终保持在井底以下30~50cm。刃脚处混凝土在浇筑前应先凿毛并洗刷干净, 然后浇筑毛石混凝土。待混凝土强度达到30%后铺设底板钢筋, 浇筑混凝土并振捣密实。养护期间在封底的集水井中应不断抽水, 待底板混凝土达到设计强度70%后, 立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土并振实, 并装上法兰, 再在上面浇筑一层混凝土, 使之与底板平齐。如地下水较少或无地下水时可一次性浇筑底板混凝土。下沉结束后井体允许偏差应满足表2的要求。

注:表中H为井体高度。

2 施工监测

沉井施工全过程组成一个复杂的动态系统, 实际工程中的应力应变等参数值与设计值之间往往存在着一定的误差, 甚至会有很大的差异程度。其主要原因为:

(1) 井体在下沉过程中始终处于岩土体系中, 而土体结构存在着很大的变异性和离散性, 所以地质勘查阶段获得的土体参数很难准确反映井体下沉时土体的实际情况。

(2) 设计时往往会对地层和井体结构的分析模型做一些假定和简化, 这样使得与实际状况之间存在着一定差别。

(3) 井体在不断下沉时, 受力状态并非一成不变而是处于动态变化之中, 荷载的作用时间和其影响范围也难以准确预测。

综上所述, 要想在设计阶段准确地计算与预测沉井在施工过程和后期运营中的内力和变形等参数几乎是不可能的。在施工过程中, 一旦出现偏移等异常情况, 如果不能得到及时发现和处理, 偏差可能会越来越大, 发展到最后将会产生严重的后果。因此, 为了保证工程施工的顺利和安全进行, 在沉井施工全过程中必须进行严密的施工监测。通过分析监测所得数据, 可以得出井体的下沉位置和偏移情况, 以及对周围环境的安全性能做出评价等, 分析结果可用于施工指导和决策。施工监测流程如图2所示。

3 结束语

沉井作为建造地下构造物或深基础的主要施工方法之一, 其技术性和实践性都很强。为了保证沉井的顺利下沉, 在施工前应根据地质勘察资料编制沉井专项施工组织设计, 选定合适的下沉方法, 并在施工过程中进行严密监测, 以确保下沉的施工质量和安全。沉井下沉时对周围土体的破坏必须引起足够关注, 设计、施工、监理和业主各方应密切配合并采取有效控制措施和应急预案。

参考文献

[1]张鑫鑫.大型沉井施工管理信息系统研究[D].郑州:郑州大学, 2010

[2]沈东.大型沉井施工技术研究[D].上海:同济大学, 2005.

[3]陈晓平, 茜平一, 张志勇.沉井基础下沉阻力分布特性研究[J].岩土工程学报, 2005, 27 (2) :148-152.

[4]邹进贵, 邹双朝, 江文萍.施工沉井自动化监测系统的研究[J].测绘信息与工程, 2007, 32 (6) :23-24.

沉井施工技术分析 篇5

铜陵长江大桥是新建合福铁路的控制性工程, 大桥为公铁合建桥梁。大桥主桥采用跨度布置为 (90+240+630+240+90) m五跨连续钢桁梁斜拉桥, 墩号为1#～6#, 其中1、6#墩为边墩, 2、5#墩为辅助墩, 3、4#墩为主墩, 见图1。

1.1 3#墩沉井基础

大桥3#主墩基础位于河道北侧主河槽附近, 该处河床面平均高程为-26.59m, 平均水深约33m, 采用圆端形沉井基础。沉井底口平面尺寸62.4m×38.4m, 顶口平面尺寸64.0m×40.0m;总高度68m, 顶高程为+6.0m, 底高程为-62.0m;下部为50m高钢壳混凝土结构, 上部18m为混凝土结构, 沉入覆盖层为35.41m;封底混凝土厚度为12m。沉井钢结构重量约5000t, 混凝土方量约7.3万方, 整个沉井基础重约18万吨。沉井结构具体布置详见图2。

1.2 水文情况

主桥桥位所在河道属于感潮河段, 水位受长江径流与潮汐双重影响, 主要受长江径流控制, 一般每年5～10月为汛期, 11月～次年的4月为枯季, 水位每日两涨两落, 为非正规半日潮型, 涨潮历时3个多小时, 落潮历时8个多小时, 水位年内变幅较大。

桥址断面20年一遇洪水水位12.01m (对应流速2.62m/s) , 10年一遇洪水水位为11.55m。

2009年实测最高水位+8.5m, 2010年实测最高水位约+11.0m。

1.3 地质条件

3#墩墩位覆盖层厚约42m, 自上而下依次为厚约8.2m的粉砂层, 厚约13.7m的细圆砾土层 (局部为砾砂) , 5.6m的粉质黏土层 (局部夹杂) , 14.1m的细圆砾土层。基岩为强风化砂质泥岩和微风化砂质泥岩。

2 总体施工方案

钢沉井竖向分段加工制造, 节段整体由大型船舶运输至桥址, 采用大型浮吊整体起吊下放及接高。接高完成后选择合适的时机, 井壁内注水下沉至设计高度, 精确定位后着床, 并吸泥下沉至稳定深度;分仓分次对称水下填充钢沉井井壁混凝土。

上部钢筋混凝土井壁采用翻模法分节接高。沉井采用不排水下沉方法, 以大排量空气吸泥机下沉为主, 高压射水及局部贴面爆破穿越胶结层等措施为辅。终沉后分仓浇筑大体积封底混凝土。

3 施工计算内容

铜陵长江大桥3#墩沉井规模巨大, 施工时墩位处水深约40m, 且处于长江汛期, 存在定位精度要求高 (设计要求倾斜度小于1/150, 平面位置≤50cm) , 施工条件复杂, 工期要求紧等特点, 施工难度极大。为了确保沉井快速、安全, 准确下沉到位, 进行一系列合理准确的计算和分析并以此作为沉井施工方案的制定依据是十分必要的。

3.1 钢沉井接高状态浮体稳定计算

钢沉井总高度50m, 竖向分成6个节段, 平面上不分段, 采用在墩位处大型浮吊整体下放入水及接高的施工方法。沉井在浮体状态下接高, 需要对各个工况的浮体稳定性进行计算, 保证沉井在接高过程中的安全。

浮体稳定计算的内容主要为沉井各个工况的重心位置计算、浮心位置计算、定倾半径计算、外力矩及浮体倾角的计算。其计算结果见表1。

浮体稳定应满足重心与浮心间距小于定倾半径的要求, 且沉井在外力矩的作用下浮体倾角应小于6°, 从沉井各个工况的浮体稳定计算结果来分析, 沉井在浮体状态下接高是安全的, 说明为了加快拼装速度而采用整体接高的方法是可行的。

3.2 钢沉井定位系统计算

根据钢沉井的施工规模, 墩位处水深流急, 航运繁忙等不利条件以及现有的设备资源情况, 钢沉井精确定位采用设置预拉力的无导向船锚碇定位方法。

拟定的锚碇系统主要由主锚、尾锚、钢沉井边锚及侧向定位船、前后定位船及其边锚、连接钢沉井与前后定位船之间的拉缆等部分组成。施工图片见图3。

3.2.1 锚碇系统的计算参数取值:钢沉井拼装及精确

定位需经历整个洪水期, 精确定位考虑在8月底进行, 计算施工水位按20年一遇+12.01m考虑, 计算流速取2.62m/s;河床冲刷按冲刷至-34.7m考虑。

3.2.2 锚碇系统计算原则:主锚及尾锚计算考虑30%

的预拉力;钢沉井边锚所受水流阻力按钢沉井迎水断面单位面积水流阻力50%计, 另计风力。

3.2.3 锚碇系统计算方法及计算结果:钢沉井无导向

船锚碇系统的计算方法, 根据《公路施工手册·桥涵》[1]中有关锚碇计算部分, 以及参考了芜湖长江大桥[2]及南京大胜关长江大桥[3]关于钢围堰精确定位锚碇系统计算资料。其计算荷载见表2。

锚碇系统中锚的类型均选择霍尔式铁锚, 锚链选择普通有档锚链, 钢丝绳选择纤维芯大直径型号, 根据荷载计算结果来配置锚及锚绳的数量及型号, 配置结果见表3。

3.3 钢沉井精确定位计算

钢沉井精确定位计算主要内容:第一为沉井在精确定位期间由于水流及水位变化所产生的定位精度变化值, 为定位时机及环境条件的选择提供依据;第二需要计算定位系统的刚度, 为锚力调整及定位调整措施制定提供依据;第三需要计算精确定位时沉井底距离河床的合适距离 (沉井吃水深度) , 掌握沉井下沉着床过程定位系统发生变化的趋势及大小, 为定位后沉井快速平稳着床提供理论依据。

采用Midas计算软件建立如图4所示的锚碇定位系统和钢沉井 (刚体) 空间模型。模型中, 锚绳采用索单元模拟, 定位船和沉井采用梁单元模拟, 并取其刚度无穷大。锚碇与河床铰接, 沉井底部和定位船设弹性竖向支承, 考虑浮力产生的竖向刚度, 水平方向不设约束。

3.3.1 定位精度计算结果及分析

定位精度的计算以+10.0m高程水位为初始状态进行模拟, 当水位升高及流速增大的情况下, 定位系统发生的偏移量即为其定位精度变化值, 计算结果见表4。

由计算结果可得, 钢沉井在水文条件发生变化时定位的精度随之发生较大的变化, 所以精确定位之前需要掌握水文条件的变化规律, 选择水文条件平稳的时段进行精确定位。

3.3.2 定位系统的刚度计算

定位系统的刚度以一个已知力加载到定位系统上所产生的位移量来计算, 主要是为精确定位过程中锚力调整的量化提供依据。计算结果见表5。从刚度计算结果可得, 在水文条件变化不大时, 调整锚力即调整锚绳的预拉力对定位精度起到明显的调整作用。

3.3.3 精确定位时沉井吃水深度选择计算

精确定位时沉井的吃水深度选择是精确定位的重要内容。以不同的水文条件分别计算, 得出定位系统锚绳受力变化的大小并以此制定相应的沉井可下沉距离, 从而得到沉井精确定位时合理的吃水深度值, 计算结果见表6。

从计算结果得到的数据并结合当时的水文条件, 最终选择沉井底部距离河床3m的位置进行精确定位并快速下沉着床, 达到了良好的效果。

另外, 沉井着床还需要考虑河床冲刷对其着床后稳定的影响, 需要根据河床冲刷计算及实测资料掌握变化趋势, 计算上下游不同土压力对沉井稳定的影响, 必要时事先做好抛填措施, 防止沉井着床后发生较大的倾斜。

3.4 沉井下沉计算

沉井下沉应根据着床后的不同施工工况来分别计算, 可分为沉井着床后的吸泥下沉计算, 井壁混凝土填充及上部混凝土井壁接高后的吸泥下沉计算。

3.4.1 沉井下沉的计算方法

沉井下沉主要需要计算沉井下沉系数及下沉稳定系数等几个数值。

沉井吸泥下沉所受到的主要荷载为沉井井壁的侧面摩阻力、刃脚踏面及斜面的支反力及中间隔墙反力。

沉井下沉系数为沉井自重扣除浮力后的有效重量与侧壁摩阻力的比值, 一般要求在1.05～1.25之间。

沉井下沉稳定系数为沉井自重扣除浮力后有效重量与侧模摩阻力、刃脚踏面及斜面的支反力及中间隔墙反力之和的比值, 一般要求在0.8～0.9之间。

为了更好的指导沉井下沉时吸泥作业, 还需要计算沉井刃脚支承及刃脚踏面支承的下沉系数计算, 以便决定是否需要全部掏空或局部掏空刃脚来进行下沉。

3.4.2 沉井下沉计算结果及分析

以沉井上部混凝土井壁接高完成后进行吸泥下沉计算为例, 其计算结果见表7。

由计算结果可知, 沉井下沉系数为2.76, 稳定系数为0.56, 说明沉井可以下沉, 但需要对吸泥深度及范围进行控制;而刃脚支承的下沉系数为1.13, 说明吸泥时应保持刃脚周围的土体, 将中间隔墙下方的土体吸出, 沉井将可以安全下沉。

除了常规的下沉计算外, 沉井吸泥下沉过程中还需要对沉井井壁混凝土灌注过程及上部混凝土井壁接高过程进行详细的计算分析, 计算施工过程发生不同步加载情况对沉井自身稳定的影响, 以保证整个接高及吸泥下沉在可控范围内进行。

4 结束语

铜陵长江大桥3#墩沉井施工是我国在40m水深且复杂地质条件下的深水设置式基础的成功实践, 其下沉就位后的最终定位精度为:平面位置最大偏位10.4cm, 倾斜度最大1/330, 满足了规范和设计要求, 取得了良好的社会经济效益。在沉井施工过程中的一系列理论计算及实践摸索是其顺利施工的保证, 希望对以后的深水沉井基础施工能起到良好的借鉴效果。

摘要：深水沉井基础由于其规模大, 施工条件恶劣及施工工艺复杂等特点是桥梁基础施工中的重点及难点所在, 本文以合福铁路铜陵长江大桥3#墩沉井施工为依托, 详细介绍制定沉井施工方案的各项施工计算与分析方法。根据钢沉井浮体稳定计算结果, 得出采用浮体状态下整节段接高方法是可行的;通过定位系统及精确定位计算, 钢沉井在底部距离河床3m位置通过调整锚绳预拉力可实现精确定位, 井壁注水后快速下沉着床过程锚绳受力安全;沉井下沉计算的结果可指导井孔内取土工艺的制定。

关键词：沉井基础,浮体稳定计算,定位系统计算,精确定位计算,下沉计算

参考文献

[1]交通部第一公路工程局.施工技术手册.桥梁上册[M].北京:人民交通出版社, 1993.

[2]罗瑞华, 于祥君.芜湖长江大桥双壁钢围堰锚碇系统设计与施工[J].铁道标准设计, 2002, (9) , 32-35.

[3]罗瑞华, 于祥君.大型双壁钢吊箱围堰精确定位施工技术[J].交通科技, 2007, (3) .

沉井基础施工技术研究 篇6

沉井 (又称为沉箱) 由于对周围环境影响较小, 需要场地不太大, 所以在城市建设中广泛用于各个专业。例如城市管线施工时, 使用沉井做工作坑或检查井, 可以避免直接开挖施工造成占地过大而影响道路交通或者周围有建筑物无法开挖等。但沉井较一般开挖工程要复杂, 遇到的问题比较难以处理。如何能够避免这些问题或是将这些问题处理在萌芽阶段, 将是沉井施工成败的关键。

1 沉井施工技术原理

沉井基础是一个井筒状的结构物, 它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高, 然后采用混凝土封底并添塞井孔, 使其成为建筑物的基础。沉井基础由于埋置深度可以很大, 整体性强、稳定性好, 有较大的承载面积, 能承受较大的垂直载荷和水平载荷;沉井既是基础, 又是施工时的挡土和挡水的围堰结构物, 施工工艺并不复杂。沉井施工顺序包括施工前的准备工作——三通一平 (地基处理) 、开挖基坑、沉井制作、沉井下沉、沉井封底、封顶等主要施工工序, 下面将详细介绍沉井的施工技术:

2 沉井制作

2.1 准备工作

首先沉井施工场地要平整, 平整范围要大于沉井外侧面1m到3m, 场地整平后进行放线定位, 定位要准确, 并经验收合格后才能正式施工。

2.2 铺垫木、立底节沉井模板和绑扎钢筋

沉井通常是在原位制作, 可采用如下不同方法:

2.2.1 垫木法

先在场地上铺一层厚约0.5m的砂垫层 (以方便抽取垫木) 。在砂垫层上的刃脚处对称的铺设适当的垫木, 再在垫木之间添实砂土, 然后按照设计的尺寸立模、浇筑第一节底节沉井。

2.2.2 无垫木法

在均匀土层上, 可采用无垫木法。浇筑一层与沉井井壁等厚的混凝土, 代替垫木和砂垫层。浇的混凝土位于刃脚的下方, 其作用是保证沉井在制作过程中和开始下沉时处于垂直方向。

2.2.3 土模法

如地基为均匀的粘性土, 则可采用土模法制作沉井。土模法分两种。填土内模:即先用粘土、粉质粘土按照刃脚及隔墙的形状和尺寸分层填筑夯实, 修整表面使之与设计相符。挖土内模:当地下水位底, 土质较好时, 可采用挖土内模。在刃脚部位, 按照设计的尺寸, 开挖基槽, 以地基土作为天然模板。

2.3 浇筑混凝土

浇筑沉井混凝土时, 应对称、均匀地进行, 以免地面不均匀沉降而引起沉井破裂, 最好一次连续浇筑完成。

2.4 拆除模板和垫木

当沉井混凝土的强度达到设计强度的25%以上时, 可拆除内外侧模板;达到设计强度75%时, 可拆除隔墙底面和刃脚斜面模板。当混凝土达到设计强度时, 就可拆除垫木。垫木中最后拆除的4根, 称为定位垫木, 常用红油漆标明。拆除垫木的顺序是:先内壁, 后外壁, 先短边, 后长边。长边下的垫木是隔一根撤一根, 以定位垫木为中心, 由远而近对称地撤除。在撤垫木前, 可先撬松垫木下的地基土, 每撤除一根, 在刃角处随即用砂土回填捣实。

3 沉井下沉

沉井下沉, 就是通过在沉井内用机械或人工的方法均匀除土, 消除或减小沉井刃脚下土的正面阻力, 有时也采用减小井壁与外侧土体的摩阻力的方法, 使沉井依靠自身的重量, 逐渐地从地面沉入地下, 其下沉施工方法有:排水下沉、不排水下沉或中心岛式下沉等。

对于陆地上的沉井是以排水下沉为主, 可采用机械抓土, 人工配合, 或人工挖土, 机械做垂直运输的排水明挖法施工, 以及用水力机械来代替人工挖土的排水法下沉。也可用空气吸泥潜水员配合或机械抓土潜水员配合的不排水下沉。对于在河流中人工筑岛上的沉井、浮运沉井或者水边滩地粉砂层地段的沉井, 应以水下除土的不排水法下沉为主。可见沉井下沉究竟采取排水下沉还是不排水下沉, 这要根据沉井所处的位置和沉井穿过土层的情况来决定。

对于深度较深, 平面尺寸较大的沉井, 下沉后期, 沉井外壁的摩阻力将增加到很大;或者沉井井壁较薄, 自重较轻, 以及沉井下沉系数较小的沉井, 下沉到一定深度后, 由于外井壁摩阻力的增大, 沉井下沉困难, 有时可能就沉不下去。在设计和沉井制作之前, 就应考虑在井壁外侧设置泥浆润滑套, 或者在井壁 (外侧) 内埋没管道, 以便用高压射水或喷射压缩空气等方法来降低沉井外壁的摩阻力, 以及在沉井下沉过程中采用在井壁旁压重或在井壁内降低地下水位等措施, 帮助沉井下沉, 使沉井能顺利下沉到位。

4 沉井封底施工

当沉井下沉至设计标高的要求范围内, 经沉降观测, 其沉降率 (待8h内沉井自沉累计不大于10mm) 在允许范围内, 即可进行封底, 封底分干封底和水下封底两种。下面将详细介绍干封底施工技术:

4.1 准备工作

(1) 沉井封底前, 在井壁底部凹槽内和隔墙预留钢筋处, 需要进行凿毛, 将刃脚处凹槽内的污泥清理干净。

(2) 在井点降水条件下施工的沉井, 在封底前应用大石块或其他砌块将刃脚斜面下垫实, 同时要检查井点降水设备是否完好, 并能保持连续抽水。采用触变泥浆护壁下沉的沉井, 当下沉到设计标高, 立即准备进行置换触变泥浆工作。

(3) 准备好封底时所需的各种材料和机具 (包括混凝土) , 以及制定出封底方案。当沉井下沉到设计标高前 (还应预留一定的抛高度) , 应及时进行封底, 若拖延时日, 有可能发生条件变化, 产生偏差, 或有大量土体涌入井内等, 给干封底带来很大的困难, 因此, 应抓紧做好封底的准备工作。

(4) 封底前, 还应做好井内集水井筒, 以便封底时预放在井底的一定 (各仓) 位置, 便于封底后抽除地下水之用。其深度、大小应满足水泵吸水要求。

4.2 干封底施工

封底前按照设计规定, 一般先铺一层碎石 (或砾石砂) , 整平后, 再浇筑素混凝土封底 (也称为垫层) , 浇筑混凝土时均需沿井壁四周向中央进行。素混凝土封底应一次浇筑, 分格、分批、逐段、对称进行, 不得中途停顿, 避免产生施工缝而造成渗漏, 浇筑封底混凝土时, 不得堵塞集水井, 保证井内排水工作能继续进行, 以保证混凝土在终凝以前不浸水。素混凝土封底后表面要平整, 当强度达到设计强度的25%以上时, 才允许在上面绑扎底板钢筋。钢筋要绑扎好。

5 结语

(1) 沉井下沉过程中要加强施工观测, 出现偏差时要分析原因及时调整。

(2) 沉井施工时, 为确保工程质量, 施工前要制订质量通病预防措施, 并在施工过程中跟踪检查, 把各种质量隐患消灭在萌芽状态。

(3) 沉井设计时, 下沉验算和刃脚计算是关键, 应以现场地质情况和结构特点进行严密计算。

(4) 当地下水位以下有细砂、粉砂层时, 如排水取土, 将产生流砂现象, 大量砂土涌入井内, 使沉井倾斜, 对施工造成很大困难。

参考文献

[1]李亮, 魏丽敏.基础工程[M].长沙:中南大学出版社, 2001.

[2]孙沛平.建筑施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2000.

[3]徐宝红.沉井的施工工艺及常见问题的预防措施[J].山西建筑, 2007, 33 (22) :1632164.

[4]李亮, 魏丽敏.基础工程[M].长沙:中南大学出版社.

[5]孙沛平.建筑施工技术[M].北京:中国建筑工业出版社.

桥基础沉井围堰施工技术 篇7

沉井是修建深基础与地下构筑物的主要施工工艺。无论沉井还是沉箱施工技术都对工程的质量产生重大影响, 一旦失败, 不仅会影响工程期限, 更会带来巨大经济损失。

1 沉井简介

沉井是修建深基础与地下构筑物的主要施工工艺。根据工艺要求, 钢筋混凝土需要在地坑内或地面上完成制作, 待其强度达到设计要求后再按分层法在井筒内挖土, 井内土面标高降低后, 使筒身借自重克服其土壁之间的摩擦阻力而逐渐下沉就位。

沉井的类型按横截面形状分为圆形沉井、矩形沉井。柱形沉井井壁截面形状, 上、下井壁厚度是相同的。沉井一般由井壁 (侧壁) 、刃脚、凹槽、底梁等组成。

2施工工艺流程及施工方法

2.1 沉井施工工艺流程

平整场地→测量放线→开挖基坑→沉井制作→沉井下沉→垫层混凝土浇筑。

2.2 沉井制作

2.2.1 制作顺序。

先整平场地, 进行施工放线, 在井筒内挖土 (深度2米) , 然后将底基夯实抄平放线。铺设砂垫层, 挖刃脚土模。下一步是钢筋绑扎, 继而进行刃脚和井身支模。支模完毕后再浇混凝土, 在混凝土强度达到设计要求后拆模养护。

2.2.2 地基处理。

沉井制作时, 通常先在井筒内挖土来控制下沉量, 挖土深度约2m。为防止地基不均匀沉陷造成井壁开裂, 一定要用砂、砂砾、碎石垫层妥善处理下挖土坑再制作沉井。

2.2.3 刃脚支设。

由于沉井尺寸及下沉高度较小, 经计算承载力复核要求, 对沉井制作时引起的不均匀沉降无太大影响, 所以采用在基坑底夯实地基上直接开挖出刃脚, 再绑扎刃脚钢筋及井壁预埋筋, 浇筑刃脚混凝土采用土模的方式直接浇筑刃脚, 这样既方便施工, 又节省了时间。

2.2.4 井壁制作。

①制作方式。由于沉井为不封底型式, 在沉井下沉完毕, 垫层混凝土浇筑完成后, 沉井内还会出现水流, 所以考虑沉井比承台尺寸三面放大30cm (保证承台尺寸) , 一面放大1m (承台施工时抽水) , 沉井制作时中间设排水沟、集水井, 使地下水位下降到基坑以下0.5m。此桥最大沉井高度为9m, 分两节制作。②钢筋绑扎。绑扎顺序为:先内后外, 由下至上。在预埋筋的基础上接长竖向筋, 如沉井分节支座, 则接长至比施工缝高出50~100mm, 错开接头。分段绑扎水平筋, 再将其与前一节井壁的连接部位焊牢, 焊接时为确保钢筋准确就位, 须在接头处错开1/4, 用水泥砂浆垫块控制砼保护层厚度。③模板支设。用5m长的定型钢模拼装成沉井模板。按照内模→外模的顺序支模。内、外模应该设在施工缝以上500mm的位置, 而且要一次支设成型。内、外模板分别用方木支设, 且对应各自的竖缝部位紧固在内外脚手架处。支模时内设钢筋撑子维持井壁厚度, 设钢筋对拉片以使外模稳固, 提高支模强度。支模时必须校正以此垂直度和平整度。④混凝土浇筑。混凝土浇筑采用混凝土储料斗储料, 吊车运送混凝土至浇筑口均匀浇筑。

2.3 沉井下沉

2.3.1 拆除垫木。

拆除垫木的操作要对称进行, 保证平稳, 避免沉井出现倾斜, 拆除垫木的顺序是:针对矩形沉井, 先拆除其内隔墙下的垫木, 再拆除短边井壁下的垫木, 最后拆除的是长边下的;在拆长边下垫木的时候应该采取隔根抽出的方式, 再以四角处的定位垫木作为中心从远到近对称的抽出, 最后抽出定位垫木。注意在每次抽出垫木之后, 要立即用砂填实刃角下的空位。

2.3.2 取土下沉。

取土下沉的主要方法有:人工挖土法;排水下沉法;不排水下沉法;泥浆套下沉法。在施工过程中要根据具体的情况选择合适的方法。

2.3.3 沉井接筑。

在第一节沉井沉到预定的深度时, 可以停止下沉, 进行立模浇制施工, 接长井壁和内隔墙, 如此往复。每次接筑的高度要控制在5米之内, 而且要尽量保持浇筑的对称和均匀, 防止出现倾斜。

2.3.4 控制与观测。

沉井施工中, 经常遇到倾斜偏移、容易开裂、下沉过快过慢停沉、超欠下沉等问题, 在施工中及时观测, 发现沉井偏斜时, 立即进行纠正。

①监测方法:1) 沉井位置的控制:在沉井外部地面及井壁顶部设置纵横十字中心线, 并通过全站仪经常测量和复核, 控制沉井位置。2) 沉井标高的控制:在沉井井壁顶面设置水准基点, 在下沉前及下沉中随时观测点位高程及相对高差, 确保沉井高程控制及确定是否倾斜。3) 沉井垂直度的控制:沉井下沉前在井壁内侧用垂球作出垂直轴线的标记, 挖土时, 应随时采用垂球观测沉井的垂直度, 若发现垂球偏离墨线即确定沉井倾斜, 应及时采取纠偏措施。4) 沉井下沉控制:在外侧井壁上的四个侧面用墨线弹出标尺, 用水准仪及时观测沉降值。5) 地质变化时的控制:沉井下沉时, 会遇到四周地质不同, 承载力不均匀的情况, 在施工时先开挖沉井中间部分的土, 再分段对称开挖地基承载力较好侧土并及时用砂砾回填夯实, 待岩层部分都开挖完回填后, 再整体对称均匀开挖下沉。

(2) 沉井倾斜纠偏措施:1) 偏挖土纠偏法。当沉井入土较浅, 纠正倾斜时, 可采取在沉井刃脚高的一侧进行挖土, 以减少此侧下沉的阻力, 使偏差在下沉过程中逐步纠正。2) 增加偏土压或偏心压重纠偏法。在沉井倾斜低的一侧回填砂或土, 使低侧产生的土压力大于高侧的土压力, 也可在沉井高侧压重使该侧刃脚下的应力增大, 从而达到纠偏的作用。3) 沉井位置扭转时的纠正方法。沉井位置如发生扭转, 采用对角偏除土, 借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩, 使沉井在下沉过程中逐步纠正其位置。4) 遇孤石导致倾斜的纠正方法。沉井下沉时, 遇到孤石会导致沉井倾斜, 应掏空周边土撬出孤石, 然后回填砂砾, 若撬出较困难时, 采用风镐破碎成小块后清除。

2.3.5 沉井封底当沉井下沉到设计标高之后, 挖土工作要停止并且对沉降进行观测, 在8h之内下沉量没有超过10mm, 就可以封底。

比较常用的沉井封底方法是干封法与水下封底法。

3 结束语

采用本工艺施工工序简单, 在传统工艺基础上省去封底工序, 质量可靠, 施工中采用原地预制, 井内开挖, 土方工程中无需放坡, 不超挖, 无需井点降水, 地下水采用井内排水, 因此对周围固有土壤不造成影响, 节约了成本, 克服了水中修桥基的难度, 保证了工期。

参考文献

[1]周宋维.水中墩沉井围堰施工技术[J].中国科技博览, 2011 (22) .

[2]李永恒.沉箱沉井施工技术要点[J].山西建筑, 2009 (1) .

沉井逆作法施工技术 篇8

随着城市的不断发展, 一些旧城市地下管线越来越陈旧, 很多管线已不能满足城市使用要求, 而一些现代构 (建) 筑物日益不断耸立, 使在城市道路中施工各地下管线增加了难度, 特别是近年来, 太原市处于集中供热大改造期, 在一些旧居民区内和现有道路旁施工供热管线小室受到了限制, 特别是供热小室, 采取基坑大开挖方式, 会引起周边构 (建) 筑下沉, 存在质量安全隐患, 沉井逆作法适合此环境的施工。

2 工程实例

2.1 工程概况

太原市集中供热联网工程东中环主干线 (北中环街至五龙口街) 2号小室, 桩号BG0+042.844, 2号小室北侧墙紧靠迎春街挡墙, 挡墙顶高程为843.594, 小室顶设计高程843.21, 北沙河抢险路路面高程840.834, 小室南侧为北沙河。小室东侧有现状电力排管, 西侧无建 (构) 筑物。1号小室位于北沙河南岸树林内, 1号小室北侧紧贴北沙河片石挡墙, 南侧有小区房屋及围墙。

22..22施施工工方方案案设设计计

根据现场情况, 2号小室挖深11.239 m。且小室北侧为迎春街挡墙, 现状挡墙与北沙河抢险路面高差为2.76 m, 迎春街现状车流量较大, 施工中应加强对挡墙的沉降观测, 且小室北侧侧墙紧靠迎春街挡墙, 现场无放坡场地。为防止小室基坑开挖对迎春街路面及挡墙的影响, 因过迎春街已经进行顶管施工, 在顶管末端 (迎春街南边坡) 进行恢复混凝土砌块加固。

方案一:大开挖施工。基坑开挖前对迎春街道路进行加固, 支护采用钢板桩支护, 为防止钢板桩打拔对迎春街路面及挡墙造成影响, 小室北侧的钢板桩打入后不再拔出。因开挖深度较深, 第一层开挖2 m后再插入12 m钢板桩, 内设有横撑和三角支撑, 挖掘机分层开挖, 现状情况只有小室西侧为施工场地, 当挖掘机无工作平台时, 可在小室西侧设坡道, 或者采用长臂挖掘机, 土方随挖随弃, 运距暂以7 km计, 小室周围严禁堆放土方。

优点:施工方法简单, 易于操作, 成本低。缺点:挖土方量大, 钢板桩打拔对周围土体扰动大, 安全系数低。

方案二:逆作法沉井施工。

沉井分阶段制作、施工, 由上至下施工, 即先施工上层钢筋混凝凝土土和和冠冠梁梁, , 挖挖下下层层沉沉井井土土方方, , 下下层层沉沉井井钢钢筋筋绑绑扎扎, , 下下层层沉沉井井模模板板, , 下层沉井混凝土, 养护达到设计要求后, 再开挖下一层沉井土方, 下一层沉井钢筋、模板、混凝土, 直至达设计要求深度封底。如果按照逆作法, 受现场条件制约, 冠梁制作只能设置在沉井东、西侧, 且冠梁需要承受很大重力, 两侧冠梁能否承受小室全部重量, 考虑人工在井下挖土, 存在安全隐患。

优点:对周边构 (建) 筑物影响较小, 土方量小。

缺点:分节井体间施工缝如处理不好, 井体整体渗水性能不好。

通过以上比选, 为确保现有建筑物安全, 采用井室逆作工艺施工。

2.3 逆作沉井施工方法

1) 施工顺序。沉井分阶段制作、施工, 由上至下施工, 即先施工上层钢筋混凝土和冠梁, 挖下层沉井土方, 下层沉井钢筋绑扎, 下层沉井模板, 下层沉井混凝土, 养护达到设计要求后, 再开挖下一层沉井土方, 下一层沉井钢筋、模板、混凝土, 直至达设计要求深度封底。

为保证周边土体安全, 井体高度应根据土质情况确定, 本工程为湿陷性黄土, 地下水位高, 土体本身自立性较好, 冠梁计划为2 m, 其他每节井井体为1.0 m。

2) 土方开挖。开挖前必须探明周边地下水位情况、地质情况, 本工程地下水位较高, 为湿陷性黄土, 可以直接开挖。

冠梁土方开挖采取挖掘机开挖, 人工配合, 以下井体开挖采取在基坑内设一台小型挖掘机开挖, 人工配合, 出土方式采用25 t吊车吊运土方运输至地面。基坑开挖严格分层进行, 均匀对称开挖, 严禁超挖, 周边1 m~3 m内严禁堆载任何杂物。下节井体开挖必须待上节井体混凝土强度达到设计强度的70%以上, 方可进行。

3) 冠梁施工。冠梁为沉井逆作施工的首道工序, 冠梁需承受整个小室全部重量, 必须严格按设计规范施工。

基坑开挖至冠梁设计高程后, 本工程因小室南北向无施工场地, 故在小室东西两侧多挖2.5 m, 将2.5 m宽度的土方平整并夯实, 在其上浇筑40 cm厚C30商品混凝土。底模直接利用已经浇筑好的C30混凝土平台上, 在冠梁井内与第一井段接缝处沿围护内周开挖一条深80 cm、宽为80 cm的沟槽, 在该沟槽中回填细砂, 并振实, 上铺枕木支垫底模。为保证下部混凝土密实度不因底模向下预留钢筋可能存在缝隙而受影响, 底模向下移10 cm, 拆除模板后再将该部分混凝土凿除;侧模采用木模。

4) 钢筋工程。钢筋按设计图纸下料加工, 钢筋安装时应预留下节段井体钢筋, 上下节井体钢筋主筋为焊接, 为保证同一断面焊接接缝数量不大于50%, 采取间隔焊接, 上节井体钢筋预留钢筋为一长一短, 以利于间隔焊接, 保证接缝数量。

5) 模板。模板采用定型钢模板, 为保证钢筋的保护层, 用与混凝土同标号的水泥砂浆垫块控制保护层, 内外钢筋之间加设14钢筋支撑, 间距1.5 m。

为保证下节井体浇筑混凝土, 在与上段混凝土井体连接位置, 模板外侧模上口设一杯形投料口, 高出上下段接缝30 cm, 宽出井内壁25 cm, 混凝土浇筑从投料口入料。

6) 混凝土浇筑。混凝土为商品混凝土, 混凝土专用运输车运输, 混凝土泵送车泵送混凝土。

本工程逆作法施工, 沉井井体分节制作, 分节浇筑, 上下节施工缝处理尤为重要。施工缝为斜接缝, 混凝土浇筑时间不得超过混凝土的初凝时间, 同一井段的混凝土连续浇筑, 并在底层混凝土初凝之前浇筑完上一层混凝土。下节井体混凝土浇筑前, 将已浇混凝土表面凿毛、冲洗干净、保持湿润, 浇筑下节井体混凝土时, 在施工缝处先铺一层厚度为15 mm~30 mm的与混凝土同强度的水泥砂浆, 使新旧混凝土紧密结合。

7) 封底。当施工至最后一节井体时, 先施工井室底板, 再施工最后一节井体。

浇筑完底板混凝土后, 最后一节井体钢筋要与上节井体预留钢筋及底板上翻钢筋进行焊接。

8) 工程实例图见图1。

2.4 质量控制要点

1) 沉井逆作法比较适用于基坑坑边紧邻构 (建) 筑物, 沉井分节制作分节开挖, 对土体的扰动小, 构 (建) 筑物沉降量小, 有利于保护周边构 (建) 筑物。

2) 在施工过程中应随时进行沉降观测, 若下节沉井开挖过程中出现塌方、上节沉井突然下沉等突发情况时, 应立即停止施工, 坑内人员撤离施工现场, 待采取措施满足安全要求时方可继续施工。

3) 分节沉井施工缝的处理至关重要, 施工过程中应严格按规范及设计要求进行施工, 保证井体的渗水性能。

4) 施工前应认真调查周边地质情况和地下水情况, 如遇有地下水, 必须采取有效的人工降水措施, 保证地下水位位于坑底高程以下50 cm方可开挖。

5) 井体混凝土必须保证连续浇筑, 施工现场必须准备一台柴油发电机, 以供突发停电时临时供电使用。

6) 沉井逆作法最后一节井体的施工为先施工底板再施工最后一节井体, 施工时应注意施工顺序。

3 结语

本文所述工程实例小室采取沉井逆作法施工, 解决了迎春街挡墙下沉问题, 增加了基坑开挖的安全系数, 现已施工完工, 效果良好, 可适用于基坑边有现状构 (建) 筑物的施工。

参考文献

高低刃脚沉井施工技术 篇9

新建京沪高铁徐州京杭运河特大桥29号墩承台侵入河道3.5 m～4.0 m,有一排钻孔桩位于河中;30号墩承台全部位于河道内,承台大里程侧最近端距离河岸2.6 m～3.5 m。承台尺寸均为15.8 m×11.6 m×4.0 m,29号墩承台基坑开挖深度为9.8 m,30号墩承台基坑开挖深度为10.3 m,根据地质报告,承台处地质情况从上往下分别为:粉土、粉质黏土、弱风化灰岩,原地面下6 m即为弱风化灰岩,29号、30号墩承台全部嵌入弱风化岩层。

2 施工方案概述

29号、30号墩钻孔桩施工时采用筑岛平台,承台基坑开挖时采用钢筋混凝土薄壁沉井及内支撑防护。沉井结构尺寸:壁厚1.2 m,净尺寸19.8 m×15.6 m,较承台轮廓线每边加大2 m,沉井高6 m。沉井分节浇筑,沉井顶部预埋接高钢筋,可根据水位变化适当调整高度。

地质报告揭示,29号、30号墩处基岩面倾斜较大,呈不规则锯齿状,最大高差达到2.4 m。若做一般的平刃脚沉井,沉井下沉至基岩面时,其刃脚会一边搁置在基岩上,而另一边还在覆盖层中,由于刃脚与基岩面间有很大的空当,会导致沉井底部大量涌水及涌泥,无法进行下步施工。因此沉井的刃脚设计时,根据所处位置基岩面的情况,做成不同的高度,使刃脚的高低变化基本上与基岩面的变化一致,这样沉井刃脚基本可以全部搁置在基岩面上,不会出现大量涌水及涌泥现象,为下步施工创造条件。

3 沉井施工

3.1 岩面探测

沉井刃脚的高低是随岩面高低的变化而变化的,因此就需要准确地探明沉井刃脚处基岩面高低变化的情况,以便决定刃脚高低的变化。现场采用70 t振动锤振动Ⅰ36a工字钢下沉进行岩面探测。首先测量放样出沉井刃脚轮廓线,沿沉井轮廓线每2 m探测一点,若相邻两点高差变化超过0.5 m,在两点之间再增加探测点。根据探测情况,绘制了所在处的岩面展示图,见图1,图2。

3.2 沉井制作

根据基岩面探测结果确定沉井刃脚的尺寸,为使沉井刃脚的制造简化,其刃脚尖成台阶变化。沉井制作时先制作刃脚,刃脚采用土模。在筑岛平台上根据设计刃脚尺寸开挖出刃脚轮廓,表面用砂浆抹平,作为刃脚模具,刃脚模具施工完成后进行钢筋骨架的绑扎、安装,然后浇筑刃脚混凝土。沉井刃脚施工完成后,进行沉井井壁施工,沉井混凝土应沿井壁四周对称分层均匀连续浇筑,避免混凝土面高低相差悬殊、压力不均匀产生基底不均匀沉降使混凝土裂纹。每节沉井混凝土浇筑完毕后,及时用塑料薄膜覆盖并洒水养护。当混凝土达到设计强度的100%时,才可下沉底节沉井,其他节下沉时,须达到设计强度的70%。

3.3 沉井下沉

沉井应连续下沉,减少中途停顿的时间。下沉过程中应掌握土层情况,做好下沉记录,应根据不同的土质、沉井大小及沉井下沉深度等,选用最有利的下沉方法,考虑到筑岛填土中可能混有石块,人工挖除土及用高压水枪很难下沉沉井,选择采用长臂挖掘机配合人工分层挖除井内土使沉井下沉。

沉井下沉时,沉井内除土应先从中间开始,对称、均匀地逐步向刃脚处挖外,沉井外侧所受的土压力或水压力要均匀,以免沉井产生不均匀沉降,引起沉井的开裂。

下沉过程中应随时调整沉井的倾斜和位移,从井内挖出的弃土不得堆放在沉井外侧,应及时运走。

3.4 沉井纠偏

沉井下沉时,井内除土应先从中间开始均匀对称地逐步向刃脚处分层取土,使其均匀下沉,防止偏斜。沉井弃土应尽量远离沉井,防止因弃土而造成的偏压,使沉井发生偏斜现象。

如果沉井在下沉过程中发生偏斜,可分成几种情况进行纠偏处理:1)当沉井入土不深时,可利用偏除土的方法使沉井在下沉过程中逐渐纠正偏差。2)当沉井入土一半时,用偏除土的方法无法纠正,可在沉井高的一侧外挖土,挖土的深度、宽度以能纠正沉井偏斜为宜。3)如果沉井入土达一半以上,外侧深挖土不宜采纳时,可在外侧先挖一定深度,再在高的一侧沉井顶面配一定的重量纠偏;必要时采用爆破震动方法,但必须控制爆破位置及装药量,以免其对沉井造成破坏。4)如果沉井发生中线位移时,可先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜,然后沿倾斜的方向下沉,直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时,再将倾斜纠正或至相反方向倾斜一些,最后调整至倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。

3.5 沉井接高

当一节沉井高度不能满足施工要求时,要考虑沉井的接高,沉井接高应注意以下几点:

1)当沉井下沉到距地面1.0 m左右时,减缓下沉速度进行调整,沉井接高前应尽量调平,当其高度高于地面0.5 m时,开始接高沉井。接高上节沉井模板时,支撑不得直接撑在地面上,并应考虑沉井因接高加重下沉时,模板不致接触地面。2)沉井接高前,刃脚部分必须与基坑底部全部接实,不能出现沉井悬空部分,必要时应在刃脚下回填或支垫。接高时应均匀加重,应防止沉井在接高加重时突然下沉或倾斜。3)接高后,每节沉井的竖向轴线应与第一节重合,以减小下沉阻力。4)接高沉井前,确保两节沉井的接头质量,混凝土施工接缝预埋连接钢筋。

3.6 沉井围囹及内支撑

随着沉井下沉,沉井内侧土体逐步被挖除并抽排水后,沉井受外侧土压力及水压力作用越来越大,为确保沉井受力安全不致开裂,在沉井内侧布设围囹及内支撑,材料采用Ⅰ45b工字钢。每个沉井设两层围囹及内支撑。

3.7 沉井渗漏水的封堵

待沉井下沉至基岩面后,将沉井刃脚与岩层接触面分段跳开开挖,打入混凝土预制块支垫,使沉井基本保持水平;采用现浇混凝土方法进行防渗堵漏处理。

1)在沉井刃脚斜面位置,采用风枪钻孔,埋设ϕ25砂浆锚杆,并将岩层顶面清理干净,砖砌内模后浇筑混凝土填充刃脚除空腔的方法进行堵漏处理。2)如在刃脚内侧部位浇筑混凝土无法满足止水条要求,可沿沉井外侧再浇筑混凝土止水。

4 结语

徐州京杭运河特大桥采用高低刃脚的沉井是成功的。实践证明:当岩面倾斜较大,呈不规则锯齿状时,用高低刃脚的沉井是较适宜的,只要我们掌握了它的特点,施工中才不会遇到什么困难。

随着铁路桥梁建设的不断发展,沉井技术也日益成熟,各种类型的沉井必将会更多地出现。高低刃脚沉井的下沉控制是一项比较复杂的施工技术,不可预见因素很多。尽管当前关于高低刃脚沉井施工的资料较少,现有规范、规程对此亦少有规定,但在近年来的工程实践中已有相当数量高低刃脚沉井施工的成功经验。根据地质变化采用高低刃脚沉井结构是完全可行的,无疑也是经济的。

摘要：通过新建京沪高铁徐州京杭运河特大桥主墩沉井施工,介绍了在地层为锯齿状岩面时高低刃脚沉井的施工技术,实践证明:该工程采用高低刃脚沉井施工方案是完全可行的。

关键词：沉井,高低刃脚,施工

参考文献

[1]交通部第一公路工程总公司.桥涵(上册)[M].北京:人民交通出版社,2000.