沉井施工工程施工培训教材Word文档格式.docx
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3-矩形;
4-多边形;
5-多孔形;
6-圆柱形;
7-圆柱带台阶形;
8-圆锥形;
9-阶梯形
6-2-12-2沉井制作与下沉
1.施工准备工作
沉井施工前的准备工作,除去常规的场地平整;
修建临时设施;
水、电、风等动力供应外,着重作好下述工作:
(1)地质勘察
在沉井施工处需进行钻探,钻孔设在井外,距外井壁距离宜大于2m,需有一定数量和深度的钻孔,以提供土层变化、地下水位、地下障碍物及有无承压水等情况,对各土层要提供详细的物理力学指标,为制订施工方案提供技术依据。
(2)编制施工方案
施工方案是指导沉井施工的核心技术文件,要根据沉井结构特点、地质水文条件、已有的施工设备和过去的施工经验,经过详细的技术、经济比较,编制出技术上先进、经济上合理的切实可行的施工方案。
在方案中要重点解决沉井制作、下沉、封底等技术措施及保证质量的技术措施,对可能遇到的间题和解决措施要做到心中有数。
(3)布设测量控制网
事先要设置测量控制网和水准基点,用于定位放线、沉井制作和下沉的依据。
如附近存在建(构)筑物等,要设沉降观测点,以便施工沉井时定期进行沉降观测。
2.沉井制作
沉井的施工程序为:
平整场地→测量放线→开挖基坑→铺砂垫层和垫木或砌刃脚砖座→沉井浇筑→布设降水井点或挖排水沟、集水井→抽出垫木→沉井下沉封底→浇筑底板混凝土→施工内隔墙、梁、板、顶板及辅助设施。
(1)刃脚支设
沉井下部为刃脚,其支设方式取决于沉井重量、施工荷载和地基承载力。
常用的方法有垫架法、砖砌垫座和土模。
在软弱地基上浇筑较重的沉井,常用垫架法(图6-203a)。
垫架的作用是将上部沉井重量均匀传给地基,使沉井井身浇筑过程中不会产生过大不均匀沉降,使刃脚和井身产生裂缝而破坏;
使井身保持垂直;
便于拆除模板和支撑。
采用垫架法施工时,应计算井身一次浇筑高度,使其不超过地耐力,其下砂垫层厚度亦需计算确定。
直径(或边长)不超过8m的较小的沉井,土质较好时可采用砖垫座(图6-203b),砖垫座沿周长分成6~8段,中间留20mm空隙,以便拆除,砖垫座内壁用水泥砂浆抹面。
对重量轻的小型沉井,土质较好时,甚至可用土胎模(图6-203c),土胎模内壁亦用水泥砂浆抹面。
图6-203沉井刃脚支设
(a)垫架法;
(b)砖垫座法;
(c)土胎模法
1-刃脚;
2-砂垫层;
3-枕木;
4-垫架;
5-模板;
6-砖垫座;
7-水泥砂浆抹面;
8-刷隔离层;
9-土胎模
刃脚支设用得较多的是垫架法。
采用垫架法时,先在刃脚处铺设砂垫层,再在其上铺枕木和垫架,枕木常用断面16cm×
22cm,垫架数量根据第一节沉井的重量和地基(或砂垫层)的容许承载力计算确定,间距一般为0.5~1.0m。
垫架应对称,一般先设8组定位垫架,每组由2~3个垫架组成。
矩形沉井多设4组定位垫架,其位置在距长边两端0.15L处(L为长边边长),在其中间支设一般垫架,垫架应垂直井壁。
圆形沉井垫架应沿刃脚圆弧对准圆心铺设。
在枕木上支设刃脚和井壁模板。
枕木应使顶面在同一水平面上,用水准仪找平,高差宜不超过10mm,在枕木间用砂填实,枕心中心应与刃脚中心线重合。
如地基承载力较低,经计算垫架需要量较多时,应在枕木下设砂垫层,将沉井重量扩散到更大面积上。
(2)井壁制作
沉井制作可在修建构筑物的地面上进行,亦可在基坑中进行,如在水中施工还可在人工筑岛上进行。
应用较多的是在基坑中制作。
沉井施工有下列几种方式:
一次制作、一次下沉;
分节制作、一次下沉;
分节制作、分节下沉(制作与下沉交替进行)。
如沉井过高,下沉时易倾斜,宜分节制作、分节下沉。
沉井分节制作的高度,应保证其稳定性并能使其顺利下沉。
采用分节制作、一次下沉时,制作高度不宜大于沉井短边或直径,总高度超过12m时,需有可靠的计算依据和采取确保稳定的措施。
分节下沉的沉井接高前,应进行稳定性计算,如不符合要求,可根据计算结果采取井内留土、填砂(土)、灌水等稳定措施。
井壁模板可用组合式定型模板(图6-204),高度大的沉井亦可用滑模浇筑。
分节制作时,水平接缝需做成凸凹型,以利防水。
如沉井内有隔墙,隔墙底面比刃脚高,与井壁同时浇筑时需在隔墙下立排架或用砂堤支设隔墙底模。
隔墙、横梁底面与刃脚底面的距离以500mm左右为宜。
图6-204沉井井壁钢模板支设
1-下一节沉井;
2-预埋悬挑钢脚手铁件;
3-组合式定型钢模板;
4-2[8钢楞;
5-对立螺栓;
6--100×
3止水片;
7-木垫块;
8-顶撑木;
9-钢管脚手架
钢筋由人工绑扎,亦可在沉井近处地面上预制成钢筋骨架或网片;
用起重机进行大块安装。
混凝土浇筑可用塔式起重机或履带式起重机吊运混凝土吊斗,沿沉井周围均匀、分层浇筑;
亦可用混凝土泵车分层浇筑,每层厚不超过300mm。
沉井浇筑宜对称、均匀地分层浇筑,避免造成不均匀沉降使沉井倾斜。
每节沉井应一次连续浇筑完成,下节沉井的混凝土强度达到70%后才允许浇筑上节沉井的混凝土。
3,沉井下沉
(1)下沉验算
沉井下沉前应进行混凝土强度检查、外观检查。
并根据规范要求,对各种形式的沉井在施工阶段应进行结构强度计算、下沉验算和抗浮验算。
沉井下沉时,第一节混凝土强度达到设计强度,其余各节应达到设计强度的70%。
沉井下沉,其自重必须克服井壁与土间的摩阻力和刃脚、隔墙、横梁下的反力,采取不排水下沉时尚需克服水的浮力。
因此,为使沉井能顺利下沉,应进行分阶段下沉系数的计算,作为确定下沉施工方法和采取技术措施的依据。
下沉系数(图6-205)按下式计算:
图6-205沉井下沉系数计算简图
(a)下沉时力系平衡图;
(b)下沉摩阻力计算简图
k0=(G-B)/Tf(6-152)
式中G——井体自重;
B——下沉过程中地下水的浮力;
Tf——井壁总摩阻力;
k0——下沉系数,宜为1.05~1.25,位于淤泥质土中的沉井取小值,位于其他土层中取大值。
井壁摩阻力可参考表6-143。
井壁摩阻力表6-143
土的种类
井壁摩阻力(kN/m2)
流塑状粘性土
10~15
软塑及可塑状粘性土
12~25
粉砂和粉性土
15~25
砂卵石
17.7~29.4
泥浆套
3~5
当下沉系数较大,或在软弱土层中下沉,沉井有可能发生突沉时,除在挖土时采取措施外,宜在沉井中加设或利用已有的隔墙或横梁等作防止突沉的措施,并按下式验算下沉稳定性:
(6-153)
式中R——沉井刃脚、隔墙和横梁下地基土反力之和;
k'
0——沉井下沉过程中的下沉稳定系数,取0.8~0.9。
当下沉系数不能满足要求时,可在基坑中制作,减少下沉深度;
或在井壁顶部堆放钢、铁、砂石等材料以增加附加荷重;
或在井壁与土壁间注入触变泥浆,以减少下沉摩阻力等措施。
(2)垫架、排架拆除
大型沉井应待混凝土达到设计强度的100%始可拆除垫架(枕木、砖垫座),拆除时应分组、依次、对称、同步地进行。
抽除次序是:
圆形沉井先抽除一般承垫架,后拆除定位垫架,矩形沉井先抽除内隔墙下垫架,再分组对称抽除外墙两短边下的垫架,然后抽除长边下一般垫架,最后同时抽除定位垫架。
抽除时先将枕木底部的土挖去,利用绞磨或推土机的牵引将枕木抽出。
每抽出一根枕木,刃脚下应立即用砂填实。
抽除时应加强观测,注意沉井下沉是否均匀。
隔墙下排架拆除后的空穴部分用草袋装砂回填。
(3)井壁孔洞处理
沉井壁上有时留有与地下通道、地沟、进水口、管道等连接的孔洞,为避免沉井下沉时地下水和泥土涌入,也为避免沉井各处重量不均,使重心偏移,易造成沉井下沉时倾斜,所以在下沉前必须进行处理。
对较大孔洞,在沉井制作时在洞口预埋钢框、螺栓,用钢板、方木封闭,中填与空洞混凝土重量相等的砂石或铁块配重(图6-206a、b)。
对进水窗则采取一次做好,内侧用钢板封闭(图6-205c)。
沉井封底后拆除封闭钢板、挡木等。
图6-206沉井井壁堵孔构造
(a)大廊道口堵孔;
(b)管道孔洞堵孔;
(c)进水窗堵孔
1-沉井井壁;
2-50mm厚木板;
4-槽钢内夹枕木;
5-螺栓;
6-配重;
7-10mm厚钢板;
8-槽钢;
9-100mm×
100mm方木;
10-50mm×
11-橡皮垫;
12-砂砾;
13-钢筋箅子;
14-5mm孔钢丝网;
15-钢百叶窗;
16-15mm孔钢丝网;
17-砂;
18-5~10mm粒径砂卵石;
19-15~60mm粒径卵石
4.沉井下沉施工方法
(1)下沉方案选择
沉井下沉有排水下沉和不排水下沉两种方案。
一般应采用排水下沉。
当土质条件较差,可能发生涌土、涌砂、冒水或沉井产生位移、倾斜及沉井终沉阶段下沉较快有超沉可能时,才向沉井内灌水,采用不排水下沉。
当决定由不排水下沉改为排水下沉,或部分抽除井内灌水时,必须慎重,并应加强观察。
排水下沉常用的排水方法有:
1)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,深度比地下水深1~1.5m,沟和井底深度随沉井挖土而不断加深,在井内或井壁上设水泵,将地下水排出井外。
为不影响井内挖土操作和避免经常搬动水泵,一般采取在井壁上预埋铁件,焊钢操作平台安设水泵,或设木吊架安设水泵,用草垫或橡皮承垫,避免振动(图6-207)。
如果井内渗水量很少,则可直接在井内设高扬程潜水泵将地下水排出井外。
本法简单易行,费用较低,适于地质条件较好时使用。
图6-207明沟排水方法
(a)钢支架上设水泵排水;
(b)吊架上设水泵排水
1-水泵;
2-胶管;
3-排水沟;
4-集水井;
5-钢支架;
6-吊架
2)井点降水
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(图6-208a、b),使井内保持挖干土。
适于地质条件较差,有流砂发生的情况时使用。
3)井点与明沟排水相结合的方法
在沉井外部周围设井点截水;
部分潜水,在沉井内再辅以明沟、集水井用泵排水(图6-208c)。
图6-208井点降水
(a)真空井点降水;
(b)深井井点降水;
(c)井点与明沟结合降水
1-真空井点;
2-降低后的水位线;
3-明沟;
4-潜水泵;
5-深井井点
不排水下沉方法有:
用抓斗在水中取土;
用水力冲射器冲刷土;
用空气吸泥机吸泥,或水中吸泥机油吸水中泥土等。
(2)下沉挖土方法
1)排水下沉挖土方法
排水下沉挖土方法,常用的有:
人工或用风动工具挖土;
在沉井内用小型反铲挖土机挖土;
在地面用抓斗挖土机挖土。
挖土应分层、均匀、对称地进行,使沉井能均匀竖直下沉。
有底架、隔墙分格的沉井,各孔挖土面高差不宜超过1m。
如下沉系数较大,一般先挖中间