使用沉井.docx

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使用沉井

沉井施工方案

一、工程概况

1、西部污水管线工程Ⅰ段（合同C4），包括污水管道A、B、C段，总长约12.4km。

西部污水主干线段A段设计起点位于周巷镇周西公路与中横线交汇路口西侧，终点位于长河镇派出所西侧约360m处，与设计西1#泵站进水管道相接，此段污水管线设计管径为D=1350，设计长度约为3.4km，其中沉井26座；西部污水主干线段B段设计起点与设计西1#泵站出水管相连，设计终点位于中横线与浒崇公路交会路口的西北侧，与设计西2#泵站进水管相连，此段污水管径为D=1350～1500，设计长度约4.6km，沉井49座；西部污水主干线段C段设计起点与设计西2#泵站出水管道相接，设计终点位于陆中湾与食品工业园纬三路交汇处的东南侧，与设计西3#泵站进水管道相连，此段污水管线设计管径为D=1500，设计长度4.4km，沉井21座。

2、工程地质与水文地质概况详见附表

二、沉井施工的特点

本工程段沉井施工设计砼强度为C25、S6防渗混凝土，施工工序较多,作业面狭小,下沉控制难度大,安全性要求严,施工连续性要求强,施工技术过程错综复杂,组织配合不好,工序互不衔接,互相干扰,常影响顺利下沉,故此劳动组织必须适合这一特点。

根据实践,一般多采取混合工作队形式,以便于统一领导、指挥、管理,进行各项工作,相互密切配合,步调一致,发挥多面手作用,以避免频繁的劳动力调配和工序间过多的交接和相互影响脱节,造成不必要的停歇,可使工效大大提高。

三、准备工作

（1）施工现场踏勘，了解现场的地形地貌，便于施工总平面的布置；

（2）熟悉施工现场的工程地质和水文地质资料、工程施工图纸、合同承包工程内容等资料；

（3）施工场地的三通一平，敷设水电线路，修建场区施工便道；

四．沉井施工的工序流程（见下图）

五．沉井制作

1、施工坑开挖

沉井采取在基坑中制作，以减少下沉深度，降低施工作业面。

边坡为大开挖，坡度1:

1.25。

开挖深度为1-2米，考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽1.5米，基坑四周挖坡度为2%排水沟，四角设集水沟，集水沟应比排水沟低0.5m，挖土采用1台反铲挖掘机进行。

配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。

2、施工坑地基处理

为保证沉井下沉时井身安全和控制下沉标高，在沉井刃脚施工时，同时浇筑完成地梁，地梁和刃脚下设置10cm厚C10混凝土垫层和砂垫层提高地基承载。

砂垫层厚度采用下式计算后确定：

hs=G0/fk-L

其中：

hs为砂垫层厚度，G0为沉井单位长度重量（kN/m），fk为地基承载力（kPa），L为刃脚扩大后踏面宽度（m）

制作时采用级配较好的中粗砂，分层洒水夯实，每层厚度为20-30cm为宜，其深度根据以保证砂垫层的密实度，控制其干容重以Rd=16.5KN/m3为宜，素混凝土垫层制作过程中，应严格控制其平整度，其平整度偏差应控制在±10mm内，以免在沉井开始制作时就出现不必要的倾斜。

图沉井施工的工序流程

3、刃脚支设

沉井制作下部刃脚的支设采用砖垫座法，如图所示，支垫间距一般为0.5～1.0米，位置设在长边两端，垫座应对称铺设。

内外应设置排水沟。

沉井刃脚砖垫座法示意图

4、模板

模板工程采用的材料及制作、安装等工序的成品均应进行质量检查。

合格后，才能进行下道工序的施工。

模板及支撑应有足够的强度、刚度和稳定性，不能发生变形和下沉，模板的内侧面要平整，接缝严密，不得漏浆。

混凝土浇筑过程中，应设置专人负责，经常检查、调整模板的形状及位置。

对承重模板的支架，应加强检查、维护。

模板如有变形走样，应立即采取措施，直至停止混凝土浇筑。

施工中应严格执行《混凝土结构工程施工及验收规范》（GB50204-2002），《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）。

由于该池体面积较大、井壁高度较高、井体对防渗参数要求为S6级等特点，为确保井体外光内实、线性流畅，通过模板持力计算决定采用竹胶板。

（1）模板结构计算：

荷载及荷载组合

a）、振捣混凝土时产生的荷载标准值――对垂直面模板可采用4.0KN/m²（作用范围在新浇筑混凝土侧压力的有效压头高度以内）。

b）、新浇筑混凝土对模板侧面的压力标准值――采用内部振捣器时，可按以下两式计算，并取其较小值：

F=0.22rCt0β1β2V1/2

F=rCH

F—新浇筑混凝土对模板的最大侧压力（kN/m²）

rC–混凝土的重力密度（kN/m³）

t0-新浇筑混凝土的初凝时间（h），可按实测确定。

当缺乏试验资料时，可采用t0＝200/（T+15）计算（T为混凝土的温度℃）

H－混凝土侧压力计算位置处至新浇筑混凝土顶面的总高度（m）

V-混凝土浇筑速度（m/h）

β1－外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0；掺具有缓凝作用的外加剂时取1.2

β2－混凝土坍落度影响修正系数，当坍落度不小于30mm时，取0.85；50～90mm时，取1.0；110～150mm时，取1.15。

c）、倾倒混凝土时产生的荷载标准值－倾倒混凝土时对垂直面模板产生的水平荷载标准值为2kN/m2

d）、对木模板，当木材含水率小于25％时，其荷载设计值可乘以0.9系数予以折减。

①混凝土侧压力：

混凝土沿池壁浇筑一圈的高度为1.5～2米，取2米。

其中混凝土温度取20℃，t0=200/（20+15）=5.71

混凝土浇筑速度为0.5m/h

F1=0.22rCt0β1β2V1/2=0.22×24000×5.71×1×1.15×0.51/2＝24.5kN/m2

F2=rCH＝24×2＝48kN/m2

取两者中小值，即F1=24.5kN/m2

②混凝土侧压力设计值：

F=F1×分项系数×折减系数＝24.5×1.2×0.9＝26.46kN/m2

③倾倒混凝土时产生的水平荷载

2×1.4×0.9＝2.52kN/m2

④进行荷载组合

F´＝26.46＋2.52＝28.98kN/m2

2、对拉螺栓的选定

采用M12对拉螺栓，M12的容允拉力12.9kN。

M12螺栓净截面面积A=76㎜2。

对拉螺栓的间距为600×600mm

对拉螺栓的拉力

N=28.98×0.6×0.6＝10.43Kn

对拉螺栓的应力

σ＝N/A＝10.43×103/76＝137N/mm2<170N/mm2（170N/mm2为普通螺栓的容允拉力）

经验算，确定采用M12对拉螺栓，间距600×600mm能达到要求。

3施工工艺

（1）制作：

根据结构施工图纸直接按尺寸列出模板规格和数量进行配制；配制时竹胶模板宜整张直接使用，尽量减少随意锯截，选用钉子长度应为竹胶板厚度的1.5～2.5倍，每块竹胶板与木楞相叠处至少钉2个钉子，第二块板的钉子要转向第一块模板方向斜钉，使其拼缝严密；配制好的模板在反面编号并写明规格，分别堆放保管，以免用错。

（2）安装工艺流程：

测量放线→将对应编号模板立至一侧设计位置→插放对拉螺栓→根据池壁控制线将模板下口调整到位→安装另一侧模板→调整模板位置→对拉螺栓初步拧紧→丝拧紧连接→加设池壁斜撑及斜拉钢丝绳→模板主背楞水平拼缝处加强处理→调整模板垂直度→验收。

（3）拆卸工艺流程：

松开支撑及对拉螺栓→拆除模板横向拼接螺丝→拆除模板→取出顶帽→切除外露丝杆→高强度外加粘合剂水泥砂浆封口。

4、具体措施：

（1）、两块竹胶板结口处采用塑料胶布封口，避免造成露浆和出现错槽。

（2）、底板施工时沿池壁内侧四周预埋钢筋，间距1米，高出底板20cm。

预埋钢筋焊接在底板的顶层钢筋网上，防止预埋钢筋穿透底板。

（3）、竹胶板之间采用5×15的方木连接，在池壁模板内侧采用双排钢管支架支护，对拉螺栓通过3形扣件固定在钢管支架上，支架采用剪刀撑加固。

支架与底板预埋钢筋通过钢索连接固定。

（4）、采用M12对拉螺栓固定模板，对拉螺栓间距为600×600，通过3形扣件将对拉螺栓固定在钢管支架上，拉杆布置详见下图。

（5）、对拉螺栓两端与模板接触处加设橡胶皮碗，中间焊接止水片，止水片为4×4cm的薄钢板，焊接时应确保焊缝饱满、无空隙；拆除模板时将橡胶皮碗取出，在根部将顶帽部分凿除，并用高强度外加粘合剂水泥砂浆封口。

（6）、井壁内、外侧模板采用钢管斜撑支撑见下图。

5、钢筋制作

进场钢筋须有出厂质报单和有关的试验报告单，使用的钢筋应保持表面洁净，无油渍及严重锈蚀。

配料前按设计图、钢筋图编制下料翻样单，加工成型的钢筋按翻样编号分批堆放。

沉井钢筋分三次绑扎成型：

竖筋可一次绑扎到位，水平筋采用分段绑扎，即在垫层施工完毕具有足够强度后，首先绑扎井壁施工缝以下钢筋，第一次井壁混凝土浇注结束达到一定强度后绑扎剩余井壁及底板钢筋，顶管结束顶板模板安装后第三次绑扎顶板钢筋。

钢筋保护层用砂浆垫块，顶、底板钢筋的上、下层采用马凳型钢筋来控制，侧墙内外层用拉结型钢筋来控制。

6、预埋件、预留孔洞的施工

沉井制作时应严格按图留出顶留孔和预留钢筋。

凡预留孔处四周的主筋在施工时不准割断，应按设计增加加固环孔筋，井壁预留孔洞在制作井壁时预埋钢圆环板，钢圆环在井壁内采用焊接预设，钢板外采用水泥、膨胀珍珠岩复合材料填充，和井外出洞加固土体一起作为工具管出洞前止水挡土结构。

7、砼的浇筑

设计沉井高度在8～12m之间，采用两次浇注，第一次浇注高度控制在5～6m，顶板一次浇注。

第一节混凝土强度等级达到70%，可浇筑第二节。

浇筑采用输送泵运送混凝土并作均匀浇筑。

浇筑采用分层平铺，每层混凝土的浇筑厚度控制在300～500mm，分片定人加强内插式振捣，并必须保证在混凝土初凝时间内浇筑完毕一层，避免出现冷缝。

砼的振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应避开钢筋和模板，振捣点间距不应超过其作用半径的1.5倍，插入下层砼5～10cm，每一处振动完毕应边振边徐徐提出。

密实的状态是砼停止下沉，不再帽出气泡，表面呈现平坦、泛浆。

砼浇筑成型后及时养护，砼外露面一般采用塑料薄膜覆盖并定时浇水湿润。

8、施工缝设置和处理

本沉井工程采用现浇混凝土，为确保混凝土供应的速度和质量，现场浇捣混凝土将按要求振捣密实。

根据以往的工程实践发现，施工缝是沉井渗漏的薄弱环节。

施工中采取以下措施妥善处理：

①井壁施工缝留设成200mm高、300mm宽的凹槽形，外高内低，沉井在分节制作时，按设计要求节与节之间应设止水钢板。

②井壁二次钢筋绑扎及混凝土浇捣前，必须将新老结合施工缝处松动石子、浮浆凿除，清除干净，洒水湿润，先铺一层与混凝土配比相同的水泥砂浆，厚度宜为15～30mm；混凝土应细致捣实，使新旧混凝土紧密结合。

③沉井井壁与后浇隔墙相连接处，按设计要求进行留设凹槽。

④为防止今后井壁发生渗水现象，在拆模后对对拉螺栓孔处进行防水处理。

对拉螺栓孔的内外端部，均事先将小垫木除掉，在凹进部位用1：

2水泥砂浆抹平，外层做10毫米厚防水砂浆灰饼，再涂刷2层防水胶将其覆盖。

⑤拉杆螺栓加焊三道止水片。

9、防腐处理

沉井需经一月养护，并达到混凝土表面水分含量应低于6%，表面清洁、干燥、无油脂和其他污染物。

涂刷材料及施工方法见管道防腐工艺设计。

在经检查后按规范规定进行内外壁防腐、防水涂料的涂刷。

10、沉井制作的允许偏差见下表

制作沉井时的允许偏差

偏差名称

允许偏差（毫米）

沉井断面尺寸

长、宽

±0.5%，且不得大于100

曲线部分半径

±0.5%，且不得大于50

两对角线长度

对角线长的1%

沉井井壁厚度

±15

井壁、隔墙垂直度

1%

预埋件、预留孔位移

±20

五．沉井下沉

1、下沉方案

为确定采用哪种方法下沉，先要进行沉井结构受力计算，下沉系数计算式如下：

K1=（Q-B）/（T+R）（＞1.15～1.25）

式中K1——下沉系数；

Q——沉井自重及附加荷载（kN）；

B——浮力（被井壁排出的水量）（kN）；（此处取0计算）

T——井壁与土壤间的总摩擦阻力（kN）；

R——沉井刃脚、底梁下地基土反力（正面阻力）之和（kN）；

              T=U×（H-2.5）×f；

U——与土壤接触部分的井壁周长（m）；

H——沉井下沉入土深度（m）；

f——井壁与土壤单位面积摩擦阻力（kN/m2），软塑及可塑状态的粘性土取f=20kN/m2。

沉井下沉稳定系数计算：

K2=G/（Rf+R1+R2）＜1.0

式中G—沉井总重力（kN）

Rf—沉井外壁摩阻力总和（kN）

 R1—刃脚踏面及斜面下土的支承力（kN）

 R2—沉井内部隔墙和底梁下土的支承力（kN）

经计算，得沉井下沉各阶段的下沉系数在1.16～1.25，下沉设计标高后稳定系数为0.84～0.98。

综合考虑决定采用排水下沉方案，排水下沉有挖土深度便于控制、下沉偏差容易纠正、遇到孤石等障碍物容易处理、封底质量有保证等优点。

2、素混凝土垫层的凿除

①待沉井混凝土达到设计强度的100%，并做好沉井混凝土表面防腐处理，才可拆除素混凝土垫层。

②混凝土垫层的凿除应分区、分组、依次对称同步进行

③每凿除一部分混凝土后，立即用中粗砂将空隙填实，同时在刃脚内外侧应填筑成小土堤，并分层夯实。

④凿除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀。

⑤在沉井外模板拆除后，应由测量人员进行刃脚高程测量和沉井中心测量，并绘出测量标记。

⑥拆除沉井刃脚斜面下的支撑前后，对刃脚圆周的点高程各观测一次，清除垫层时，对沉井四周高程变化进行观测。

3、水冲法下沉

采用高压水泵将水流通过水枪喷嘴形成高压水流，利用高压水枪射出的高压水流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑，然后由大功率泥浆泵抽出沉井外边的泥浆池中。

采用两把高压水枪冲刷土层，分层、对称、均匀地进行，由沉井中间开始冲刷成锅底后，逐渐冲刷四周，每层高0.4-0.5m，沿刃脚周围保留0.5-0.8m宽的土堤，然后沿沉井壁，向刃脚方向逐层、全面、对称、均匀的冲刷土层，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。

顺利将沉井安全沉到设计标高。

水冲法施工详见下图：

水冲法沉井下沉示意图

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以降低地下水位，采用井点降水方法，进行降水。

井点降水方法详见下图：

井点降水示意（注：

1、水泵；2、胶管；）

4、下沉观测

沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。

下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。

于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。

挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨线边达50mm或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。

沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。

当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。

5、下沉纠偏

沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测,及时发现并采取措施纠正。

产生倾斜的可能原因有：

⑴刃脚下土质软硬不均；

⑵拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填；

⑶冲刷不均，使井内土面高低悬殊；

⑷刃脚下冲刷过多，使沉井不均匀突然下沉；

⑸排水下沉，井内一侧出现流砂现象；

⑹刃脚局部被大石块或埋设物搁住；

⑺井外弃土或施工荷载对沉井一侧产生偏压。

在操作过程中，针对常见的问题，进行以下处理，详见下述：

a、如沉井已经倾斜，可采取在刃脚较高一侧加强冲刷土层并可在较低的一侧适当回填砂石，必要时配以井外射水，或局部偏心压载，都可使偏斜得到纠正。

待其正位后，再均匀分层冲刷下沉。

b、位移产生的原因多由于倾斜导致，如沉井在倾斜情况下下沉，则沉井向倾斜相反方向位移，或在倾斜纠正时，如倾斜一侧土质较松软时,由于重力作用，有时也沿倾斜方向产生一定位移，因此预防位移应避免在倾斜情况下下沉，加强观测,及时纠正倾斜。

位移纠正措施一般是有意使沉井向位移相反方向倾斜，再沿倾斜方向下沉，至刃脚中心与设计中心位置吻合时,再纠正倾斜，因纠正倾斜重力作用产生的位移，可有意向位移的一方倾斜后，使其向位相反方向产生位移纠正。

c、沉井下沉产生扭转的原因是多次不同方向倾斜和位移的复合作用引起的，可按上述纠正位移、倾斜方法纠正位移，然后纠正倾斜，使偏差在允许范围以内。

六．沉井封底

沉井下沉至设计标高，经过连续观测在8小时内累计下沉量不大于10毫米，或沉降率在允许范围内时，沉井下沉已经稳定时，即可进行沉井封底。

本沉井对封底质量要求严格，不允许出现渗漏，因此确定采取排水封底方案，分两步进行。

第一步进行土形整理，使之呈锅底形，自刃脚向中心挖放射形排水沟，填以石子做成滤水暗沟，在中部设2～4个集水井,井深1～2m，插入直径0.6～0.8m，周围有孔的混凝土或钢套管，四周填以卵石，使井中的水都汇集到集水井中，用潜水泵排出，使地下水位保持低于井底面30～50cm。

刃脚混凝土凿毛处洗刷干净，然后，在井底对称均匀浇一层0.7～0.9m厚的混凝土垫层，强度达到30%后，绑钢筋，浇筑防水混凝土底板。

浇筑应在整个沉井面积上分层由四周向中央进行，每层厚30～40cm,并捣固密实。

混凝土养护14d期间，在封底的集水井中应不间断地抽水，待底板混凝土达到70%设计强度后，进行第二步，对集水井逐个停止抽水,逐个进行封堵。

方法是在抽除井筒水后，立即向滤水井管中灌入C30早强干硬性混凝土捣实，装上法兰，再在上面浇筑一层混凝土，使之与底板平。

封底时因上部结构尚未施工，设备管道未安装，应验算沉井的抗浮稳定性。

地下水对沉井的浮力为

F＝ρghs1

其中ρ－水的密度，取103Kg/m3

h－水面至井底高度取9m

s1－井底面积，64m2

F－水对沉井的浮力

F＝564.5t

井壁与土层的摩擦力f＝s2μ

s2－井壁表面积取256m2

μ—单位摩擦力，取最小值20Kpa

f＝512t

井壁及封底砼自重：

p＝ρv＝2500t

F＝564.5

因此，沉井在地下水浮力的作用下，是能够保持稳定的

　七、安全措施

1、混凝土浇筑时，混凝土输送模板内的速度不能过快，防止涨模。

2、高空作业时，必须佩戴安全帽，安全带。

3、振动棒接触对拉螺栓及池壁模板，防止对拉螺栓断裂及跑模。

4、在施工期间，脚手架固定一道水平安全网。

5、安质部门及时对施工人员进行安全交底。

6、高空作业严禁向下乱仍杂物。

7、现场设安全警示牌。

八、环境保护与高温、汛期的采取措施

1、水、大气环境保护措施

（1）在施工区和生活区设置污水处理系统，不将有害物质和未经处理的施工废水直接排放。

并备有临时的污水汇集沉淀设施，过滤施工、生活排水。

严禁将污水直接排放到青龙口水库。

（2）生活和生产垃圾集中存放。

定期清除垃圾，集运至当地环保部门指定的地点处理。

（3）在施工区和生活区设置足够的临时卫生设施，定期清扫处理。

（4）对柴油机安装防漏油设施，对机壳进行覆盖围护，避免漏油污染。

（5）施工中采取保护措施，保护当地水源不受施工活动污染。

2、文物保护措施

（1）施工中，发现有历史文物、古墓葬、古生物化石及矿藏等，立即停工，及时向当地政府、文物及有关管理部门报告。

（2）采取严密的专人看守与保护措施，绝不允许人员移动及损坏任何这类物品。

（3）配合文物管理部门做好必要的其它保护。

并将对文物遗迹的各类现场保护情况及时书面报告建设单位。

3、防汛措施

（1）项目经理部成立防汛抗洪领导小组，由经理兼职负责。

在汛期，各施工队在项目经理部统一领导下，组成抗洪防汛突击队，明确责任，落实到人，做好防汛抗洪工作。

（2）施工现场合理布置，制定防汛预案，以防万一，确保人员安全。

（3）汛期到来之前，防汛抗风器材、防雨材料、防护用品、抽排水设备等材料备足，配备发电机确保供电，以防汛期交通受阻，影响工程正常施工。

（4）与当地气象部门保持联系，掌握气象动态，及时了解汛情，以便做好整体工作安排和防雨防汛工作。

（5）坚持汛期防汛抗洪值班制度，遇有险情及时组织力量抢修，并及时与当地政府取得联系。

4、高温季节、雨季施工总体安排

（1）高温季节施工时采取：

“在项目部设置临时医药箱，给工人发放防暑药品和烧制绿豆汤送到现场等措施，并在项目部配置专用车辆，随时处理紧急事件的出现”。

确保在高温施工条件下，保证工人的安全与工程的质量。

（2）在雨季来临前，做好对现场的清理、整治，做好防排水设施的建设和防汛物资、器材的准备，对全体职工开展雨季施工注意事项的教育，安排防汛值班人员，制定值班制度。