沉井下沉方案.docx

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沉井下沉方案

目录

1.1沉井工程概况………………………………………………………………………..1

1.2地形地貌及地下水…………………………………………………………………..1

1.3.1地层特征……………………….…………………………………………………..2

1.3.2沉井井壁摩阻力参数……….……………………………………………………..2

1.3.3地质条件对沉井下沉所产生的影响以及应对措施……………………...………...3

1.4沉井下沉方法………………………………………………………………………….3

2施工部署…………………………………………………………………………...…….4

2.1下沉准备……………………………………………………………………………….4

2.1.1测量准备……………………………………………………………………………..4

2.1.2井壁洞口封堵………………………………………………………………………..5

2.1.3井壁修复及脚手架拆除……………………………………………………………..5

2.1.4机械进场……………………………………………………………………………..5

2.1.5沉井下沉验算………………………………………………………………………..5

2.2沉井下沉……………………………………………………………………………….6

2.2.1沉井下沉方法与措施……………………………………………..………………...6

2.3沉井封底………………………………………………………………………..…….10

2.3.1干封底的技术措施…………………………………………………………...…….10

2.3.2沉井封底后的抗浮稳定性验算…………………………………………………….11

3沉井下沉质量主控项目…………………………………………………………..……12

4安全技术措施………………………………………………………………...……...…12

1.1沉井工程概况

本工程位于上海市浦东新区张江地区，具体位置临近在建的环科路、向阳河西北角。

有关沉井工程的概况简述如下：

（1）本工程的泵房沉井为钢筋混凝土矩形构筑物，长27.05m，宽14.9m，占地面积为403.045m2，井壁厚度0.8m，刃脚高2.9m,刃脚踏面宽0.5m，底板厚0.7m。

井内设横向框架梁两道，纵向框架梁一道，异形梁（井内刃脚）尺寸：

横向4根高2.9m，刃脚踏面宽0.5m～0.6m,纵向1根高2.4m,刃脚踏面宽0.6m。

随底板位置在刃脚壁和地梁侧面均设凹槽，使底板增加钳固功能。

砼的设计强度为C30、抗渗等级为S6，井内挖方约5000m3

（2）沉井三节总高度为13.4m，其顶面标高为3.3m，刃脚底标高为-10.1m。

对照基坑底标高2.3，沉井下沉深度为12.4m，露出基坑面1m。

1.2地形地貌及地下水

（1）现泵站建筑场地地势比较平坦，地面高程为4.3~4.7米。

（2）本场地浅部地下水属潜水类型。

其补给来源主要为大气降水与地表泾流，地下水受季节、降水影响略微有变化，经勘测后，地下水位埋深在0.5～1.10m,标高介于2.80～3.14m。

1.3.1地层特征

与沉井下沉相关的各层土质的特征见下表所示：

土层

层号

土层名称

层厚

（m）

层底标高

（m）

状态

压缩性能

土层描述

①

填土

1.1～2.9

2.91～0.74

松散

以粘性土为主，上部为杂填土，含植物根茎、建筑垃圾等杂物。

②1

黄色粉质粘土

0.4～1.7

2.00～1.10

可塑

中

含氧化铁斑点、铁锰质结核，摇震反应无，干强度高、中等韧性，切面稍光滑、稍有光泽。

②2

灰黄色粘土

0.6～1.5

1.08～0.10

流塑

高

含氧化铁斑点、铁锰质结核，下部较软。

摇震反应无，干强度高、中等韧性，切面稍光滑、有光泽。

③

灰色淤泥质粉质粘土

3.7～5.4

-5.76～-6.66

流塑

高

土质不均，局部夹粉土，饱和，切面稍光滑，摇震反应无，干强度中等。

③T

灰色砂质粉土

1.5～2.4

-1.85～-2.78

稍密

中

土质不均匀，夹粘性土、粉砂，切面粗糙，摇震反应迅速，干强度低，韧性低。

④

灰色淤泥质粘土

8.1～9.6

-14.65～-15.83

流塑

高

土质尚均匀，局部夹少量薄层状粉土，饱和，切面光滑，摇震反应无，干强度高。

1.3.2沉井井壁摩阻力参数

勘察单位根据静力触探比贯入阻力Ps值、土性指标及特征，并参照有关规范要求，推荐了各层土的沉井井壁摩阻力参数如下表所示：

土层编号

土层名称

井壁摩阻力（kpa）

②1

黄色粉质粘土

16

②2

灰黄色粘土

14

③

灰色淤泥质粉质粘土

13

③T

灰色砂质粉土

20

④

灰色淤泥质粘土

11

1.3.3地质条件对沉井下沉所产生的影响因素以及应对措施

根据地质勘探报告的分析，本工程的有关地质条件对沉井工程将产生不利的影响。

主要因素有：

（1）由于③T砂质粉土层较厚，结构性差，透水性较强，为可液化土层，沉井开挖时有可能造成流砂。

为此，在沉井的设计和施工中应充分考虑这一影响因素，尤其在施工过程中，我们将采取必要的降水措施。

（2）沉井的沉入深度处于④土体中。

该层土体为灰色淤泥质粘土，饱和，流塑状态，压缩性高，承载强度较低，因此施工中必须采取地基加固措施，以保证沉井的稳定和控制沉降量。

采取措施：

根据本工程的地址特点分析，我公司决定采取井外真空深井泵的降水方法，在基坑外围布置6口深度为19m的深井，每口深井的有效降水面积约200m2，降水深度可达到16m左右，及时降低基坑地下水位，控制地下水位在沉井底以下0.5-1.0m左右。

针对上述第2条这一不利的地质情况，设计要求对该层土体采取压密注浆的措施，使地基得到加固，并防止或减少渗透和不均匀的沉降。

1.4沉井下沉方法：

采用排水下沉和干封底的工艺技术

该方法可以在干燥的条件施工，挖土方便，容易控制均衡下沉，土层中的障碍物便于发现和清除，井筒下沉时一旦发生倾斜也容易纠正，而且封底的质量也可得到保证。

2．施工部署

沉井下沉的作业顺序安排

下沉准备工作→设置垂直运输机械设备→挖土下沉→井内外排水、降水→边下沉边观测→纠偏措施→沉至设计标高→核对标高、观测沉降稳定情况→井底设盲沟、集水井→铺设井内封底垫层→底板防水处理→底板钢筋施工与隐蔽工程验收→底板混凝土浇筑→井内结构施工→上部建筑及辅助设施→回填土

2.1下沉准备

2.1.1测量准备

对场地内已有水准点及导线点进行复测，在沉井外壁四角做好标尺，每20mm一格。

具体布置如下图所示：

2.1.2井壁洞口封堵

沉井井壁外侧预留洞口计7个，分别为进水箱涵预留（2.7*2.7）、出水箱涵预留（2.0*2.5）、溢流管洞口（Ø1900）以及厂区排水（Ø540），在沉井下沉之前进行490砖墙封堵，考虑到进水箱涵预留洞口较深（孔底-4.35m）,在浇筑该节混凝土前在每个洞口侧面预埋4块400*300*20钢板，在砖墙砌筑后在洞口内侧用4根28#工字钢进行牢靠焊接加固，防止由于土体压力导致砖墙开裂。

2.1.3井壁修复及脚手架拆除

在脚手架拆除前用气割割除螺杆并采用高标号砂浆进行螺杆孔封堵，在施工缝外侧上下200mm处采用水泥砂浆抹灰（厚度20mm）。

待沉井临时扶梯架设好以后脚手架既可拆除，并对场地进行清理。

2.1.4机械进场

挖土机械采用由日本神户制钢所生产的7055型履带式起重机1台，臂长28m，拟定西南侧靠近大门位置为临时堆土场地，土方外运。

2.1.5沉井下沉验算

沉井下沉前，应对其在自重条件下能否下沉进行必要的验算。

沉井下沉时，必须克服井壁与土间的摩阻力和地层对刃脚的反力，其比值称为下沉系数K，一般应不小于1.15~1.25。

沉井下沉系数可按下式计算：

K=G/（Rf+R2）

式中：

K——沉井下沉系数

G——沉井的总重（KN）

Rf——作用在井壁侧面上的土层摩擦力（KN）

R2——刃脚踏面下土的正面阻力（KN）

Rf=U*（H-2）ƒ

U——沉井周长（m）

H——沉井入土深度（m）

ƒ——土与井壁的单位面积摩阻力（Kpa）取平均15.6Kpa

R2=F*R极

F——刃脚踏面支撑面积（m2）

R极——踏面下土的极限承载力（Kpa）84Kpa

计算：

Rf=U*（H-2.5）*ƒ=83.9*（13.4-2）*15.6=14920（KN）

R2=F*R极=88*84=7392（KN）

G=1292*25=32300（KN）

K=G/（Rf+R2）=32300/（14920+7392）=1.44

经计算其下沉系数K为1.44，大于规范的1.25，因此在下沉时需要小心，控制刃脚下土体，一般严禁掏空。

2.2沉井下沉

2.2.1沉井下沉的主要方法和措施

（1）第一节达到设计强度100％，第二、第三节达到70％，方可进行沉井下沉。

（2）正式开挖之前应先敲除井壁刃脚外侧混凝土垫层，垫层敲除的方式应考虑沉井混凝土浇筑时沉井的沉降及垫层的开裂情况而定，坚持受力对称、均匀的敲除，敲除过程中测量员应观测沉降情况（若发现沉降不均匀应立即采取措施），具体敲除顺序见下图：

1#：

沉井外侧垫层敲除顺序，分4小组从中间向边进行。

2#：

为防止沉降引起此处砖模形成支点，沉井向东西方向倾斜，在1#完成后应敲除。

3#：

此处高出井壁下垫层0.5m,在沉井发生一定沉降后易形成支点，应在2#后敲除。

4#、5#：

先敲除4#后5#。

6#：

此处敲除的顺序应遵守中间向两边的顺序进行。

7#：

此处为沉井刃脚砖胎膜部分，由于敲除砖胎膜致使沉井刃脚踏面受力面积减小，敲除过程中沉井开始下沉，因此需特别注意。

敲除过程中沉降观测应频繁检测，1#～4#期间为60分钟/次，5#时10分钟/次，出现沉降不均匀应立即调整位置。

（3）沉井采用机械与人工配合挖土的方法，井内挖土应根据沉井中心划分工作面，挖土应坚持分层、均匀、对称地进行。

挖土要点是：

先从沉井中间开始逐渐挖向四周，每层挖土厚度为0.4~0.5m，沿刃脚周围保留0.5~1.5m的土堤，然后再由人工沿沉井井壁每2~3m一段向刃脚方向逐层全面、对称、均匀地削薄土层，每次削5~10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂时，沉井便在自重的作用下挤土下沉。

（4）沉井下沉过程中，应安排专人进行测量观察。

沉降观测每1小时至少1次，刃脚标高和位移观测每台班至少1次。

当沉井每次下沉稳定后应进行高差和中心位移测量。

每次观测数据均须如实记录，并按一定表式填写，以便进行数据分析和资料管理。

测量时如发现沉井有倾斜、位移、沉降不均或扭转等情况，应立即通知值班技术负责人，以便指挥操作人员采取相应措施，使偏差控制在规范允许的范围以内。

（5）沉井下沉时，如发现有异常情况，应及时分析研究，采取有效的对策措施：

如摩阻力过大，应采取减阻措施，使沉井连续下沉，避免停歇时间过长；如遇到突沉或下沉过快情况，应采取停挖或井壁周边多留土等止沉措施。

（6）在沉井下沉过程中，如井壁外侧土体发生塌陷，应及时采取回填措施，以减少下沉时四周土体开裂、塌陷对周围环境造成的不利影响。

（7）为了减少沉井下沉时摩阻力和方便以后的清淤工作，在沉井外壁宜采用随下沉随回填砂的方法。

（8）沉井开始下沉至5m以内的深度时，要特别注意保持沉井的水平与垂直度，否则在继续下沉时容易发生倾斜、偏移等问题，而且纠偏也较为困难。

沉井初沉阶段纠偏应根据“沉多则少挖、沉少则多挖”的原则在开挖中纠偏。

刃脚下挖土要逐步扩大，不能一次过量掏挖，不要通过大量挖土来纠偏，要防止突然下沉。

沉井在下沉过程中发生倾斜偏转时，要根据沉井产生倾斜偏转的原因，有针对性进行纠偏：

a、偏除土纠偏：

沉井在入土较浅时，容易产生倾斜，但也比较容易纠正。

纠正倾斜时，一般可靠近刃脚高的一侧抓土。

随着沉井的下沉，在沉井高的一侧减少刃脚下正面阻力，在沉井低的一侧增加刃脚下的正面阻力，使沉井的偏差在下沉过程逐渐纠正，这种方法简单，效果较好。

b、沉井位置扭转时的纠正：

沉井位置如发生扭转，可在沉井偏位的二角偏出土，另二角偏填土，借助于刃脚下不相等的土压力所形成的扭矩，使下沉过程中逐步纠正其位置。

（9）沉井下沉近设计标高2m时（压密注浆范围内），井内土体的每层开挖深度应小于30cm或更薄些，起到放慢下沉的作用，以避免沉井发生超沉和倾斜，为预防沉井下沉未能止住，在下沉过程中预备好大混凝土块，垫压在刃脚下。

沉井下沉至离设计底标高10cm左右时应停止挖土，让沉井依靠自重下沉到位，整个过程计划20天内完成。

2.3沉井封底

2.3.1干封底的技术措施

当沉井下沉至距设计底标高10cm时，应停止井内挖土和排水，使其靠自重下沉至或接近设计底标高，再经过观测在8h内累计下沉量不大于100mm时，即可进行沉井封底。

沉井干封底的施工要点和主要技术措施如下述：

（1）先对井底进行修整，再从刃脚向中心挖出放射形的排水沟，内填卵石成为排水暗沟，并在中间部位设2~3个集水井（深1~2m），井间用盲沟相互连通，井内插入Ø600~800mm、四周带孔眼的钢管或混凝土管，四周填以卵石，使井底的水流汇集在井中，然后用潜水泵排出，以此保证沉井内的地下水位低于基底面0.5m左右。

（2）根据设计要求，封底由三层组成：

150厚道碴，150厚素混凝土，以及700厚混凝土底板。

封底材料在刃脚下必须填实，混凝土垫层应振捣密实，以保证沉井的最后稳定。

（3）垫层混凝土达到50%设计强度后，可进行底板钢筋绑扎。

钢筋应按设计要求伸入刃脚的凹槽内。

新老混凝土的接触面应冲刷干净。

（4）底板混凝土浇筑时，应分层、不间断地进行，由四周向中间推进，每层浇筑厚度控制在30~50cm左右，并采用振动器振捣密实。

（5）底板混凝土浇筑后应进行自然养护。

在养护期内，应继续利用集水井进行排水。

待底板混凝土强度达到70%并经抗浮验算后，再对集水井进行封堵处理。

集水井的封堵方法是：

将井内水抽干，在套管内迅速用干硬性的高强度混凝土进行堵塞并捣实，然后上法兰盘用螺栓拧紧，或用电焊封闭，上部再用混凝土垫实捣平。

（6）由于底板施工按计划在2011.1.27，为冬季施工，浇筑后进行灌水养护，水位高度为底板以上3.4～4.0m。

2.3.2沉井封底后的抗浮稳定性验算

G+Rf

S

沉井封底后，是否可能出现井体上浮现象，因而需作抗浮验算。

公式：

Kw=

主沉井

式中G—井体自重38400KN（垫层+底板+井体）

Rf—沉井摩阻力：

14920KN

S—浮力，地下水位取13m：

1000*9.8*13*27.05*14.9=51347KN

Kw：

1.03

一般要求Kw≥1.25

经验算，沉井KW=1.03≦1.25属不安全状态，应尽快浇筑压重混凝土，或采取加水以平衡浮力:

1200m3/316㎡=3.8m

当Kw=1.25时需加水1200m3。

经计算需在井体内加水3.8m高，至标高-7.2+3.8=-3.4m,既第1根支撑梁底下0.4m。

3沉井下沉质量主控项目的检验标准

项

序

检查项目

允许偏差或允许值

检查方法

单位

数量

主控

项目

1

混凝土强度

第一节达到设计强度100％，第二、第三节达到70％。

查试块记录或抽样送检

2

封底以前沉井的下沉稳定

mm/8h

＜100

水准仪测量

3

封底结束后的位置：

刃脚平均标高（与设计标高比）

刃脚平面中心线位移

四角中任何两角的底面高差

mm

100

＜1%/H

＜1%/L

水准仪测量

经纬仪。

H为下沉总深度，H＜10m时，控制在100mm之内。

水准仪。

L为两角的距离。

但不超过300mm，L＜10m时，控制在100mm之内。

注：

1、上表中的三项检查项目偏差可同时存在。

2、下沉总高度指下沉前、后刃脚之高差。

4安全施工措施

（1）严格执行国家颁布的有关安全生产制度和安全技术操作规程。

认真进行安全技术教育和安全技术交底。

施工过程中，对安全防范的关键部位进行重点检查，及时排除不安全因素和事故隐患。

（2）做好地质详勘工作，查清沉井范围内的地质、水位情况，对存在的不良地质条件采取针对性的技术措施，防止沉井在下沉过程中发生不正常情况，以确保施工的安全。

（3）落实沉井垫层拆除和土方开挖的安全防护措施，控制均匀挖土和刃脚处破土速度，防止沉井发生突然下沉和严重倾斜而导致人身伤亡事故。

（4）做好沉井期间的排水与降水工作，并设置可靠电源，以保证沉井挖土过程中不出现大量涌水、涌泥或流砂现象，避免造成淹井事故。

（5）沉井口周围须设置安全防护栏杆，并有防止坠物的措施。

井下作业应戴安全帽，穿胶鞋。

下井应设安全爬梯，并应有可靠的应急措施。

（6）认真遵守用电安全操作规程，防止超负荷作业。

电动工具、潜水泵等应装设漏电保护器。

夜班作业时，沉井内外应有足够的照明。

井内应采用36V低压电。

（7）输电线路应架设在安全地点，并有可靠的绝缘装置。

井下作业人员应具有良好的安全防范意识，因为水有导电性，电流有可能通过水传导至人体而造成触电事故。

（8）沉井内的作业人员应先经过医生的体格检查，凡患有心脏病、肺结核等疾病者均不得下井施工。