沉井施工方案.docx

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沉井施工方案

连云港大浦工业区污水处理厂污水提升泵房

沉

井

施

工

方

案

第1章工程概况--------------------------------------------03

第2章方案简介--------------------------------------------05

第3章主要施工方案------------------------------------------09

第4章施工管理机构及其人员构成------------------------------37

第5章工程进度计划及工期保证措施----------------------------38

第6章安全文明施工保证措施----------------------------------42

第7章沉井施工应急预案--------------------------------------44

一、工程概况

1.1工程设计概况

1.1.1连云港大浦工业园污水处理厂污水提升泵房由南京市政设计研究院有限责任公司设计。

1.1.2泵房设计采用钢筋混泥土框架结构，下部结构采用沉井施工方法。

正负零相当于黄海高程4.70米，屋顶结构标高：

绝对标高12.10米，沉井底板标高：

-3.40米，沉井刃脚底标高：

-7.70米。

平面布置呈外壁直径为19200mm的圆形。

1.1.3上部结构：

钢筋混凝土（C30）框架结构，多孔砖填充墙；水磨石地面（其中变电间为地砖地面）；内墙为乳胶漆面、外墙为氟碳金属墙面、弹性涂料墙面两种；铝合金门窗；不上人屋面。

1.1.4下部结构：

外壁内隔和底梁墙采用混凝土结构，封底混凝土采用C20，垫层混凝土采用C15，所有结构混凝土都采用C30，地下部分混凝土抗渗标号为S6。

1.1.5沉井施工原设计采用不排水下沉法。

经两次连云港市专家论证后，拟采用排水干沉井法施工。

1.1.6本方案主要针对下部沉井结构进行编制。

1.2工程环境概况

1.2.1环境条件

1）本工程位于江苏省连云港市经济技术开发区，原场地为一牧场。

现地势较平坦，地面标高约为绝对标高2.00~2.10米。

2）场地西侧距井壁约18米处为一燃气站；北侧、南侧较开阔；东南角有一连云港甲乙公司的取水管道（正在施工）；东侧距井壁28米处为一40T*M塔吊（桩基础）。

1.2.2地基土的构成与特征

拟建场地土层总体分布比较稳定，土层分布及主要特点如下：

1层，素填土，褐色，松散，表层富含植物根系，填料以粉质粘土为主，分布稳定，厚度0.7~1.60米；

2层，淤泥灰色，流塑状，饱和，稍具腥臭味，灵敏度高，触变性高，高压缩性。

分布稳定。

厚度约为9.4~12.10m。

3-2层：

粉土，黄褐色，湿，中密，无光泽反映，摇振反映迅速，干强度及韧性低，中压缩性，局部夹薄层粉细纱，场地局部分布，层厚0.50~3.50米。

1.2.3地下水概况

埋藏于浅部土层中的地下水类型为潜水及微承压水，主要受大气降水及邻近地表径流的补给。

野外勘察施工期间测得地下水埋深为0.6～0.70m。

附近未发现有污染源分布，因此本拟建场地地基土、地下水对砼均无腐蚀性。

1.3工程特点及重点

1.3.1本沉井是连云港地区目前平面面积最大、下沉深度最深的一口沉井，没有成熟的经验可以借鉴；

1.3.2工程场地地质条件差，地表以下12米内基本为淤泥，淤泥含水量高，土质软，地耐力低，整个沉井全在淤泥层内，沉井下沉系数大，到设计标高时难以止沉；

1.3.3西侧的燃气站、西南角的甲乙公司取水管道距离本沉井较近，必须做好保护措施，确保万无一失；

1.3.4施工期间处冬季，地下水位低有利于施工，同时必须严格按冬季施工技术措施组织施工，尤其是采取混凝土的防冻措施。

1.3.5工程量大，工期紧。

二、方案简介

2.1方案思路

2.1.1本沉井设计刃脚底标高为正负零以下12.4米，现自然地坪标高为正负零下2.7米，即此2.7米段可采用明做法，实际下沉深度为9.7米，拟分三节浇筑、两次下沉（上部2.7米段无需下沉），第一节浇筑高度为5.1米，下沉深度3.1米（刃脚处标高，第二节浇筑高度3.65米，第一、二节沉井下沉至设计标高后即进行混凝土封底，然后进行第三节的浇筑。

2.1.2由于场地地质条件差，土层承载力低，沉井刃脚下需做砂垫层。

同时为降低总的下沉量，拟将场地下挖1.4米后做砂垫层。

2.1.3经初步验算，如不采取一定的措施，下沉系数较大，会发生突沉。

同时下沉至设计标高时，无法止沉，因此，拟在刃脚设计底标高下施工一定数量的深层搅拌桩，此桩必须同时满足来支承封底前的沉井重量，同时为防止和避免下沉过程中的突沉现象，部分深搅桩桩顶上抬至砂垫层底来支承沉井过程中的一部分沉井重量。

2.1.4拟在井壁外施工两排深层搅拌桩，既能防止沉井过程中坑外土的突涌，又能阻断坑内外的水路。

2.2方案验算

2.2.1基本数据的计算

1）第一节沉井高5.1米。

2）所有结构混凝土体积计算如下：

底梁：

3.9*（0.8+0.9）/2*17*2=112.7m3

井壁：

（9.62-9.22）*3.14*5.1=178.6M3

入水口池壁：

（6.6+3.185*2）*0.6*5.1=39.7M3

中隔墙：

18*0.5*4.7=42.3M3

以上合计：

V1=370.4M3

第一节沉井重量：

Q1=370.4*25=9260KN

沉井外侧面积：

S1=（19.2*3.14+3.185*2）*5.1=340m2

井壁外围周长：

19.2*3.14+3.185*2=66.7m

下沉3.1米时的外侧面积：

S2=（19.2*3.14+3,185*2）*3.1=212.7m2

刃脚面积：

（9.62-9.22）*3.14+（3.185*2+6.6）*0.4=28.8m2

底梁与中隔墙的底面积：

0.8*17*2+18*0.5=36.2m2

3）第二节沉井高度3.65米。

4）所有结构混凝土体积计算如下：

井壁：

（9.62-9.22）*3.14*3.65=127.8M3

入水口池壁：

（6.6+3.185*2）*0.6*3.65=28.4M3

中隔墙：

18*0.5*3.65=32M3

以上合计：

V2=189.1M3

第二节沉井重量：

Q1=189.1*25=4728KN

沉井外侧面积：

S1=（19.2*3.14+3.185*2）*3.65=243m2

刃脚面积：

（9.62-9.22）*3.14+（3.185*2+6.6）*0.4=28.8m2

2.2.2砂垫层验算：

沉井第一节制作重量通过混凝土垫层，砂垫层扩散至下卧层面上的应力应小于淤泥地基的极限承载力，即：

[P]≥（Qi/L+2Htgφ）+γH

式中Qi—沉井第一节单位长度制作重量和施工荷载：

Qi×1.15=9260×1.15=10649KN

L—混凝土垫层宽度取1.5m

H—砂垫层厚度取1.4m

φ—扩散角取22.5º

γ—砂的容重取16.5kw/m3

[P]—下卧层极限承载力

[P]≥100kw/m2×（28.3+36.2）=6450KN

计算：

6450≥（10649/1.5+2*1.4*0.369）+16.5*1.4

6450≥4204.1+23.1

6450＞4227.2

经计算第一节沉井制作重量和施工荷载通过混凝土垫层、砂垫层扩散至下卧层面上的应力小于淤泥地基的极限承载力。

2.2.3支承桩的验算

1.初步验算下沉系数

下沉系数：

式中：

Ki：

下沉系数

：

第i节沉井的重量（KN）

f：

外壁与土层的摩擦系数，淤泥层中取10Kpa

hi：

计算下沉深度（米）

li：

井壁周长，本工程为66.7米

经计算：

下沉系数K=9260/10*3.1*66.7=4.46。

偏大。

故：

刃脚下地基必须进行处理，以减小下沉系数。

2.第一节沉井下沉稳定系数

K2=Q1/（Rf+Rt+Rl）

式中：

K2为下沉稳定系数

Q1为第一节沉井自重，为9260KN

Rf为第一节沉井下沉至标高时的井壁侧面摩阻力,为212.7*6=1276KN

Rt+Rl为刃脚和隔墙的端承力，为（28.3+36.2）*50=3250KN

经计算：

第一节才沉井下沉稳定系数K1为2.05

3．第一节沉井下沉后刃脚下的地基处理验算

第一节沉井下沉3.1米（绝对标高-2.40米）时，经处理后的地基应能同时支承第一、二节沉井重量和第二节沉井的施工荷载。

第一、二节沉井重量：

Q1+Q2=9260+4728=13988KN

第二节沉井施工荷载：

Q2*K=4728*15%=709KN

池壁侧面摩擦力：

S2*f=212.7*6=1276KN

地基应能承受的荷载：

N=13988+709-1276.2=13421KN

采取600mm深层搅拌桩进行地基处理，桩底进层粉砂层1米，桩身水泥掺入量取18%，单桩承载力取其极限值290KN.假定刃脚下需X根深层搅拌桩,每桩与沉井刃脚接触面积为0.24M2。

则：

X*290+（28.8+36.2-X*0.24）*50=13420

计算得：

X=36.7根，取42根。

4．为控制第一节沉井下沉速度，防止出现突沉事故，部分深搅桩桩顶标高延伸至砂垫层底。

假定需要Y根深搅桩桩顶延伸至砂垫层底，则：

Y*290+（28.8+36.2-Y*0.24）*50=9260

计算得：

Y=21.6根，取21根。

5．第二节沉井下沉过程中，破桩顺序和破桩数量计算如下。

2.2.4外侧支护桩的设计

在距井壁外1米处施工两排深层搅拌桩，桩径600，桩间搭接150，水泥掺量18%，桩底施工进层粉砂层1米。

三、主要施工方法

3．1技术措施案

此次沉井施工将沉井分三节（第一节沉井高5.1m、第二节高4.2m，第三节高为3.65m）下沉表层土挖除后，自然地面标高正比第二节沉井顶面标低0.5m，因此第三节沉井不再视作沉井结构，第一节沉井混凝土强度达到设计强度的100%后进行沉井施工，待第一节沉井下沉稳定后，进行第二节沉井施工，第二节沉井混凝土强度达到设计强度的70%，进行第二节沉井下沉。

3．2施工流程

1）打桩——第一节沉井放样——砂垫层——砼垫层——测量放线——挡墙——刃脚钢筋——沉井壁钢筋——内模板——钢筋隐检——外模板——浇筑沉井砼——养护——拆模板——沉井下沉。

2）第二节沉井——沉井脚手架——沉井井壁钢筋——内模板——钢筋隐检——外模板——浇筑沉井砼——养护——拆模板——沉井下沉。

3）第一、二节沉井内挖土方,下沉到-2.6m

4）第二节沉井井内挖土方，下沉到-7.7m

5）清底——砼封底——砼底板

6）第三节沉井不作为沉井施工

3．3施工准备

1）根据施工总平面图布置，施工临时道路，开挖排水沟，截水沟、开挖集水坑（18×20×1.5m），安装临时水，电线路；安设施工设备，并试水、试电、试运转。

2）布设测量控制网

根据设计施工图和沉井平面布置图要求，设置测量控制网和水准基点，进行定位放线，定出沉井线坐标点和护桩，作为打桩沉井制作和下沉定位的依据。

3．4地基处理和基槽开挖

1）平整场地

整平场地至要求标高，按施工要求清除沉井周围障碍物。

2）根据桩位线打深层搅拌桩

3．5基槽开挖

1）根据基槽开挖定位线开挖基槽，基槽开挖至初沉标高下1.4米位置，基槽座落在淤泥层上,为方便垫层基础施工，根据地质报告，开挖边坡为1:

1.5，四周设排水沟，通过水泵排水，保证施工需要。

2）为防止沉井不均匀下沉而引起井身裂缝，变形等质量问题，基槽底采用铺垫砂、100厚C10砼垫层，垫层宽1.5m用打夯机夯实和平板振动器振实。

3．6井壁制作

在