建于海相沉积流塑状淤泥层中大型泵房沉井施工技术.pdf

2 0 0 6 no 6 施 工技术研 究与应用 建 亍海碉沉积 就望状淤沉屈 大型泵房沉井施工文 术 5 5 剖 德 勇 ( 中铁四局集团第二工程有限公司， 安徽阜阳2 3 6 0 2 8) 摘要： 宁波市镇海污水处理厂场址位于海滨滩涂地。 在海相流塑状淤泥屡中进行大型泵房沉井施工， 极易出现预制过程中突沉、 下沉过程中 偏沉、 底部涌泥和超沉不止等问题。 施工过程控制较难。文章介绍该泵房沉井的施工方法及工艺。 成功地解决了这一工程施工难题。 关键词： 海滨滩涂地； 流塑状淤泥； 沉井； 施工技术 中图分类号： t u 4 7 3 2 ； t u 7 5 3 6 4 文献标识码 ： b 文章编号： 1 0 0 7 7 3 5 9 ( 2 0 0 6) 0 6 0 0 5 5 0 2 ope n ca i s s o n co ns t r uc t i o n te c hni qu e f o r la r ge bu mp ho us e a bo v e m a r i ne de po s i t cu r r e n t - fo r me d s i l t ya o de y o n g ( ri 1h e s e c o n d e n g i n e e r i n g c o ， l t d ( 1f c t c e g r o u p ， f u y a n g 2 3 6 0 2 8 ， c h i n a ) ab s t r a c t ： zh e n h a i s e wa g e tr e a t me n t p l a n t o f ni n g b o ci t y i s l o c a t e d i n t h e mu d fl a t a r e a a l o n g t h e s h o r e an d i n t h e( ) p e n c a i s s o n e o n s t nl c t i o n for i t s l a r g e b u mp h o u s e a b o v e ma r i n e d e p o s i t cu r r e n t f o r me d s i l t ， t h e p h e n o me n o n s u c h a s t h e un e x p e c t e d s i n k i n g i n p r e f a b r i c a t i o n p r o c e s s ， s l a n t s i n k i n g i n l h e s i n k i n g p r o c e s s ， mu d g u s h f r o m t h e t ) o t t u m a n d t h e i n c e s s a n t s i n k i n g o f t e n o c c u r ， s o t h e c o n t rol_ f o r t h e c o ns t r u c l i o n i s d i f fi c u l t th i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e c o n s t ruc t i o n me t h o d s a n d t e c h n i q u e s o f t h e o p e n c a i s s o n f o r t h i s b u mp h o u s e a n d t h e me a s u r e s a d o p t e d t h a t h a v e s u c c e s s f u l l y o v e r c o me t h e d i f f i c u l t y i n t h e c o n s t r u c t i o n ke y wo r d s ： mu d fla t a lo n g t be s h o r e； c u r r e n t f o r me d s il t； o p e n c a i s s o n； c o n s t n l c t i o n t e c h n i q u e 1 工程概况 宁波市镇海污水处理厂位于镇海后海塘海滨滩涂地， 该项 目为世界银行贷款、 浙江承建环保项目的一个子项 目。其粗格 栅及进水泵房设计为沉井施工， 建于新沉积海相流塑状淤泥层 中，地表下 1 3 m左右为塘碴 ，其下均为近年沉积的流塑状淤 泥。粗格栅池及地下泵池埋深 1 0 m， 平面呈凸字型布置， 由于该 泵房紧邻厂区临时进 7 i ， 且附近布置有细格栅及旋流沉砂池和 施工临时场所， 无法采用明挖施工或其他同护体系。考虑施工 方便及建成后基底承载均匀 ， 沉井设计为一长方形结构 ， 壁厚 7 0 c m， 平面尺寸为 2 2 m8 6 m， 内设 2道基础梁。 为解决在海相 流塑状淤泥层中进行大型泵房沉井施丁， 极易出现预制过程中 突沉、 下沉过程中偏沉、 底部涌泥和超沉不止等难题， 在沉井池 壁范围内的士体采用水泥搅拌桩进行预加固， 形成咬合桩地下 连续墙， 使沉井井壁在下沉和建成后都能位于足够承载能力的 复合地基 卜。 2施工方法 2 1 总体施t方案 进水泵房沉井施工采用挖掘机开挖场区表面塘碴 ， 双头水 泥搅拌桩机进行井壁基底加同， 碎石 、 砂上浇 1 5 e ra厚 c 1 5 混凝 土垫层， 砖砌刃脚地模。 沉井分 3次预制 沉 ， 采用人上排水开 挖下沉， 待沉至地面后 ， 利用长臂挖机开挖 ， 人丁配合掏挖刃脚 搅拌桩。封底采用排水干法施 f， 然后绑扎底板钢筋、 浇筑底板 钢筋混凝土。 收稿 日期 ： 2 0 0 6 0 6 一 ( )6 作者简介： 姚德勇( 1 9 6 9 ) ， 男， 安徽淮南人， 工程师， 国家二级注册建 造师。 2 2沉井施工顺序 开挖井壁范围内的塘碴至淤泥层， 进行水泥搅拌桩施 丁； 开挖沉井范同的 1 3 m填土， 降低初沉标高； 进行井壁垫层及刃脚地模施工 ； 绑扎刃脚钢筋、 浇筑刃脚及地梁混凝土； 接高井壁钢筋及预制第 2节沉井； 人工 、 机械排水开挖下沉； 下沉到位后抛石挤淤 、 进行混凝土封底； 施工泵房井底板及上部结构。 3 施工要点 3 1 施丁准备 3 1 _ 1 水泥搅拌桩施工 沉井刃脚下淤泥土采用水泥搅拌桩进行加固， 使沉井刃脚 在下沉过程及建成后始终位于搅拌桩形成的连续墙上。水泥搅 拌桩施工要点如 f。 水泥搅拌桩位施_t位置要准确， 桩外边缘 与井壁外侧相 齐 不得外露， 以免沉井下沉过程中水泥土桩挤至井壁以外， 失 去支撑及导向作用。 桩底应按设计要求施工至沉井刃脚以下 6 m。 刃脚下范围搅拌桩水泥掺量为 1 2 ( 按桩体重量计) ， 其 余桩身 8 施工时内外两排桩咬合不得小于 1 o c m，以便形成完整 的地下连续墙框架结构。 水泥搅拌桩施工完成后至少 1 4 d后方可进行开挖。 3 1 2开挖填土 ， 降低初沉标高 根据沉井预制场区的实际地质状况， 为保证沉井初沉阶段 维普资讯 安徽建筑 的均衡下沉， 将其范围内的塘碴层挖除， 使沉井预制及初沉标 高降低 1 3 m。 这样， 不仅可以减少沉井下沉深度， 且刃脚及地梁 位于淤泥层中， 便于初沉平稳； 义可以将沉井 卜部第 3节 2 5 m 高井壁在沉井封底后浇筑， 缩短了沉井预制等强周期， 加快了 施工进度 。 3 2沉井预制 3 ， 2 1 预制方案 原设计沉井拟分 3节预制下沉， 根据施丁情况， 在挖除表 层填土后，预制地面标高正好与第 2 节沉井顶面标高相同， 因 此第 3节沉井不作为沉井结构，而待两节沉l井下沉到位封底 、 施工底板 、 隔墙后再与泵池顶板一起浇筑。为减少第 1 次浇注 混凝土的重量，避免下沉过大及不均匀沉降造成混凝土开裂 ， 将第 1 节混凝土浇注分 2次完成， 先浇注刃脚( 高 0 、 9 m ) 和地梁 ， 待混凝土强度达到设计强度 7 0 12 上时再浇注剩余部分， 并依 次施工第 2节。两节沉井混凝土全部完成达到设计强度后， 一 次下沉到位。 3 2 2刃脚底模及地梁底模 沉井刃脚下软土层采用两排水泥搅拌桩进行加固，水泥搅 拌桩上部水泥掺量 8 ， 其 2 8 d 无侧限抗压强度可达 o 8 m p a 一 1 m p a 。二节沉井 昆 凝土总量为 3 5 7 m ， 按容量 2 5 t m 计算， 预制 总重为8 9 3 t ； 沉井刃脚底面积为 1 8 m ，单以刃脚底面作支撑 时， 地基承受压力为4 9 6 k p a 。按 述计算 ， 考虑水泥搅拌桩施工 的误差，则沉井刃脚置于水泥搅拌桩顶，承载力基本能满足要 求。但为保证地基有足够的承载力。 且沉井预制过程中不下沉， 确保沉井预制的施_t质量，施工时对刃脚及地梁范围内的地面 采用碎石、 砂上浇 1 5 e m厚 c 1 5 混凝土垫层， 刃脚侧模采用砖砌。 3 3 沉井下沉 3 3 1 准备工作 沉井下沉必须在混凝土强度达到设计强度后才能进行。 下 沉前作好以下准备工作。 井壁外做好观测标志， 在沉井四角设水准观测点。 观测下 沉量及平衡清况， 在中轴线处设垂直线， 观测沉井位移及平衡； 拆除刃脚侧模砖砌体及地梁地模； 凿除、 砸碎刃脚混凝土垫层。 3 3 2水泥搅拌桩连续墙对下沉的控制 导向和防止突沉 、 涌土和偏移。在沉井井壁范围内、 刃脚 之下， 施工两排水泥搅拌桩加固地基土是防止沉井突沉、 沉降速 度过快、 偏沉和涌土的综合性措施， 其主要原理为： a 冰 泥搅拌桩 形成了水泥土地下连续墙，对于沉井来说是一个位于淤泥之中 整体框架结构的承载墙体，整个沉井的下沉过程也就是这一承 载墙的挖除过程，沉井的下沉速度和平衡情况完争可以由人工 挖除水泥搅拌桩来控制。b 在流塑状淤泥中下沉沉井， 在挖土下 沉过程中四周淤泥易从刃脚下内涌，使井内不断出土但标高不 降， 而井外土体不断下沉， 极易产生不均衡的土压力， 致使沉井 倾斜 、 偏移。而沉井预制前在刃脚下预先施打 2 排水泥搅拌桩 。 形成了 1 4 m厚的水泥土墙， 有效阻止了井壁外淤泥向井壁内滑 动涌入， 保证了周边建 ( 构 ) 筑物的安全及1 _ 程施工进度。 2 o o 6 年第 6 期 沉井下沉深度的控制。沉井下沉至设计标高， 刃脚底面 之下土层仍为淤泥时， 由下沉系数可知 ， 淤泥土承载能力远远 不够， 将会下沉不止， 现采取刃脚下预打水泥搅拌桩形成地下 连续墙， 能够使沉井刃脚底面下沉至设计标高时， 落在水泥搅 拌桩地下连续墙的桩顶面 ，解决了控制沉井下沉深度问题。 当需要沉井下沉时 ， 只需凿除桩头 ， 沉井可凭 自 重克服土体的 摩擦力和支撑力而下沉， 一旦刃脚落实至桩头即可止沉。 3 3 3开挖方法 沉井挖土采用对称 、 均匀、 同步开挖 ， 先挖除井孑 l 内淤泥， 再开挖四周水泥搅拌桩连续墙体。 井内淤泥采用人工钢丝铲逐 层开挖每 5 0 c m为一层，刃脚处水泥搅拌桩采用人工镐头挖 除。为防止地梁承受弯矩以及汇水抽排的需要， 将井孔内淤泥 土挖成锅底状( 中间低， 四周高) 。沉井刃脚下水泥搅拌桩每暴露 一 层， 先将内圈水泥搅拌桩沿同标高挖断清出， 外圈水泥搅拌 桩间隔挖断， 以便剩余水泥搅拌桩被沉井压碎。 人工清除。 待沉井井壁顶面下沉至地面以上 5 0 c m时，采用长臂挖机 开挖井孑 l 内淤泥， 人工镐头凿挖刃脚水泥搅拌桩 ， 以加快开挖 下沉及出土速度。 3 3 4沉井纠偏 由于刃脚水泥搅拌桩的导向和支撑作用， 沉井一般不会有 较大偏斜， 为保证沉井就位误差在规范允许范围内， 施丁时采 取以下措施。 随沉井下沉进行水平和中轴线临测， 随时调整挖除水泥 搅拌桩的部位和高度。 沉井下沉至设汁标高 3 0 a m时停止凿桩，挖除井孑 l 内土 体 2 4 h 后， 观测沉降， 若无明显沉降， 可一次开挖剩余桩体下沉 到位， 无需采取止沉措施； 若有明显沉降 ， 则应查清原因， 并增 加止沉措施。 沉井接近就位时，若轴线位移或倾斜超过允许范围， 可 采用单侧压实填土 、 单侧挖 土减载、 配重等手段予以纠正。 3 , 4沉井封底 沉井下沉完毕 ， 其偏差应符合规范规定。沉井就位 l d 一 2 d 后， 刃脚_已稳定落在水泥搅拌桩顶不再下沉 。 即可进行沉井泵 送混凝土浇筑封底。为避免地下水汇集形成较大浮力， 顶裂封 底混凝土和结构底板 ，施工时在底板 每仓室布置渗水井 1 个， 井内埋设渗水管， 并以渗水管为中心向四周做辐射状碎石 育沟引水。 待泵池结构全部完成后封堵渗水井孔。 4结论 水泥搅拌桩施丁技术