沉井、沉箱技术在建筑施工中的应用.pdf

2 0 0 9 年第1 9 期 ( 总第1 3 o j ) 中国高新技术企业 ch ine s e h i t e c h e n t e r p r i s e s n o 1 9 2 0 09 ( cu mu l a t i v e t y no 1 3 0 ) 沉井、 沉箱技术在建筑施工中的应用 诸葛英培， 陈 杰 ( 1 天津星耀投资有限公司， 天津 3 0 0 3 5 3 ； 2 竹中( 中国) 建设工程有限公司， 天津 3 0 0 0 5 1 ) 摘要： 随着现代施工技术的不断发展和建筑工艺的不断提高， 现代建筑不仅 向空间发展， 而且正不断地向地下、 水中发 展。由于地下地质情况复杂、 多变， 给施工带来很高的技术要求， 沉井、 沉箱作为地下施工的一种特殊工艺被广泛应用。 在某地新1 # 高炉矿槽料坑施工过程中， 充分利用了原料坑竖壁做沉箱， 一次下沉成功， 工期比提前了近1 ， 3 ， 并且节省了 费用， 取得 了很好的效果。 关键词： 沉井技术； 沉箱技术； 建筑施工 中图分类号： t u 9 9 1 文献标识码： a 文章编号： 1 0 0 9 2 3 7 4 ( 2 0 0 9 ) 1 9 0 1 5 6 0 2 在现代施工中， 沉井、 沉箱常常适用于建筑物、 构筑物的深 坑、 地下室、 水泵房、 设备深基础等工程。结构类型有钢、 砼、 钢 筋砼结构， 几何形体有圆形、 矩形、 多边形， 其中圆形构造简单 易于控制下沉位置， 受力性能好。 为减少下沉摩擦力， 刃脚的形 状和构造应与下沉处的土质条件相适应。 某地新1 挣高炉矿槽工程卷扬机料坑，底板标高为一 1 0 2 2 米， 料坑长度为1 2 9 米， 宽度为7 7 米。由于当地海拔低， 地下水 位高 ， 土质较差， 且在一 6 2 2 米处有流沙、 淤泥层。距离旧建筑物 很近 ， 不适于进行大开挖。 根据现场情况及施工图分析， 大胆启 用新思路、 新方法， 利用原矿槽料坑坚壁做沉箱 ， 采用沉箱挖土 下沉的方法进行施工。 打破了以往高炉料坑大开挖的常规的施 工方法， 既降低了施工成本 ， 而且工期比计划提前了近1 3 ， 取 得了很好的效果。 一 、施工准 备 ( 一 ) 技术准备 1 进行施工区域内的地质及现场勘察， 勘察内容见表1 ： 表1现场地质勘察内容 项目 现场勘察 内容 簌 艉 慨 现场 勘察 地下 地下障碍物、管道 、树根、电缆线路 地面 电源、供水 、排水、道路、周围建筑 地表水现场河流水深、水流速、最高洪水位、最低水位 2 做好施工图纸的自审、 会审及技术交底工作。 3 根据现场实际情况编制施工方案及施工组织设计， 编制 有关施工所需的试验报告、 文字资料。 ( 二 ) 场地准备 1 测量控制和沉降观测。( 1 ) 按沉井的平面位置、 定位、 抄 平放线、 并布置水准点； ( 2 ) 布置沉降观测点 ， 若沉井附近有建 筑物。则在该建筑物上设置沉降观测点， 沉降观测点要设在不 受施工影响的， 不受干扰和影响视线的地方。定期进行沉降观 测， 并做好观测记录。 2 平整场地、 修建临时设施。 ( 1 ) 整平场地至要求标高， 按 施工区域现场平面图布置平面； ( 2 ) 作好临时排水 、 截水沟、 修 一 1 5 6 一 建临时道路， 架设水、 电线路及其他暂设工程。 ( 三 ) 地基处理及筑岛 1 在松散软弱的地基上进行沉箱制作， 应先对地基进行处 理， 一般采用砂、 砂砾、 灰土塾层或人工夯实， 机械碾压等措施加 固。防止由于地基受力后产生不均匀沉降而引起的箱身裂缝。 2 当沉井在浅水地段下沉， 可填筑人工岛。 3 筑岛材料宜用低压缩性的中砂、 粗砂和砾石、 不得用细 砂、 淤泥和大块砾石， 岛基有淤泥应清除换填。 4 土岛要高出水面0 5 米以上， 护道宽大于2 米， 外侧坡不 陡于1： 2 。 5 当筑岛材料容许流速较大情况时应加围堰， 围堰可用 草袋或其它方法。 6 围堰四周应留护道， 护道宽度不能小于2 m。 ( 四 ) 基坑开挖 1 沉井土方开挖按照常规土方开挖方法进行， 基坑开挖 深度标高应高于地下水位0 5 r n 以上。 2 新1 墒 炉矿槽场地稳定地下水位埋深q 8 1 4 m， 地下一 6 2 2 m 有流砂、淤泥层。土方开挖随其它基础一次开挖至一 4 1 m 处， 在此部位制件作钢筋砼沉井。 3 基坑开挖平面尺寸应比沉井大2 3 m， 当基坑开挖至 接近预定深度时， 应先在基坑底部边缘外侧设排水沟 ， 沟深为 0 3 0 5 m， 沟底设0 3 o 5 的坡度， 内填砾石， 使地下水沿盲 沟流向集水井。在基坑四周设集水井， 集水井深度应比排水沟 底低1 m 左右 ， 集水井直径为 1 0 0 01 2 0 0 m， 井内设直径 2 o 的钢筋笼外围铁筛网。 4 当基坑深度较大时， 应按挖方边坡坡度确定开槽尺寸， 四周设不小于2 m的护道和地面排水沟， 以防雨水等淌入。 5 基坑允许偏差见表2 ： 6 砂垫层的铺设 ： 当地基承载力不够时， 刃脚下应铺垫 木， 垫木下铺砂垫层 ； 当地基际载力较大， 沉井重量较小时， 可 不设砂垫层 ， 直接铺垫木。 ( 五 ) 沉并的制作 沉井主要 由井壁、 刃脚、 隔墙、 井孔、 凹槽、 井底、 顶盖等组 成。 青钢新1 墒 炉矿槽工程根据现场实际情况 ， 只制作了井壁、 刃脚， 已满足施工。 1 刃脚的制作： 先在支垫上放出大样， 安上刃脚侧面的角 钢， 按大样立内外 、 模板及撑架， 绑扎钢筋， 然后浇筑砼。( 1 ) 刃 脚踏面宽宜为1 5 0 3 0 0 ram， 刃脚斜面与水平面的夹角宜为5 0 。 6 o 。， 当遇到坚硬土层时， 刃脚的踏面底宽和斜面与水平面 的夹角拘宜取1 5 0 ra m和6 o 。， 并在刃脚的踏面外缘端部设置钢 板护角。 ( 2 ) 刃脚的坚向配筋应设在环向钢筋的外侧， 并应锚入 刃脚根部以上 ， 锚入长度不应小于1 5 m， 其里外钢筋应相互拉 结， 刃脚底端的环向钢筋或水平向钢筋应加强。( 3 ) 沉箱的刃脚 形状、 构造及底部结构可视沉箱的重量、 施工荷载和地基承载 力， 采用垫架法、 砖垫法、 土底模进行支设 ， 对地基强度较低应 在垫架下设砂垫层， 砂垫层应为中粗砂， 分层铺设、 夯实。 ( 4 ) 新 1 # 高炉矿槽沉井长1 2 m、 宽7 m， 沉井较轻， 采用砖座垫架。砖座 支架沿周长分为6 8 段， 中间留2 0 ra m 空隙， 以便拆除。底模与 斜面部分可采用砂浆砌筑， 砖模表面采用水泥砂浆抹面， 并涂 一 层隔离剂。 2 井壁的制作 ： 沉箱在基坑中制作时 ， 基坑应比沉箱宽 2 3 米， 四周设排水沟和积水井 ， 使地下水位降至基坑底面的 0 5 m， 同时防止地表水向基坑流入， 以免地体塌方。 沉箱过高易失稳， 下沉易倾斜 ， 当其高度大于1 2 米时应分 节制作 ， 高度不超过其短边长度或直经， 以确保其稳定性并使 其顺利下沉。采用分节制作的沉箱， 待第一节砼达到设计强度 的7 0 以上 ， 方可浇注其上一节的砼。浇注砼应对称和均匀的 进行。内外模板采用竖向分节支设， 用 1 2 1 6 对拉螺栓将 固定模板的槽钢拉紧固定。并在对拉螺栓中间设止水环 ， 连接 井壁的接缝处的钢筋采用焊接连接， 接头错开1 4 ， 并四周设止 水带。 ( 六 j 沉并的下沉 1 沉箱的下沉应根据施工区域内的地质勘测和水文资料 来确定其施工方案 ， 一般采用挖土法或排水法进行下沉。当第 一 节砼达到设计强度方可进行下沉作业。 2 采用挖土方法下沉， 应从中间挖向四周， 挖土分层厚度 为4 0 0 5 0 0 ram， 在刃脚处留1 0 0 01 5 0 0 ram的台阶， 再沿井壁 每2 0 0 0 3 0 0 0 m m 向刃脚方向逐层对称均匀的削薄土层，当土 层经不住刃脚的挤压而破裂， 沉箱便在自重下均匀的下沉。 ( 七 ) 测量控制与观测 1 沉箱下沉过程中， 每作业班至少测量两次， 如有倾斜和 位移及时纠正， 确保沉箱平稳下沉。 2 下沉测量控制内容。( 1 ) 沉箱位置标高的控制。应在沉 箱外部地面及壁顶部四周设置纵横十字线及水准点， 以控制沉 箱位置标高。 ( 2 ) 垂直度控制。在井壁内按等分标出垂直轴线 ， 各配吊线锤一个， 对准下部标准板来控制井身的垂直度。 ( 3 ) 下 沉量控制。在井壁外两侧用明显的颜料划出标尺线， 用水准仪 观测沉降量。 ( 八 ) 沉箱封底 1 沉箱下沉达到设计标高 ， 并经2 3 天观测证明下沉已 稳定 ， 且8 天内累计下沉量不大于l o m m， 应进行沉井封底。 2 首先将井底浮泥清理干净 ， 并将新旧砼接触面清理干 净 ， 基底不得有积水， 经检查合格后浇注一层5 0 0 1 5 0 0 ra m 厚 砼垫层 ， 振捣必须密实， 当垫层达到设计强度5 0 上时， 可绑扎 底板钢筋， 钢筋两端伸入刃脚或凹槽内， 然后浇注底板砼。 ( 九 ) 施工质量标准 标高允许偏差。刃脚平均标高与设计标高偏差不超过 1 0 0 mm 。 水平位移不得超过总下沉深度的1 0 。 倾斜度偏差， 矩 形沉箱四角中任意两角的高低差不得超过该两角水平距离的 1 ， 且最大不超过3 o 0 m m。 二、 沉井封底施工要点 1 将混凝土接触面冲刷干净或打毛， 对井底进行休整使 之形成锅底形 ， 由刃脚向中心挖排水沟， 填以卵石做成滤水暗 沟， 在中部设2 3 个集水井， 四周填以卵石 ， 使井底水流汇集在 集水井中用泵排出， 保持地下水位低于基底面0 3 m以下。 2 封底一般先浇一层厚0 51 5 m的混凝土垫层， 达到5 0 设计强度后绑筋 ， 钢筋两端伸入刃脚或凹槽内， 浇筑上层底板 混凝土 。 3 混凝土浇筑应连续进行 ， 由四周向中央推进。 可分层浇 筑， 每层厚3 0 5 0 e ra， 并用振捣棒捣实。 4 混凝土应采用 自然养护 ， 养护期应持续排水。 5 待底板混凝土强度达到7 0 后， 集水井停止排水， 进行 逐个封堵。 6 封底后应作抗浮稳定验算 ， 荷载组合应包括结构 自重 和地下水的浮力。 7 沉井下沉后先封底再浇筑钢筋混凝土底板， 封底混凝 土的强度计算荷载可按施工期间的最高地下水位计算。 在某地新l # 高炉矿槽料坑施工过程中， 充分利用了原料坑