浅谈沉井施工方法的应用.pdf

l 【 建设与施工 1 1 浅 淡 沉 并 施 工 方 法 的 应 用 近年来，由于沉井技术具有施工 占地少， 出土量少， 承载力高等优势 ， 被广泛应用于大型地下构造物和深基 础工程中。 但是因为其工序复杂、 技术 含量较高，所以应全面加强施工过程 的质量控制。现以临洪东站自排闸群 井下沉为例， 浅淡沉井施工方法。 一 、工程概况 临洪东站 自排闸位于连云港市境 内的新沭河右堤上，布置在临洪东站 与大浦第一抽水站之间。该闸为 i 级 水工建筑物 ， 共 6孔 ， 每孔净宽 1 0 i n ， 设计流量 6 5 0 m 3 s 。 采用沉井基础。两 孔一联 ， 共计 3 个沉井。 自排闸单个沉 井顺水流向长为 1 2 2 m，垂直水流向 长为 2 2 5 m， 沉井外井壁厚 0 8 m， 沉井 秦小桥刘星祥 高 9 6 m，闸室沉井呈直线型连续布置， 沉井间间距为0 8 2 m。 沉井采用一次制作、 一 次下沉的施工方案。经过约 2 0 d的连续 下沉作业施工， 临洪东站自排闸群井按要 求下沉至设计高程。经质量检测， 沉井刃 脚平均高程与设计高程之差和沉井顶面 中心位置偏移均满足规范要求。 二、 沉井制作基础处理 善被注浆载体的密实性。 本次加固设计，地基被注载体为 第层淤泥质重粉质壤土层，加固范 围为压力水箱及穿堤出水涵洞基础轮 廓线以外 2 0 m范围内的地基 ， 注浆孔 呈梅花型布置 ，纵 、横 向孔距均为 1 o m，孔端深入第层重粉质壤土 一 粉质粘土层 1 5 m。 浆液主料采用4 2 5 普通硅酸盐水泥并掺入少量水玻璃和 粉煤灰， 水玻璃掺人量为 5 、 粉煤灰 掺 入 量 为 3 0 。浆 液 坍 落 度 为 2 2 5 c m。水灰比根据现场试验测定。 施工前应对施工现场预先平整，上覆 盖土层厚度不小于 1 5 m， 以保证注浆 压力。 注浆压力根据现场试验测定 ， 以 略低于测定的上抬压力为宜。 四、 施工方法及技术要求 本工程采用自下而上 、由堤内 侧向堤外侧逐段施工的方式，花管 注浆法施工。钻孔、 制浆和注浆是关 键环节，在施工中每一环节均应严 把质量关。 钻孔：放样并沿轴线测量地面高 程，根据设计要求分段计算控制钻孔 深度； 采用干法造孔， 孔深不小于设计 深度； 机架调平后造孔， 控制垂直度在 0 5 以内； 插入注浆管， 为注浆做好 准备。 制浆： 经试验测定 ， 使用 4 2 5级 普通硅酸盐水泥，浆液坍落度为 2 2 5 c m时， 水灰比为 0 4 0 5 。现场按 此水灰比进行浆液配制，并通过比重 仪随时监测水灰比。选用 2台泥浆搅 拌机集中拌浆， 统一供浆。 注浆：注浆前需通过试验测定注 浆压力 ， 以略小于上抬压力为宜。 选择 泵站压力水箱右侧空地为试注点， 试 注孔数 9 孔。 经测定 ， 注浆压力一般为 1 42 o mp a 。 利用注浆泵将拌制好的浆液注入 加固土层 ， 自下而上分层注浆， 每次提 升高度约 0 5 m， 相邻孔错开注浆。注 浆过程中通过配置的s w j - 9 0 型沉降 仪密切观测地基土的变形情况，严格 控制注浆压力， 不得造成土体上抬。 注 浆结束后，在孔 口稍作压力摒浆后拔 出注浆管， 如孔口有溢浆现象， 及时封 堵孔 口。 为保证工程质量，压密注浆速度 不可过快。 在同一施工段内。 先外围封 闭， 后内部注浆。为防止串浆， 注浆孔 先按 4 m间距跳孔注浆，待该工序完 成后， 再以 2 m间距跳孔注浆 ， 完成后 再进行剩余孔的注浆工作。 五、 质量检验 设计要求经压密注浆处理后的地 l 基， 其承载力不得小于 1 3 0 k p a 。 为检验压 密注浆的施工质量，在压力水箱和穿堤 出水涵洞基础范围内计选取 6个试验点 进行了静载荷试验。各试验点均先开挖 至设计标高， 然后放置钢质承压板， 承压 板面积为 0 90 9 m 2 。试 验采用 “ 慢速维 持荷载法” ， 逐级加载， 在每级荷载作用 下达到相对稳定标准后再施加下一级荷 载。 试验结果表明， 各试验点地基承载力 基本值均达到 1 3 0 k p a ，能够满足设计要 求 ； 6 个试验点在设计荷载作用下平均地 基变形模量达 1 5 7 m p a 。现场开挖揭示 ， 浆液与土体结合紧密，孔间土体密实度 显著提高。工程完工后， 测得最大沉降量 为 4 1 c m， 沉降差 1 6 c m， 地基沉降得到了 有效控制。 六、 结语 幸福站于 2 o o 4年 l 2月开工建设 ， 2 0 0 5 年 5月完工， 适逢雨天， 当即发挥了 巨大作用， 工程运行至今状况良好。压密 注浆法作为一种新型地基处理技术， 不 仅能提高地基土的承载力，而且对于降 低建筑物基础沉降效果显著。该法早期 常应用于既有建筑物的纠偏，其在幸福 站的成功应用，表明在水利工程基础处 理中也有独特的功效， 值得推广应用 ( 作者单位： 安徽省水利水电勘测设 计 院2 3 0 0 2 2 ) 自排闸沉井制作面高程为 一 2 o m。 根据地质勘察报告表明， 沉井制作时， 原地 承载力不能 满足沉井制作要求 ， 必须置换土 方以提高基础 承载力 ， 该 t程采用砂垫层置换 首先在闸下游 防冲槽外侧河滩地 备足砂 然后采j j 水 力挖 土机 械将 砂 输送至基坑 ，由一侧向另一侧推进。 砂垫层采取漫水插 入式振动器震捣密 实 ， 分两层填至 一 2 o m。考虑到拆 除 垫架和 支模操作 的需 要 ， 基坑 比沉 计 宽 2 m， 四周挖排水沟和集水 井 ， 使地 下水位降至 比基坑 底面低 0 5 m， 隔墙 位置的条形基础 t l l- 墙处高 3 0 e m， 先 筑两层砂袋 再向其中充填砂垫层内并 振捣密实 。砂垫层填筑时将预设 自制 6 0 e ra钢筋 笼外包裹两层纱 网排水 井 ， 沿沉井外周均匀布置 ， 日 j 距 l 5 m， 以便抽排砂垫层密实后的余水 ， 已密 实 的砂 垫 层 干 容 重 控 制 1 6 0 1 65 n l 。 砂垫层施一 r 完成后 ， 在外墙直接 浇 1 0 c n l 厚的 c 2 0混凝土封底 ，等强 并在其上弹出沉井刃脚轮廓线再砌 砖模砂浆抹面，与混凝土接触侧面涂 刷熟石膏 ， 三、 沉井下沉 1 下沉前； 住 备工作 除正常的人员和设备准备、作业 指导书编制和班组技术交底外，下沉 前应在各 只沉井壁外侧的四角用红铅 油画 高程指示刻度线 ， 以测沉降 ， 并 设立高度观察指针。沉片群的两端设 立上 、 下游方 向观察装置 ， 便于直观观 察沉井的下沉状况，用于指挥沉井的 正常下沉 2胎模及混凝土垫层拆除 j 丰 j 风镐 拆除 砖胎 模及 混凝 士垫 层，按照先外侧后隔墙再周边 对称拆 除原则 ， 按并格进行分段编号 ， 绘制拆 除顺序示意图。 严格按图作业， 设立专 人指挥， 及时清运拆除垃圾。 3 砂垫层拆 除 采用人 拆除 ，按 5 0 e ra分层 南 中间向两端进行 ，先对称拆除井格中 问部分， 再对称拆除中间隔墙部分， 最 后对称拆除井周部分。控制拆除分层 厚度可减少初始下沉阶段 发生突沉时 并体的不均匀性 4下沉 土方 开挖 ( 1 ) 下沉设备配置 自排 闸沉 井总下沉高度 为 9 6 m， 下沉过程中按 1 0 的涌土量附加计 算沉井的下沉工作量。 单个沉井下沉除土 1 2 2 2 2 5 x ( 1 2 5 2 ) 1 1 = 3 1 7 0 m ， 沉井下沉持续 时间计 划安排 2 0 d ， 对于淤泥质土水力 挖塘 机械的理论产龟按 1 2 0 m 台班 ， 每天作 业 4个 台班 ，机 械完 好率按 7 0 计， 效率按正常的 5 o ：； i- 。则每只 井内需配置的水力挖塘机组 为 3 1 7 0 ( 1 2 0 2 04 7 0 5 0 ) = 0 9台套 ， 即每只沉井内布置 l 套泥浆泵，为保 i l e 施 是对称除土 ，在每个井格内需 布置 2 套泥浆泵 ：3只沉井同时下沉 ， 要配置 6套 机械分布说明 ：每个沉井被纵横 交 叉的隔墙划分为 8 格仓 ( 见下 阁) ， 1 荨 ， ) # 3 母 4 茸 _ 5 6 7 8 捍 中间 2 、 3 、 6 、 7 主要任务是形成大锅 底， 待仞步形成再向四周扩吸。 ( 2 ) 除土 沉 井下沉 井 土方 内采 用水力 开 挖。 泥浆排至各 自临近的排泥场内。 自 排闸 3只沉片下沉同步进行 ；沉井内 土方按照 ：升格 内一隔墙下一井周边 的顺序对称开挖，每层挖深控制在 0 5 m以内， 相邻井格内的土而高差不 超过 1 o m， 对可能存有的块石、 未拆 净的混凝土垫层等，采用人1 配合卷 扬机 、 胶皮筐吊运 出沉井。 5 下沉过程 中下沉 系数验算 ( 1 ) 沉井刃脚砖模拆 除完成 ， 砂垫 层未拆除时下沉 系数小于 1 ，表 明刃 脚下砖胎模拆除后沉井不会下沉。此 时将先对称拆除隔墙下的条形基础、 砂垫层 ，再对称拆除外墙下的条形基 础 、 砂垫层， 砂垫层拆除时要分批对称 拆除， 促使沉井开始缓慢下沉。 拆除时 要加强沉降观测，防止突沉和不均匀 羞建设 与施工 沉降。 ( 2 ) 沉井初沉时 ， 当外围井壁刃脚进 入土体内0 3 m，隔墙下的砂垫层厚度为 0时 ， 对沉井的稳定最不利 ， 表 明在此 工 况情况下， 沉井下沉系数较大， 沉井此时 下沉较快 ， 不太稳定。要注意沉井 内对称 挖土， 防止沉井倾斜 、 旋转 ， 造成偏移过 大 ， 以后难 以纠正。此阶段沉井 内会涌出 较多的土方 ，先用水 力冲挖井格中心的 土方 ， 沉井也随之下沉 随着沉井下沉深 度的增 加 ，土体 对内外井壁 的摩 阻力会 增加 ， 沉井下沉会 由快到慢 ， 接 近临界状 态，沉井即使下沉也会随着摩擦力的增 加 ， 建立新的平衡状态 ， 逐 步趋 于稳定下 沉。此时井内挖土时适当形成锅底就能 建立新 的平衡状态 ，如此周而复始循环 下去， 直至沉井接近设计高程， 不冉冲土 终 沉稳定为止 。 四、 沉井纠偏 沉井产生倾斜偏转的常见原凶包括 沉井刃脚下土层软硬不均匀 ；没有 均匀 除土下沉， 使井孑 l 内土面高低相差较大； 刃脚下掏空过多 ，沉井突然下沉而产生 倾斜等 下沉发生倾斜偏转时， 根据沉井 产生倾斜偏转的原因来纠偏。沉外在人 土较浅时， 容易产生倾斜， 但也比较容易 纠正， 在刃脚高的一侧抓土即可纠偏 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。纠偏位移时 ， 预先使 沉井 向偏位方向倾斜 ， 然后沿倾斜 方向下沉 ， 直至沉 井底 面巾轴线与设计 中轴线的位 置相重合或接近时，冉将倾斜纠正或纠 至稍微 向相反方 向倾斜一些 ，最后调正 使倾斜和位移都在容许范围内为止：沉 井位置发生扭转时 ，在沉井偏位的两角 “ 土 ， 另外两角填土 ， 借助于刃脚下不 相 等的土压力所形成的扭矩，在下沉过程 中逐步纠正其位置。因此， 沉井 的下沉不 是均衡下沉而是“ 摇摆” 下沉 的。 由于群井下沉过程中相互影响 ， 沉 井群还有 向中间位移的趋势 ，控 制不 当 极易造成沉偏位。由于土质情况的特殊 性 ， 一但偏位 ， 纠 i f 的难度较大。边 井两 端面所受土压 力差 较大 ， 下沉过程 中， 两 i 【 建设与施工】 l 浅谈淮 河入 海水道堤防 工程施工 质量控 制与管 理 一 、工程基本情况 淮河人海水道工程是扩大淮河 洪水出路，提高洪泽湖防洪标准， 确 保淮河下游地区 2 0 0 0万人 口、 3 0 0 0 万亩耕地安全的战略性水利工程。工 程西起洪泽湖东侧二河闸， 沿苏北灌 溉总渠北侧与总渠呈两河三堤 ， 东至 扁担港注入黄海， 全长 1 6 3 5 公里。 工 程主要建设 内容为河道开挖与堤 防 填筑、 枢纽工程建筑及渠北排灌处理 等， 总投资为 4 1 1 7 亿元 ， 其中河道堤 防工程投资 l 4 8 l 亿。 根据 淮河人海 水道工程项 目建议书 ，淮河人海水 道的任务是在近期淮河发生洪水时 ， 与人江水道 、 分淮入沂 、 苏北灌溉总 渠等工程联合排泄淮河洪水， 使洪泽 董爱民 湖的设计防洪标准提高到 1 0 0年一遇 ， 同时改善渠北地区的排涝条件和水环 境 ，使渠北地区排涝标准提高到 5年一 遇。 近期工程设计行洪流量为 2 2 7 0 立方 米 秒 。 二、 堤防等级及断面特性 淮河人海水道为 i 等工程，南堤保 护里下河地区 1 8 3 5万亩耕地 ， 确定为 1 边井极易向中间位移靠拢，故下沉时 必须有意识将边井 向外纠正。 针对上述 可能发生的问题 ，施工 中采取 了以下措施 ： ( 1 ) 沉井初沉， 拆除刃脚 、 垫层时， 对称进行， 并控制拆除的进度。 ( 2 ) 控制沉井间的高差不超过 l m， 减少沉井相互间的影响。 ( 3 ) 沉井群采取 中间高两边低的 三角形状下沉，抵抗沉井向中间位移 的趋 势。 ( 4 ) 边井采取偏沉法： 保持远离岸 坡的一端先沉，靠岸坡一端再下沉调 平下沉， 有意识地向外纠正。 五、 终沉、 刃脚扩大、 回填 在距终沉高程 2 m时，加强对下 沉的观察。 控制下沉速度， 调整井格内 的土面高度，使其尽量保持在同一平 面内 ， 保持沉井平稳就位。 预 留少量的 自沉量 ， 加强观测， 并做好记录， 特别 是沉降观测， 在连续 8 h内沉降量不大 于 l o m m， 即对刃脚进行扩大， 扩大刃 脚混凝土达到一定强度后进行了井内 回填。 回填前尽量排干积水，自排闸沉 井先回填 l m高细砂，再回填土至沉 井顶。回填砂采用 l t 机动翻斗车运输 入仓，砂回填密实采用和沉井砂垫层 同样 的方法振捣密 实 ，井 内土回填利 用开挖 的好土 ，用 自卸汽车运至沉井 边 ， 由挖 掘机按层分批挖甩 到沉井 内， 人工整平， 振动夯压实， 压实度满足设 计要求和规范规定。 井间混凝土回填前需严格将井间 积水和淤泥清除干净后方可进行浇 筑，相邻沉井间土体挖除换填微膨胀 混凝土后，再采用旋喷桩加固封闭其 上下游 。 六、沉井下沉施工质量控制及保 证措 施 沉井初期下沉时，将按分区、 依 次、 对称、 同步拆除刃脚四周填筑砖砌 胎膜和混凝土垫层 ， 并清除砖块 、 混凝 土块等杂物和施工材料。 挖土下沉时， 将分层、 均匀、 对称地出土， 确保沉井 平稳下沉。尤其在开始