沉井施工在工程中的应用.pdf

科技情报开发与经济 s c i t e c h i n f o r m a t i o n d e v e l o p m e n te c o n o m y 2 0 0 9 年第 1 9 卷第 2 4 期 文章编号： 1 0 0 5 6 0 3 3 ( 2 0 0 9 ) 2 4 0 1 8 o 一 0 2 1 问题的提出 沉 井施 互在 互程 中的 应用 田 瑛 ( 太原市政工程 总公 司， 山西太原 ， 0 3 0 0 0 2 ) 摘要 ： 针对施工环境 复杂、 地质情 况不好 的工地现状 ， 提 出了沉 井施 工法， 并 阐述 了 其施工方法及优 势。 关键词 ： 沉井施 工法 ； 施工环境 ； 地质情况 中图分类号 ： t u 7 5 3 6 4 文献标识码 ： a 近年来随着城市化进程的加快 ，旧路翻修的工程占据了市 政工程的一大部分， 2 0 0 9年我公司承建的太原市和平北路道路 改造工程就是一例。因本工程紧邻居民区， 相关方要求尽可能缩 短工期 ， 以减 j x l 周围居民的影响。 但本工程在 k 4 + 5 4 6 9 1 k 5 + 0 3 9段污水管埋深在 6 m一 6 8 5 m之间，施工过程中需要穿越 3趟现状 自来水 d 0 0 m m主管 线、 1 道退水渠( 渠底高程距现状地面高约 4 i 1 左右) 和 1 趟煤气 管道。工地现状管线情况为：道路中线以东 1 2 5 m处有 d n 8 0 0 mm污水管，以东 1 5m处有 d n t 0 0 mm雨水管，以东 1 7 n l 处有 】 0 0 0m m自来水 】 趟， 以东 1 8m处有d , 8 0 0m m中压煤气， 以 东 1 6 5 m 1 7 5 m处有 1 个通信 管 ，道路 中线西侧 7 i n 8 m有 d 6 0 0mm的供热管线 2趟，以西 1 5 m处有 上 ) 6 0 0m m雨水管 1 趟， 以西 1 6m 1 7 m处有 l 0 0 0m n l 自来水管 1 趟。地下旧管线 密集、 新铺的管线埋层较深 ， 按规范放坡开挖有一定难度。另外 ， 当地的地质情况也较复杂， 详情如下： 第一层为杂填土( q 啦 ) ： 杂色， 含有大量砖块 、 灰渣、 炉渣、 矿 渣、 建筑垃圾等， 上部含有少些腐殖质。稍湿， 结构松散。 第二层为低液限粉土( 粉 0 8m 6 0i i 1 之间土) ( q ) ： 黄褐 色、 灰褐色， 含云母、 煤屑、 氧化铝等， 湿、 中密， 摇震反应中等， 无 光泽反应， 干强度低， 韧性低。 第三层为中液限粉质黏土( 粉质黏土) ( q ) ： 黄褐色、 含煤 屑、 氧化铁铝等。软塑， 无摇震反应， 稍有光滑， 干强度中， 韧性较低。 从地质报告上反映 ，管道穿越 的土层 主要位于 中液限粉质黏 土和低液限粉土之间。 从现场部分 已开挖断面看 ， 均有少量地表水 渗透。 这样的状况， 大开挖需要的占地施工现场不好满足且容易塌 方， 朋沉井结合顶管施工的话却有一个较稳定的地下条件， 因而经 各方研究决定用沉井顶管施工。本工程顶管施工计划做 2 个工作 井、 5 个接收井。 工作井为 p l 一 3井、 p l 一 8 井， 净尺寸为 7 m x 4 h i ； 接 收井为p l l 井、 p l 井、 p 1 5井、 p l 一 7井、 p 1 1 1 井， 同时兼做支 线管顶管的工作井， 主要进行主线取出顶管机头和支线顶管施工。 p l 一 1 净尺寸为5 mx 4 n l ， p i - - 4井、 p 1 5井、 p 1 7净尺寸为 3 mx 4 m。 工作井分别向两边接收井顶进施_t。 p i 一 1 l 为现状井， 为了在此 处取出机头， 可紧贴现状井做 1 个 3 m x 3 m的沉井 ， 取出机头后连 通两井， 并进行防水处理。 顶管中途 4 座检查井及 7 座支线管检查 井 ( 为 p 1 1 1 ， p 1 一 l 一 2 ， p l 一 3 1 ， p l 4 1 ， p 1 5 1 p i 一 7 1 ， p 1 8 一 l 井) 采用直径为 2 n l 的钢筋混凝土管进行沉井施工。 2 沉 井施工 本t程顶管部分由专业施t队进行， 现着重解析沉井部分。 1 8 o 收稿 日期 ： 2 0 0 9 0 6 2 9 本工程工作井和接收井的结构均为矩形钢筋砼 ( c 2 5 ) 沉 井， 沉井上部( 高度1 5 m) 因无结构和受力要求可采用水泥砂 浆砌墙结构， 工作井和接收井的结构见图 1 。 2 1 沉井施 工程序如下 开挖浅基坑一砌刃脚砖垫座一支设井壁 内模板一绑扎钢 筋 、埋设穿墙钢管一支设井壁外模板一浇筑第一节沉井一养 护一拆除井筒模板一挖土下沉一制作第二节沉井一养护一挖土 下沉一浇筑底板垫层砼一绑扎钢筋一浇筑底板砼一养护一上部 砖砌井壁施工。 2 2 沉井制作 ( 1 ) 浅基坑开挖。先进行测量定位放线， 定出沉井中心线和 基坑轮廓线，使刃脚外侧面至基坑底边距离为 1 5 m 2 0n l ， 人 工开挖浅基坑深度 1 0 m。坑壁四周砌砖墙挡土， 坑底四周设排 水沟和集水井。 刃脚砖座范围经整平夯实后铺砂垫层( 2 0 c m厚) 和砼垫层( 1 0 c m) ， 为制作沉井作准备。 ( 2 ) 刃脚支设。沉井下部刃脚的支设采用砖垫座， 见图 1 。 图 1 沉井刃脚 支设 ( 3 ) 井壁模板采用组合式定型钢模支设。 ( 4 ) 钢筋绑扎。 钢筋集中加工， 分二期人工绑扎。 首期绑扎高 度为 3 n l ， 砼浇筑后再绑扎二期钢筋到顶。绑扎前先搭好内外脚 手平台， 在砼垫层及内外脚手架之连杆上， 准确测放出钢筋骨架 边线 ， 依据控制线绑扎钢筋， 在井壁分节制作处， 钢筋接头应错 开， 绑扎连接时不超过 2 5 ， 焊接连接时不超过 5 0 。 ( 5 ) 砼浇筑 。沉井砼采 用商品砼 ， 拌制坍落度控制在 8 c n l l o c m， 浇筑由起重机吊砼料斗至内脚手架平台， 人jt人模。砼人 模应注意对称布料并及时振捣 ， 使上 、 下层砼结合成一体， 振捣 器应插入下层砼 5 c m左右， 防止漏振 、 欠振及过振现象发生。施 工缝 采用凹型槽处理 ， 浇筑 面应 先凿 毛并洒水湿润后再浇筑 ， 浇 田 瑛沉井施工在 工程中的应用 本刊 e ma j l ： b j b s x i n f 0 n e t 实践与创新 筑砼后应注意及 时洒水 养护 ， 防止干裂 。 分节制作的沉井可在前一节沉井下沉至接近地面 0 5 m时 继续加高井简。每节沉井应一次连续浇筑完成， 沉井下节的砼强 度达到 7 0 后才允许浇筑上节砼。 ( 6 ) 沉井预制允许偏差。长、 宽： 0 5 ， 且不大于 1 0 0 mm。 对 角线： l ， 井壁厚度： 1 5 m m。 2 - 3 沉井下沉 ( i ) 下沉准备。沉井下沉前， 采用砂浆砌砖墙封堵井壁预留 洞口， 并在临土一侧用水泥砂浆抹面。同时在沉井的外部地面、 井壁顶部及井壁四面设置纵横十字中心控制线及水准基点。 ( 2 ) 垫层砼凿除。刃脚下垫层砼采用风镐凿除， 应分区、 对 称、 同步均匀进行， 以减少不均匀沉降。砼垫层凿除后， 刃脚下部 应立即用砂填实。 ( 3 ) 挖土下沉。初沉是沉井下沉过程中最关键的工序， 此时 沉井四壁无摩擦力， 下沉系数很大； 沉井又未入土， 重心高 ， 四壁 无土体约束导向， 开挖稍不均匀， 就可能倾斜、 移位 ， 因而要加强 监测控制。 本次施工采用人工挖土，先从在刃脚下沿砂堤与砂垫层全 面进行 ， 分层均 匀开挖 ， 每层 厚度 2 0 c m。砂 堤及砂 垫层一 经挖 除， 当土垅挡不住刃脚的挤压而破裂时， 沉井便在自重作用下破 土下沉， 下沉后再挖中间。削土时应沿刃脚方向全面、 均匀、 对称 地进行 ， 使沉井平衡下沉。 挖出的土方装入 2 m3 土斗中， 用 8 t 汽 车吊垂直运送至运土汽车上外运弃土。 当沉井沉到一定深度遇到地下水后 ，可使用潜水泵井内排 水 以便挖 土施工 。 ( 4 ) 沉井下沉测量监测要求。第一， 在凿除砼垫层前， 需要在 井外地面设置纵横十字控制桩 、 水准基点。下沉时， 在井壁上设 十字控制线， 并在四侧设水平点。中线按井壁等分求得并互相垂 直， 用于沉井垂直度与位移的监测。第二， 在沉井四角， 从刃脚踏 面算起， 画上相同的标尺， 标尺用于监测下沉量 ， 监测需带班 自 检结合测量 人员仪器检测 ， 以确保沉井平 稳下沉 。第 三 ， 沉井初 沉时 ， 每班至少作两次全面监测( 中线位移 、 垂直度 、 下沉量、 地 面沉陷量) ， 每开挖一层土均应作一次下沉量、 垂直度的测量。第 四， 正常下沉时 ， 视下沉速度每工班测 1次一 2次。接近设计标高 时， 每 2 h测量 1 次， 由专人做好记录。 第五， 发生倾斜严重、 快速 下沉等异常现象时， 及时通知值班队长 ， 指挥操作工人纠正， 使 允许偏差范围控制在允许范 围以内。在纠偏过程 中要 随时监 测。 第六，当沉井下沉到距离设计标高 0 i m时应停止挖土和抽水 ， 使其靠自重下沉至设计标高或接近设计标高 ，沉井下沉到设计 标高时应进行沉降现测 ， 在 8 h内下沉量不大于 1 0 mm时， 方可 封底 。 ( 5 ) 沉井下沉容许偏差。沉井下沉完毕后 ， 标高、 位移、 倾斜 度的允许偏差值如下： 刃脚平均高 1 0 0 m m； 刃脚底面高差两角 距 离 l i om， l i o 0时 ： 1 0i n ， 1 0 0m m；水平 位移 l o 0mm以 内 ； 垂直度 1 1 0 0以内 ； 刃脚平 面轴 线 1 0 0m m 以内。 ( 6 ) 沉井下沉过程中几种问题的纠正。 第一， 倾斜处理。 沉井 挖土下沉要均匀进行， 尽量避免倾斜的发生。发现问题应及时纠 偏 ， 纠偏过程中要加强监测 ， 严格控制倾斜度在 l 门0 0之内。第 二， 水平位移过大的处理。预防位移首先应避免沉井在倾斜情况 下下沉 ， 加强观测 ， 及时纠正倾斜。位移纠正措施一般是有意使 沉井向位移相反方向倾斜 ， 再沿倾斜方向下沉 ， 至刃脚中心与设 计中心位置吻合时， 再纠正倾斜。需要注意的是 ： 沉井倾斜调整 和位移纠偏 ， 必须在 沉井终沉标 高 1 0m之前完成 。 第三 ， 沉井突 沉的处理。沉井应该以正常速度下沉 ， 要防止由于挖土过快或地 质骤变、下雨井内积水过多等使下沉失控，产生突然过大的下 沉。发生突沉不仅井壁受力不均容易开裂破坏 ， 还可能会造成安 全事故。预防措施 ： 首先了解土层情况做到心中有数 ， 其次控制 挖土速度， 再有就是准备好备用水泵， 及时排除井内积水。一旦 发生突沉， 可立即在刃脚斜面回填砂土。第四， 沉井不沉或超沉 的处理。当沉井下沉不顺时要及时了解地质情况， 如地质无异常 情况可考虑在沉井上压载， 也可在沉井外用水冲刷， 减少井壁摩 阻力 。 为防止超沉，可以在沉井制作之前预先在底板下外侧注入 水泥浆 ， 其厚度为 3 m， 顶部标高在刃脚踏面标高以上 5 0 c m， 既 起到防止超沉作用 ， 又起到隔水封底作用。当沉井下沉有超过设 计标高的趋势时，需采用在刃脚下垫块石和刃脚斜面下回填沙 砾等措施以制止下沉。 ( 7 ) 沉井封底及底板 浇筑 。待沉井 到位稳定 后即可封底 ， 封 底前应排干井内积水、 清除浮泥。具体步骤如下 ： 回填砂土至底 板标高以下 3 0 c m并夯实整平；回填 1 5 c m厚碎石并夯实整平； 在井 中部安装 减压排水井 ； 浇注 1 5 e m厚 c 2 0砼垫层 ； 绑扎 底板 及底粱钢筋 ， 按规范要求采用双面搭接焊 ； 浇筑底板砼。砼坍落 度控制在 5 c m 8 c m， 先注入漏斗用吊车吊至井底 ， 徐徐打开漏 斗门使砼均匀分布， 插入式振捣密实后再用平板振捣器提浆、 初 平 ， 最后 瓦工 找平 、 收面 。 砼初凝后 ， 井 内灌水 2 0 c m深养护 ， 防止 收缩裂缝 。在 整个 过程 中， 应 保证减压排水 井 中的泵 正常工作 ， 以防止浮力破坏底板。 ( 8 ) 沉井顶部砖墙施工。沉井沉到位后 ， 上部井壁采用砖砌 筑 ， 高度为 1 5 i n左右 ， 砖墙砌筑后， 可回填井四周的空坑， 并碾 压密实， 准备顶管。 目前本工程主要工作井沉井部分已经完工 ，和相邻管线的 施工状况相比明显有进度快、 占地面积小 、 不塌陷等优势， 为整 体施工进度的提高做出主要贡献。同时沉井为顶管提供了整体 的双 向受力墙， 以及干燥的施工环境 ， 省去了降水环节 ， 节省了 总体施工费用。 ( 责任编辑 ： 张红) 第一作者简介 ： 田瑛 ， 女 ， 1 9 7 6年 1月生 ， 1 9 9 8年毕业于 太原理工大学热能工程系， 工程师 ， 太原市政工程总公司， 山西 省太原市 ， 0 3 0 0 0 2 th e ap p l i c a t i o n o f op e n ca i s s o n co n s