沉井施工技术方案.doc

沉井施工技术方案一.编制依据1 张家港复线船闸土建工程施工图设计2 张家港复线船闸土建工程合同及技术规范3. 水运工程测量规范JTJ203-20014. 水工建筑物地下开挖工程施工技术规范SDJ212-835. 水运工程混凝土质量控制标准JTJ270-986. 水运工程混凝土施工规范JTJ268967. 船闸工程质量检验评定标准JTJ288-93二.工程概况本船闸中心线与一线闸中心线相距75米，且导航墙呈八字型分布，至分隔堤部分，前沿线距一线闸河道中心线只有45米，不具备开挖条件。所以，在上下游导航墙及分隔堤部位采用沉井基础，上部砌筑胸墙。沉井施工在原土表开挖至2.8时进行。部位型号个数长宽（m）孔数底高程顶高程封底砼厚盖板厚胸墙形式上游辅导沉井A113.43*6.13-6.50.90.60.3浆砌块石与钢筋砼贴面沉井B115.948*14.543*6.13-6.50.90.60.3下游辅导沉井C214.43*8.13-8.550.90.60.3上游分隔堤沉井A12612.45*52-5.70.90.60.3钢筋砼悬臂板沉井B11不规则弧形段3-5.70.90.60.3注：上游辅导航墙沉井B为直角梯形型式，尺寸为下底*上底*高。本工程沉井工程量具体如下表：部位型号个数钢筋量（Kg）混凝土量（方）C25C20上游辅导沉井A117670193.756.28沉井B118785.52216.164.9下游辅导沉井C237216487.4157上游分隔堤沉井A126347682.43645.2995.8沉井B1119410.99210.9106.2三.施工平面布置沉井位置按设计要求布设，钢筋和模板在加工区加工成型后运至现场。搅拌站供应混凝土，混凝土罐车运送至现场。其他包括原材料、便道等都按要求摆设。四.施工总体方案沉井施工前，先用机械开挖至适当标高（2.8m），并整平开挖地面，再人工进行韧脚部位（2.0）土方开挖。由于原土表标高在4.0米左右，两边按1：1坡面均匀放坡。在坡面斜向设置一条1米左右的临时便道，便于一些 零星小材料的运送。在沉井四周留1.5m左右作为工作平台。而后进行下道工序施工。根据沉井总体高度6.59.45m的特点，上下游沉井均采用分段预制分段施沉工艺，以变截面处作为分段浇注分界线。采用分段施沉工艺，即对已预制部分先施沉到位，再进行上部分的预制工作，上部分预制完成后，再进行施沉，直至整个沉井施沉至设计标高。部位型号个数第一次预制高度第二次预制高度（到顶）底高程顶高程上游辅导沉井A13.0米4.4米-6.50.9沉井B13.0米4.4米-6.50.9下游辅导沉井C24.0米5.45米-8.550.9上游分隔堤沉井A1263.0米3.6米-5.70.9沉井B113.0米3.6米-5.70.9施工工艺流程图机械挖土至标高浇筑沉井沉井施沉沉井封底井内土方填筑浇筑沉井盖板场地平整砼墙身浇筑土方回填 图1 沉井施工工艺流程图五.主要项目施工方法1.沉井制作1.1基槽开挖先由测量组粗放出沉井的平面位置，用挖机开挖至适当标高（2.8m），整平开挖地面，然后由测量组测放沉井刃脚位置，并沿刃脚位置人工开挖基槽。后进行回填砂，浇注刃脚砼垫层，再回填砂垫层以上部分土体，人工夯实，沉井刃脚斜面支撑土，表面砂浆垫层。1.2沉井刃脚底部铺砂垫层，并浇C15素砼垫层为方便施工，根据以往施工经验，刃脚底部拟采用无垫木施工工艺，以解决以往垫木工艺施工中枕木用量大，抽取困难等缺点。1)砼垫层厚度式中：h砼垫层厚度G0下沉前沉井单位长度的重量(KN/m) G0=V*P/L。Rs砂垫层允许承载力（KPa），取中粗砂承载力250KPab刃脚踏面宽度设计0.15m，V为砼方量，P为砼密度，L为长度。G0=V*P/L=91.98*24/28.974=76.19按最不利沉井计算：则 取h=12cm开挖面为粉砂层时，砂垫层可取消。开挖面为粘土层或其他土层时,计算如下：砼垫层下铺一定厚度的砂垫层，砂垫层厚度：式中：hs砂垫层厚度P地基土的承载力（KPa），取180 KPa砂垫层压力扩散角度，取30（其余符号意义同前）则 取hs=20cm砂垫层底部宽度b=b+2h+2hstg=0.15+20.12+20.15tg30=0.563m取b=80cm见垫层简图如下： 图2 刃脚垫层图施工时，砂垫层予以夯实，砼垫层标号为C15，砼垫层宽度比砼刃脚踏面宽15cm，便于模板支立，内侧采用土模，在土体上抹约5cm厚砂浆，以免振捣时泥土进入砼内。1.3沉井群划分根据本工程的特点和现场具体情况，具体施工按以下原则进行： 共31个沉井，分三个部位，对沉井编号如下：从上游辅导航墙开始编号，至分隔堤沉井B，编号为1，2，329，下游辅导航墙2个沉井编号为30，31。由于沉井间间距只有伸缩缝宽度，所以，沉井的预制只能间隔进行，即先预制第1个沉井，再预制第3个沉井，以此类推。对预制好的沉井进行施沉。预制与施沉同时进行。待1，3，5号沉井施沉完成后，再进行2，4，6号沉井的预制与施沉。1.4内模支立沉井内模由散拼钢模组成，散拼钢模横拼，内侧加间隔为60cm2/根48的钢管作为竖带，再加每2根48间隔为90cm的钢管作横带。内模初步支好后用48钢管作斜撑和对撑，调整内模的平整度，垂直度。另外在内模里用48钢管架设满堂脚手架，作为浇筑砼用的施工平台。内模支设好后即涂刷脱模剂。1.5钢筋绑扎支设钢筋加工前，根据施工图进行钢筋图施工放样，计算工程实际所用的各类不同规格品种的钢筋需用量，到场的钢筋种类、钢号、直径等均符合施工图的规定，使用前按规定作机械性能试验。试验应分批进行，以同一炉号、同一截面的钢筋为一批，重量不大于60t。钢筋质量符合有关标准要求。试验合格后，将使用钢筋试验成果和加工生产出厂质保书复印件呈报监理工程师批准后进行场内加工，不合格钢筋清理出场。内模架设完毕，经三检合格后，可进行钢筋绑扎。绑扎用金属铁丝为2022号铁丝。现场接长采用搭焊或闪光对焊，先绑扎竖筋，再绑扎横筋。钢筋间的搭接符合规范要求，绑扎搭接为35d，单面搭接焊为10d。（d为钢筋直径）。受力钢筋搭接接头须错开，以保证同一截面钢筋接头数量不大于受力钢筋数量的50%。绑扎成形的钢筋的安装位置、间距及各部分规格尺寸均满足施工图纸的要求，允许偏差满足技术规范JTJ288-93的规定。钢筋网形成后，在钢筋上绑扎砼垫块，间距约为1.01.0m。1.6外模支设当沉井钢筋绑扎完毕，经三检及监理检查合格后即进行外模的支设。外模也由散拼钢模组成。钢模横拼，外侧用48的钢管加固，竖带为间距50cm的钢管，横带为每2根间距为80cm的钢管。外加木楞作斜撑。外模支设过程中，串16对拉螺杆，间距5090cm，埋放16钢筋对撑。待整片外模支设好后，调整外模竖直度，上紧对拉螺杆，顶紧钢筋对撑。然后在外侧加木楞作斜撑。图3 外钢模拼凑图（单位：mm）模板稳定性验算：根据上述模板的支设情况，验算如下：浇注混凝土所产生的最大侧压力为：F=0.22ct012*V1/2F新浇混凝土对模板的最大侧压力（KN/M2）c混凝土的重力密度t0新浇混凝土的初凝时间。一般取值t=200/（T+15）T混凝土温度V混凝土浇灌速度1外加剂影响修正系数，不掺外加剂时取1.0，掺具有缓凝作用的外加剂时取1.22混凝土坍落度修正系数，当坍落度小于30mm时取0.85；5090mm时取1.0；110150mm时取1.15；根据现场情况，取1=1.0，2=1.0，V=1.5m/h则F=0.22c（200/（T+15）12V1/2 =0.2225（200/（10+15）1.01.01.51/2 =53.89KN/M2间距5090cm16拉杆所承受的拉力为：P=FA F为混凝土的侧压力，A=ab。a，b为拉杆的间距。P=53.890.50.8=21.56KN小于16拉杆的容许拉力24.5KN。故该种模板支撑方式能满足施工要求。1.7沉井砼浇筑外模架设完毕后，在混凝土浇筑前，对用于浇筑的原材料，固定塑性混凝土成型的脚手架、台架、模板，将被隐蔽覆盖的钢筋、所有预埋件等进行系统的检查，确保上述各项内容符合浇筑的要求，并填报质量检查资料上报，待三检及监理工程师抽检合格后开始浇筑砼。在保证砼坍落度在69cm的同时，开始浇注。砼浇筑采用25t汽吊吊罐入仓的工艺，由汽吊将砼吊罐放到沉井顶部的施工平台上，再由人工将砼铲入吊筒料斗内。每层浇筑厚度为30cm，浇筑时确保对称浇筑。砼振捣采用插入式振动器，人工入仓。振动时快插慢拔，振动棒应插入到下层砼中5-10cm，并应在下层砼初凝前振动完其相应部位的上层砼，以使上下层砼紧密地连结。插入式振动器在每一振动的位置的振动时间一般为20-30秒，任何情况下也小于10秒。一般以砼不再有显著的下沉，不再出现大量气泡，砼表面均匀、平整，并已泛浆为准，振动器插入点间距离为30cm左右。1.8沉井砼养护混凝土浇筑完成后，等其充分硬化即进行养护，以保护浇筑成型后的混凝土不受日晒、冰冻、流水、污染或机械损伤的影响。砼浇筑完24小时以后，在混凝土强度达2.5Mpa以上时方可拆模。拆模时应防止砼表面及边角受到损伤。砼在相对湿度大于60%的潮湿环境中养护，养护采用覆盖湿润草袋或土工布，养护期间，应做好养护记录，包括每日浇水次数、气温等。养护时间不少于7天，当气温低于5时，覆盖保温养护。2.沉井下沉沉井在现场浇筑后，当强度达到75%后（可进行试块试压），达到要求即可开始下沉。根据本工程的实际情况，拟采用排水下沉和不排水下沉相结合的方法。考虑先统一采用排水法下沉，最后视具体情况采用排水或不排水下沉。2.1 下沉稳定性计算计算沉井的下沉稳定系数（按制高9.45m，下沉9.45m，且排水下沉进行计算） 2.1.1 计算沉井侧面摩阻力的下沉系数k1=Q/Rf。其中Q为沉井自重，按9.45m高计算，为Q=216.9*24=5205.6KNRf为井壁总摩阻力，按Rf=U（h+（H-h）/2）fc计算。U为沉井的外周长，即U=（14.43+8.1）*2=45.06H为沉井总高，h为刃脚高fc为单位面积的摩阻力，粉砂土经验值取18kpa， 故Rf=45.06*（0.6+(9.45-0.6）/2）18=4076KN，k1=5205.6/4076=1.281.152.1.2 计入侧面摩阻力、刃脚及隔墙下土体的支承反力时的下沉系数k2=Q/（Rf+R1+R2）,R1=U*(c+n/2)fu,R2=A1*fu其中R1为刃脚及隔墙下的土体的支承反力，R2为隔墙下土的承载力。C为刃脚踏面宽度，n为刃脚斜面水平投影宽度，A1为隔墙和底梁的总支撑面积。fu为土的极限承载力，查表（建筑施工计算手册表5-47）粉砂层地基土的极限承载力为300KN/ m2.因沉井刃脚斜面土在下沉时被掏空，不考虑斜面土的支撑力，刃脚踏面支撑力为R1=45.06*0.15*300=2027.7，R2=7.1*0.3*2*300=1278.0计算得k2=5205.6/（4076+2027.7+1278.0）=0.711.0从计算结果可知，k11.15，说明沉井能够下沉，k21，说明沉井停沉时能够稳定而不会发生超沉。2.2排水法下沉沉井下沉前，先用大锤、风镐等工具对称地将砼垫层打碎并清除干净，在沉井外侧部位涂刷沥青以减小侧面摩阻力。若遇地质变化，无法下沉，则采取加载等助沉措施，以利沉井下沉。采用人工挖土时，沉井内作业人员同步对称挖除土方。在井顶搭设平台及吊架将井内弃土用吊罐吊出，再用手推车将出土运至弃土处。挖至地下水位以下时，配以污水泵不停抽水，使井内保持无水状态以利人工挖土。人工挖土应先从中间向四周挖，形成锅底，然后根据沉井下沉情况，对称地向四周挖土直至刃脚底。井内挖土应有计划地分层、均匀对称地进行，每层挖深不宜大于0.5m，井格间土面高差不应超过1.0m。2.3不排水法下沉正常情况下仍采用排水下沉，如需则采用不排水下沉，具体如下：利用距井底3m的变截面小牛腿搭设工作平台，泥浆泵用葫芦挂在工作平台作业面，在泥浆泵吸泥口下方设置一根长约1.5m的硬管，增加泥浆泵的吸程，水枪枪口采用高压枪头直接进行冲沉，工作人员直接在工作平台上作业，其他机械设备及工序同排水下沉。 沉井下沉施工工艺图2.4沉井偏位计算沉井下沉施工，要不断地纠正偏斜，将沉井沉到设计标高。在下沉过程中，不产生偏差几乎是不可能的，但将偏差控制在规范允许范围之内，甚至更小一些，则是完全可能的。这就要求在下沉施工中，做到勤测勤纠，精心施工。2.4.1沉井下沉中的防偏、纠偏措施a.沉井位移控制：沉井施沉前在纵横两井边一定距离拉上标线，打上木桩。在沉井下沉过程中，以此两条线来观察沉井的位移和扭转。b.沉井垂直度控制：在井内每边设条垂直轴线挂上吊线锤，挖土时，随时观测垂直度，当吊线锤偏离墨线达5cm时开始进行纠正。c.沉井下沉速度控制：在沉井外壁两侧用墨线标出四条垂线，再用红线在垂线上画出标尺，用水准仪来观测下沉深度和速度。纠正偏斜时，可在刃脚较高一侧除土，在刃脚较低的一侧加撑支垫，纠正位移时，可先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜，然后沿倾斜的方向下沉，直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时，再将倾斜纠正或纠至相反方向倾斜一些，最后调整至使倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。2.4.2偏位计算在不受水流或其他障碍物影响的地方，可按沉井的中轴线方向设置固定标桩，用经纬仪及钢尺直接量测沉井中轴线位置，如图811所示。 沉井的高程测量，如图812所示。水准尺(后视尺)设在地面不受沉井下沉影响的地方，或在固定的建筑物上。 测量刃脚标高时，水准仪后视读数为ho，沉井各标尺上的读数为hi，则沉井四角的刃脚标高Hi为；沉井四角