钢筋混凝土沉井施工

1、钢筋混凝土沉井（不排水下沉） 施工钢筋混凝土沉井(不排水下沉)施工孙磊 张荣根江苏苏州第一建筑工程集团公司摘要通安泵房基础工程为钢筋砼内阶梯式沉井， 是苏州市水环境综合整治工程一一引水泵站工程之单项工程，本工程采用分节制作筒身、不排水下沉的施工方法。关键词分节制作 排水下沉 不排水下沉 下沉摩擦力 测量控制封底1、工程概况工程位于苏州市相城区通安镇街西村，南为金墅 取水站，西为太湖，北面为渔民新村，场地为农田， 古北角一部分为鱼池。本工程由上海市政工程设计研 究院苏州自来水公司给排水设计院设计。沉井的平面 尺寸为25.45 X 23.6m,刃脚底标高为 -8.10m，全高 12m 壁厚为：刃脚

2、部位 1.2m、V -4.90 -0.35 部 位1.0m、 -0.35 +3.90部位0.6m。砼沉井墙壁及 底板均采用C25号密实砼、抗渗标号S6,沉井底采用 水下封底用C15砼。1.1 土层分布情况江苏纺织工业设计院进行地基土层的勘探，地基 土层的分布：(1) 素填土：新近沉积土，软塑，高压缩性， fk=90(Kpa)工程性能较差，不能利用，厚度0.81.4m。(2) 淤泥：饱和，流塑，高压缩性，为局部薄层 的不良地质层，工程性能差，厚度 0.40.5m。(3) 粘土：可塑，饱和，中压缩性，fk=200(Kpa)， 工程性能良好，为理想的天然地基持力层，厚度2.104.20m。(4) 粉

3、质粘土夹粉土：可塑软塑，饱和，中压 缩性，fk=140(Kpa),工程性能一般，厚度1.63.80m。(5 )粉质粘土：软塑，饱和，中压缩性， fk=120(Kpa)，工程性能一般，厚度 0.702.0m。(6)淤泥质粉质粘土夹粉质粘土：饱和，流塑 软塑，中压缩性，fk=90(Kpa)，工程性能差，厚度1.90 3.90m。1.2水文地质条件拟建场地地下水位为黄海高程 0.731.58m,该水 位为上层滞水和潜水的混合水位，地表水与地下水有 密切关系，受降水及灌溉影响。本处地下水对砼无侵 蚀性。2、下沉方案的选择沉井下沉分为排水下沉和不排水下沉两种施工方法。排水下沉适用范围：渗水量不大(每平方

4、米W1立方米/分钟)的土；稳定的粘性土如粘土、粉质粘 土以及各种岩质土；渗水量很大而排水并不困难的 砂砾层。不排水下沉适用范围：严重的流砂地层； 渗水量大的砂砾层；地下水无法排除或大量排水 将影响附近生活、生产和建筑安全。本工程的实际情况是：沉井最终下沉量为11.7米, 由工程地质勘探报告知地质性能一般，地层有较严重 的流砂，沉井周围水资源较丰富，大量抽除地下水非 常困难，沉井周边取水方便，排污也很方便，主要是不污染周边的环境，降低工程造价，质量、安全也能 得到有效的保证，所以确定采用不排水下沉方法。3、沉井施工3.1沉井制作 本沉井制作总高度为12m根据设计要求及工程地 质条件分三次制作、一

5、次下沉，第一节制作高度为 5.2m，第二节制作高为3.6m，第三节制作3.2m。为减 少沉井四角的集中应力及沉井下沉的摩阻力，四角采 用圆角。模板施工要点：模板与已经浇筑好的混凝土接触 处垫50毫米宽泡沫塑料带，防止漏浆。第一节沉井筒 壁应按设计尺寸周边加大1015毫米，第二节相应缩 小一些。钢筋施工要点：在沉井墙板旁预先绑扎钢筋骨架 和网片，竖筋一次绑扎到位，水平钢筋分段绑扎，与 前一节井壁连接伸出的插筋采用电渣压力焊连接，接 头错开1/4，内外钢筋之间加设14钢筋铁码，1.5米 间距一个。钢筋应控制好垂直度和水平度。混凝土施工要点：采用泵送混凝土浇筑，将混凝土分成4段对称均匀分层浇筑，每层

6、控制的厚度为30厘米，一次连续浇筑完成，等到第一节混凝土强度达 到70%再浇筑第二节，在浇筑下一节混凝土前，先浇筑 一层减半石子的混凝土。在上下节水平缝处设钢板止 水带。制作质量验收结果(数据为最大的偏差)为下表所示:项目允许偏差(毫米)备注制 作 质量平 面 尺 寸长度、 宽度 1/200且不大 于100+25, -30L为沉井 的长度 或宽度；R为半径 b为对角 线长；对角线差b/100+30, -40井壁厚度 15+10, -53.2下沉系数验算本沉井采用三次制作一次下沉，第一节砼强度达 到设计强度的100%其余各节达到70%后，方可下沉 下沉系数验算：K=(Q-B)/(T+R)=(Q-

7、B)/ n D (H-2.5) f+R沉井下沉摩擦力计算简图式中：K下沉安全系数，一般应大于Q沉井自重及附加荷载(KN；B被井壁排开的水重(KN;T沉井与地基土间的摩擦力(KN;d沉井外径(m ；H沉井下沉高度(m)；R刃脚反力(KN ；f 井壁与地基土的摩擦系数(KN/ m2)K=(Q-B)/(T+R)=(Q- B)/T+L X (H-2.5) 15式中：Q=48000KNB=12000KN；R=10009KN；fO=15Kpa ；H=11.7 m ；衡简图1.15 ；X fO 1.L= n d=98mK=(48000-12000)/10009+98X (1 1.7- 2.5) X 15=1

8、.701.15经计算下沉系数较大，因此下沉冲泥时应统一协 调，隔墙、刃脚部位应严格控制取土，取土时遵循“先 锅底，后掏底梁、对称取土、均匀下沉”的原则，在 沉井偏差不大的情况下，向四周分层、对称、均匀取 土、刃脚部位必须保留2.0米左右的土堤。3.3沉井下沉工作原理用高压水泵将高压水流通过进水管分别送进沉井 内的高压水枪和吸泥机，利用高压水枪射出的高压水 流冲刷土层，使其形成一定稠度的泥浆汇流至集泥坑， 然后用吸泥机将泥浆吸出，从排泥管排出井外。下沉准备(1) 清除井内散落的混凝土、脚手管、木板等杂 物。(2) 井壁上的对拉螺栓应割掉，并作抗渗处理，刃脚部位的预插筋加装 PVC防护套管，以防钩

9、破潜水 服等。(3) 井内外均应设置钢梯，并加防护栏。设计好 下沉排泥管路，确保排泥畅通至指定排泥场地。(4) 沉井四角短边设立下沉标尺，用水准仪控制 沉井下沉量，用经纬仪控制沉井四角位移，及时调整， 保证其偏差在规范允许的范围内。垫架、排架的拆除沉井混凝土强度达到 100%后垫架方可拆除，刃脚 下的垫架的拆除应分区、分组、对称、同步进行。将 垫木底部的土挖去，利用人工或机械将垫木抽出，抽 出时应进行下沉观测，注意下沉是否均匀。下沉速率控制目的：通过控制井内取土，使沉井下沉速率保持 在一定的范围内，从而保证下沉偏差符合设计及规范 要求。（1）初沉阶段：即下沉深度2.0米内，为使沉井 形成稳定准

10、确的正常轨迹，此时应以慢为主，速率控 制在0.3米/天。（2）中沉阶段：即距设计标高2.0米前，速率可 加快，控制在0.5 0.8米/天范围内。（3）终沉阶段：即距设计标高2.0米时，此时应减慢下沉速度，控制在 0.2 0.3米/天，以纠偏为 主，做到有偏必纠，严格控制底梁、隔墙下取土，锅 底挖深应减小。沉井下沉离设计标高0.1米时应停止下沉施工，靠自重下沉至设计标高，下沉达到设计标高，经24小时沉降观测，沉降量不大于 10毫米后进 行封底施工。遇到问题的预防和处理措施在沉井下沉各阶段，应及时加强观测，若发生偏 移应立即采取措施予以纠正。（1）沉井倾斜：即沉井垂直度出现偏差、歪斜。 因此应加强

11、观测资料的校核和分析，在刃脚高的一侧 加强取土，低的一侧少取土或不取土，待正位后再均 匀分层取土下层。（2）沉井偏移：即沉井轴线产生位移现象。首先 加强测量资料的校核，然后控制沉井不再向偏移方向 倾斜，当几次倾斜纠正后即可恢复到正确位置。（3）沉井下沉过快：即沉井下沉速率超过挖土速 度，出现异常情况，则应控制底梁等处取土。及时将 下沉方法改为注水下沉，增加浮力。（4）沉井下沉过慢：沉井下沉至一定深度后，井 壁与土体摩阻力增加，可能导致下沉缓慢。此时可以 采用的方法是：在井壁四周压触变泥浆护壁、设置空 气幕降低井壁与土的摩阻力或在沉井顶部压铁块增加 自重。沉井纠正措施沉井倾斜是沉井下沉过程中必然

12、会出现的一种现 象，纠正自然也是必然的一种手段，一般均将倾斜度 控制在规范允许的范围内进行下沉，碰到突发情况则 有可能则有可能致使沉井倾斜超过允许范围内，如遇 到地下障碍物、地质分布严重不均等（这些现象在事 先的相关资料中均未反映而无法预知），一旦沉井发生 倾斜，均应采取措施进行纠正。（1）允许倾斜：倾斜程度在允许范围内，只需要 按所述调整取土方法即可解决。（2）超限倾斜：即倾斜程度超过规范允许范围， 则应立即采取措施进行沉井纠偏。1）沉井已倾斜，但倾斜不再快速扩大，则通过低的一侧停止取土，并在其外侧加强回土，而高的一侧 井内加强取土，甚至外侧要采用取土减阻方式以利于高的一侧沉井下沉，直至倾斜

13、度接近零时再进行正常 下沉。2）沉井已倾斜且倾斜仍快速扩大：这种状况往往 在遇突发情况时发生，其处理方法则分两步：首先向 井内快速增加注水，甚至将井内注满，以增加沉井浮 力而减少自重，使沉井停止下沉，然后再分析致斜原 因而采取相应措施。第一种情况是遇到障碍物，此时致使沉井一侧不 动，另一侧继续下沉而导致倾斜，采用的处理方法： 通过潜水员配合采用取土掏物的办法将障碍物排除， 然后逐步降水、井内取土的方式纠偏，恢复沉井下沉。 第二种情况是遇到不良地质，在实际地质情况与地质 报告严重不符，且地质分布又不均匀等条件下易于发 生沉井超限倾斜，采用的处理方法：先加额注水稳定 沉井。再通过调整井内取土、调整

14、井外回填来纠偏， 而且高的一侧取土时可以将刃脚掏空，以达到纠偏效 果，如果纠偏效果仍不明显，则可以采用一些加强措 施，如低的一侧进行压密注浆以加强地基承载力，或 高的一侧井上加载辅助下沉，或高的一侧井壁旁加注 空气幕减阻加强下沉等。主要设备主要设备包括：吸泥器（水力吸泥机或空气吸泥 机）、吸泥管、扬泥管、高压水管、离心式高压清水泵 和空气压缩机（空气吸泥）等。技术参数吸泥器内部高压水喷嘴处的有效水压与扬泥所需 的水压的比值平均约7.5。适宜的泥浆稠度：粘性土为 1.09 1.20吨/立方米。吸入泥浆所需的咼压水流量心 泥浆量。吸入的泥浆与和高压水混合以后的稀释泥浆， 在管内的流速不超过 23米

15、/小时，喷嘴处的高压水 流速一般约为30 50米/小时。吸泥机的射水管与高 压水喷嘴的截约为 410,吸泥管与喷嘴的截面比约 1520。水力吸泥机的有效作用约为高压水泵效率的 0.1 0.2倍。配备4套吸泥器。测量控制施工的测量控制包括沉井的位置标高控制、沉井 垂直度的控制和沉井下沉的控制。沉井的位置标高控制是在沉井外部地面及井壁顶 部设置纵横十字中心控制线和水准基点，用经纬仪和 水准仪进行控制。沉井垂直度的控制是在沉井外壁垂 直控制线，用两台经纬仪进行垂直偏差的观测，当垂 直偏差的角度达到arcsin（50/H）（H 为沉井高度，单位 毫米）时或四面标高不一致时，应立即进行校正。沉井 下沉的

16、控制是在沉井外壁的四周弹出水平线或在外壁 上用白铅油画出标尺，用水准仪进行沉降观测。测量 控制如下图。测量控制要求：沉井下沉中应加强位置、垂直度和沉降量的观测，每班至少测量两次，接近设计标高 时应加强观测，每2小时观测一次，目的是防止超沉。 测量记录有专人负责，如出现倾斜、位移或扭转，应 及时通知现场技术负责人，采取科学有效的措施，使 偏差控制在允许的范围内。di1-1测量控制示意图1 中心线控制点 2 下沉控制点3 沉井4 夕卜 壁下沉标尺5 沉降观测点制作质量验收结果（数据为最大的偏差）为下表所示:项目允许偏差（毫米）备注下沉 后 质量刃脚平均标咼 100+35, -40H为下沉 总深度；

17、 L为最 咼与最 低两角 间距 离。底面 中心位置 偏移H 10 米 10米L/100且不大 于300+50, -15L 10米100X沉井当沉井下沉到设计标高 0.1米时，应停止下沉施 工，靠自重下沉至设计标高，在 8小时内观测累计下 沉量不大于10毫米时，可以进行沉井圭寸底。首先将井 底浮泥清除干净，新老混凝土接触面用水冲刷干净， 并抛入碎石做垫层，采用提升导管法浇筑封底混凝土。 待水下混凝土达到规定强度后（养护 7天），才可以抽 水检查封底情况和检修补漏，然后进行底板混凝土的 施工。导管法浇筑封底混凝土如下图。fl二 ，:, JKQlirJ.w阳沁柑叮活.9 导管法浇筑封底混凝土示意图1 沉井2 封底混 凝土 3 导管4 水位5 施工通 道6 导管固定架 7 下料漏斗8 混凝土泵 车下料管4、安全保证措施施工中做到符合安全生产规定要求，确保设备完 好率大于95%人身安全无事故。各分项施工时，安