给水排水工程施工3课件

目录第四章水工程构筑物施工第一节现浇钢筋混凝土水池施工第二节装配式预应力钢筋混凝土水池施工第三节沉井施工第四节地下水取水构筑物-管井施工第五节江河取水构筑物浮运沉箱法施工第4.1节现浇钢筋混凝土水池施工水构筑物经常贮存水体埋于地下或半地下，一般承受较大水压和土压，因此，除须满足结构强度外，应保证它的防水性能，以及在长期正常使用条件下具有良好的水密性、耐蚀性、抗冻性等耐久性能。一、提高水池混凝土防水性的措施（一）外加剂防水混凝土（二）普通防水混凝土混凝土为非均质性材料，内部有许多大小不等以及彼此联通的孔隙。普通防水混凝土是一种富砂浆混凝土，用一定数量和质量的砂浆在粗骨料周围形成一定浓度的良好的砂浆包裹层。

(1)水灰比当水灰比大于0.6时，抗渗和抗冻性将明显下降。一般以0.5～0.6较为适宜.

(2)水泥用量。水灰比选定后，水泥用量是直接影响混凝土中水泥砂浆数量和质量的关键。一般防水混凝土水泥用量以不小于320ks／m3为宜，水泥强度等级也不宜低于42.5。

(3)砂率。防水混凝土的砂率以35％-40％为宜。

(4)灰砂比。灰砂比表示水泥砂浆的浓度，水泥包裹砂粒的情况，是衡量填充石子空隙的水泥砂浆质量的指标。灰砂比大小与抗渗性直接有关，根据经验，灰砂比应在1：2～1：2．5的范围为宜。

(5)坍落度。在选定水灰比和砂率后，应控制坍落度。一般防水混凝土的坍落度以3-5cm为宜。泵送混凝土施工时坍落度为8—18cm.1.调整和控制配合比、提高防水混凝土的密实度和抗渗性二、钢筋混凝土构筑物的整体浇筑

对于面积较小、深度较浅的构筑物，可将池底和池壁一次浇筑完毕。面积较大而又深的水池和泵房地坑，应将底板和池壁分开浇筑。1底板浇注：大面积应分块、间隔浇注，块间设伸缩缝,宽约1.5~2cm。混凝土板用平板式或插入式振动器振固。平板式振动器的有效振动深度为20cm.大于此振动深度的底板，采用插入式振动器振捣。池壁浇筑：浇注应连续，以免设施工缝池壁应分层浇注，相邻两层时间间隔<初凝时间二、钢筋混凝土构筑物的整体浇筑

对于面积较小、深度较浅的构筑物，可将池底和池壁一次浇筑完毕。面积较大而又深的水池和泵房地坑，应将底板和池壁分开浇筑。1底板浇注：混凝土拌合物的运输，可采用垂直和水平多种方案，混凝土泵车，塔式起重机、桅杆起重机等。1、混凝土底板浇筑

底板分平底和锥底两种。锥底从中央向四周浇筑。为控制高程，应设高程桩，混凝土表面与标桩顶取平。为防止大面积时混凝土硬化的干缩现象，进行分块浇筑。三、构筑物严密性试验渗水检验：通过满水试验，检查构筑物渗漏量和表面渗漏严密性检验：消化池进行闭气试验。1、满水试验方法1)试验条件及工作准备

①池体的混凝土或砖石砌体的砂浆已达到设计强度；②现浇钢筋混凝土水池的防水层、防腐层施工以前及回填土以前；③装配式混凝土水池在施加预应力以后，保护层喷涂以前；④砖砌水池在防水层施工以后，石砌水池在勾缝以后。

2）充水：分三次充水，每次1/3,速度<2m/d,间隔24h,对大型水池，先检查底板施工缝，再继续冲水。

3)水位检测：冲水时可用水位标尺测定。充水至设计水深进行渗水量测定时，应采用水位测针测定水位。水位测针精度1/10mm,间隔24h

4）蒸发量测定:无盖水池时测蒸发量。测定设备可采用直径约50cm,高约30cm的敞口钢板水箱，并设有水位测针。5）水池的渗水量测定：<2L/m2浸湿面积.24h2、闭气试验消化池：在泥区进行满水试验，沼气区进行闭气试验。闭气实验是观察24h前后的池内压力降，规定，消化池24h压力降不得大于0.2被实验压力。一般试验压力是工作压力的1.5倍。1、试验主要仪器、设备压力计、温度计、大气压力计和空气压缩机。2、测读气压将池内气压升至试验压力并稳定，即为初读数，间隔24h，测读末读数。同时，测读池内气温和大气压力。一、壁板的构造与制作池壁板的结构形式一般有两种：两壁板间有搭接钢筋和两壁板之间无搭接钢筋。缠绕预应力钢丝时，须在池壁外侧留设锚固柱、锚固肋、或锚固槽，安装锚固夹具，固定预应力钢丝。二、装配式水池构件吊装

1、吊装方案：应结合水池结构、直径与构件的最大重量确定采用的吊装机械、吊装方法、吊装次序等。2、构件吊装校正后用水泥砂浆连接或预埋件焊接。采用焊接可提高结构的整体性及抗震性，而且不需设临时支撑。3、吊装前，在底板槽口外侧弧形尺宽度的距离弹墨线。吊装时，弧线尺寸外边贴墨线，内侧贴池底。

壁板的接缝施工应符合下列规定

一、壁板接缝的内模宜一次安装到顶；外模应分段随浇随支。分段支模高度不宜超过1.5m；二、浇筑前，接缝的壁板表面应洒水保持湿润，模内应洁净；三、接缝的混凝土强度应符合设计规定，当设计无规定时，应比壁板混凝土强度提高一级；四、浇筑时间应根据气温和混凝土温度选在壁板间缝宽较大时进行；五、混凝土如有离析现象，应进行二次拌合；六、混凝土分层浇筑厚度不宜超过250mm，并应采用机械振捣，配合人工捣固。三、壁板环向预加应力当壁板接缝浇筑的混凝土强度达到设计强度70%后开始。钢筋采用普通钢筋或高强钢筋（碳索钢筋）。普通钢筋在张拉前作冷拉处理。冷拉采用双控:用冷拉应力控制钢筋不均匀的张拉应力误差；用钢筋伸长率控制钢筋脆性。一般冷拉控制应力520~530MPa，延伸率为3.2~3.6%，不超过5%，不小于2%。预应力钢筋张拉方法：电热张拉法（不连续配筋）和绕丝张拉法（连续配筋）（一）电热法张拉（不连续张拉）电张拉原理：将钢筋通电，使温度升高，长度廷伸到一定程度，将两端固定。当撤去电源，钢筋冷却后，便产生了温度应力。照此方法可进行2～4次。1、预应力钢筋构造一般采用不连续钢筋，即将钢筋一根一根地在池壁上张拉，每根之间靠锚具连接。为了减少相邻钢筋锚具松动影响，采用上下两圈赶紧锚具相错排列。连接锚具具有螺丝杆、墩粗头、帮条端及其他类锚具。钢筋下料及加热温度计算钢筋下料按下式计算：

式中S—水池周长，m；

D—水池内径，m；h—池壁壁厚，m；d—钢筋直径，m；每周安置钢筋根数n，则每段钢筋长度为：Si=S/n-锚具夹头长度+钢筋焊接烧失量。钢筋加热温度T为：

式中Δl—钢筋实际伸长值，m；

α—钢筋线膨胀系数，1.2×10-5（℃-1

）；l—钢筋长度，m；T0—大气温度，（℃。Si=S/n-锚具夹头长度+钢筋焊接烧失量。电热张拉法1、张拉顺序采用如图情况。2、相邻两排的锚固位置应错开，并在锚固槽（柱）相交处的钢筋做绝缘处理，电热温度不应超过350摄氏度。3、可采用整圈、分段一次张拉，也可采用整圈、分段一次张拉。4、张拉时采用导线夹具。5、通电后，采用预热、张拉、在预热、再张拉的带电张拉操作。6、在整圈、分段一次张拉钢筋时，控制每圈钢筋同速张拉。在通电均匀，但钢筋表面温度散失各向不同，造成每圈各段钢筋的锚固夹具螺丝拧动是受力将不均匀。7、为控制呆断电前不致因急速降温而立即建立应力，出现池壁摩阻的现象，因继续通电2~3min，并检测钢筋位置。调整准确。（二）绕丝张拉1、绕丝机在池壁转动，由于连续的钢丝缠绕，使池壁混凝土结构向内产生压力而形成预应力。缠丝钢筋：直径为3～5mm，缠丝机行走速度约为23.5m/min，回转小车行走速度约为31.6m/min，张拉应力可达150～200N/mm2。绕丝机工作：可由上向下或相反方向绕圈。池壁两端不能用绕丝机缠绕的部位，应在顶端或底端使钢丝加密或改用电热法张拉。四、喷枪水泥砂浆保护层为防止预应力钢筋腐蚀，设置喷枪水泥砂浆保护层。①喷射水泥砂浆保护层，应在水池满水试验后施工(以便于直观检查壁板及板缝有无渗漏，也方便处理)，而且必须在水池满水状况下施工。②喷浆前必须对池外壁油、污进行清理、检验。③枪喷水泥砂浆应符合下列规定：

一、砂子粒经不得大于5mm；细度模量应为2.3~3.7，最优含水率应经试验确定，宜为1.5％~5.0%；二、水泥砂浆的配合比应符合设计要来，经试验确定，当无条件试验时，其灰砂比宜为1：2~1：3；水灰比宜为0.25~0.35选用。④喷浆机罐内压力宜为0.5MPa，供水压力应相适应。输料管长度不宜小于10m；管径不宜小于25mm；⑤喷浆应沿池壁的圆周方向自池身上端开始；喷口至受喷面的距离应以回弹物较少，喷层密实确定；⑥喷枪应与喷射面保持垂直，当受障碍物影响时，其入射角不应大于15°；⑦喷浆时应连环旋射，出浆量应稳定和连续，不得滞射或扫射，并保持层厚均匀密实；⑧喷浆宜在气温高于15℃时进行，当有大风、冰冻、降雨或当日最低气温低于0℃时，不得进行喷射作业;⑨喷射水泥砂浆保护层凝结后，应加遮盖、保持湿润不应小于14d。⑩在进行下一工序前，应对水泥砂浆保护层外观和粘结情况进行检查，当有空鼓现象时应作处理。井筒形式：为保证沉井结构的强度、刚度和稳定性，井筒多为钢筋混凝土结构，常用横断面为圆形或矩形。纵断面形式多为阶梯型，井筒内壁和底板相接处有环形凹口，下部为刃脚。刃脚应采用型钢加固。一、沉井施工方法（一）井筒制作井筒制作一般分一次制作和分段制作。1、基坑及坑底处理a浅基处理。当原地基承载力较大时，可进行浅基处理，即在与刃脚底面接触的基础范围内，进行原土夯实，垫砂层、砂石垫层、灰土垫层，处理，垫层厚度一般为30~50cm，然后在垫层上浇筑混凝土井筒。b垫木法。当坑底承载力较弱，应在人工垫层设置垫木，增大受压面积。垫木面积F垫木应等距设置，并严格找平。c刃脚斜土模法。将井筒重量由刃脚底面和在刃脚斜面传递给坑底或土台，接触面摸2cm后1：3水泥砂浆，增大承压强度。2、井筒混凝土浇筑a井筒混凝土的浇筑一般采用分段浇筑、分段下沉、不断接高的方法。分段浇筑对地基承载力要求不高，施工操作方便，但工序多，工期长，在下沉过程中浇制和接高井筒，会使井筒因沉降不均而易倾斜。b分段浇筑，一次下沉。可缩短工期。沉井地面以上的重量大，对地基承载力要求较高，接高时易产生倾斜。c一次浇筑，一次下沉。d井筒制作施工方案确定后，具体支撑和浇筑与一般混凝土构筑物相同，混凝土强度等级不低于C30。沿井壁四周均匀对称浇筑井筒混凝土，避免高差悬殊、压力不均匀。（二）井筒下沉井筒混凝土强度达到设计强度70%以上时可开始井筒下沉。1、沉井下沉计算沉井下沉时，必须克服井壁与土间的摩擦力和地层对刃脚的反力。两种方法计算：一种是摩擦力随土的深度而增加，且在深5m时，达到最大值5m以外保持常值；另一种是摩擦力随土深面增加，在刃脚台阶处达到最大值，其余即为常值。后一种较为符合实际。2、沉井下沉方式（1）排水下沉a是在并筒下沉和封底过程中，采用井内开设排水明沟用水泵将地下水排除或采用人工降低地下水位的方法。排水下沉应用于弱透水层，面且现场具有排水出路。2、沉井下沉方式（1）排水下沉b开挖方式可采用机械开挖结合人工开挖及人工开挖。（2）不排水下沉不排水下沉是在水中挖土。当排水有困难或在地下水位较高的粉质沙土、细砂层采用排水下沉会产生严重流砂地区沉井、或必须防止沉井周围地面和建筑物沉陷比应采用不排水下沉的施工方法。为了避免流砂现象和防止井筒附近地面沉陷，井中水位应与原地下水位相同，有时还可向井内注水使井内水位稍高于地下水位。不排水下沉法土方也由抓铲挖出，当铲斗将井的中央部分挖成锅底形状后，井壁四周的土涌向中心，井筒就会下沉。如井壁四周的土不易下滑时，可用高压水抢进行冲射，水枪沿井壁布置，冲动刃脚部分的土。有时也可由潜水员印助挖土。（三）井筒封底用沉井被施工的构筑物，必须做好封底工作，以保证不渗、不漏，以利运行。沉井底板的结构如图所示。(a)型结构用于无地下水的地基上；(b)型用于水下浇筑混凝土；(c)型是明沟排水下沉的底板结构。二、质量检查与控制井筒下沉过程中，由于水文地质资料不全，下沉控制不严格等原因，可能发生井筒倾斜、井筒裂缝、下沉过快或不下沉等情况，对比应及时采取措施加以校正。

1、土体破坏沉井下沉过程中，可能产生破坏土的棱体。因此，在土的破坏棱体范围内有已建构筑物时，应采取措施，保证构筑物安全，并对构筑物进行沉降观察。二、质量检查与控制2、井筒倾斜校对A、挖土校正法：在下沉较慢的一边多挖土，下沉快的一边的刃脚处将土夯实或做人工垫层，使井筒恢复垂直。B、井筒外壁挖填校正法：在井筒外壁一边开挖土方，相对一边回填土方。3、下沉过程中障碍物处理孤石、其他障碍物：孤石用刨挖法、风镐凿碎、坚硬孤石用炸药消除。4、井筒裂缝的预防及其补救措施井筒裂缝：原因：井筒四周土压力不均匀而造成的。

措施：a、保证必要的井筒设计强度；b、使井筒达到规定强度下沉；c、在井筒内安设支撑d、已经发生裂缝：必须在井筒外挖土，减少土压力。同时用水泥砂浆、环氧树脂或其他补强材料涂抹裂缝进行补救。5、井筒不沉或突沉

（1）井筒下沉速度过快：原因：井筒外壁与土之间的摩擦力减小、土的耐压强度较小

措施：a、在井筒外部将土夯实，增加土与井壁之间的摩擦力；b、在沉到将近设计标高时，保持刃脚处的土方不挖；c、下沉到设计标高时，立即封底。d、在刃脚处修筑单独式混凝土支墩或圈梁。

（2）突沉现象:突沉是指一次快速下沉很大的深度。原因：a、在弱土层内；b、锅底开挖太深

（3）井筒不沉：主要原因：

a、刃脚下部遇有障碍；b、是下沉摩擦阻力过大措施：高压水枪

5、井筒不沉或突沉

（4）井筒难以下沉：第4.4节地下取水构筑物-管井施工

管井:垂直安装在地下的取水构筑物管井直径一般在50～1000mm，深度一般在200米以内，通常由井室、井壁管、过滤器、沉淀管组成。

井室：用以安装各种设备，采光、采暖、通风，防水；

井壁管：加固井壁，隔离水质不良或水头较低的含水层；

过滤器：集水，保持填砾与含水层的稳定，防止漏砂及堵塞；

沉淀管：沉淀进入管井的砂粒（2-10m）粘土封闭管井一般施工步骤钻凿井孔管井验收冲孔换浆物探测井井管安装围填砾料抽水试验洗井施工准备

一、管井的施工方法浅井:采用人力钻孔；深井：机械钻孔。施工程序：施工准备、钻孔、安装井管、填砾、洗井、抽水试验。1、施工前的准备工作查清钻井场地及附近地下与地上障碍物的确切位置，避开或采取适当保护措施。做好水、电、路、通讯四通，设备要求范围平整场地。确定施工方法和机具、准备黏土、砾石和管材、在使用前运至现场。开钻前，安装好钻具，检查各项安全设施。2、护壁与冲洗

（1）泥浆护壁作业泥浆护壁：由黏土、水组成的胶体混合物

作用：固壁、携砂、冷却和润滑、冲洗介质要求：成井后必须尽快洗井，以防含水被泥壁封死（2）套管护壁作业套管护壁：无缝钢管做套管要求：井孔应垂直并呈圆形套管护壁作业具有无需水源、护壁效果好、保证含水层透水性，可以分层抽水等优点，但是需用大量的套管，技术要求高，下降拔起困难，费用较高。

（3）清水水压护壁作业清水水压护壁：钻进是近年来在总结套管护壁和泥浆护壁的基础上发展起来的一种方法。清水在井孔中相当于一种液体支撑，其静压力除平衡土压力及地下水压力外，还给井壁一种向外的作用力，此力有助于孔壁稳定。适用：结构稳定的黏性土及非大量露水的松散地层，且具有充足水源的凿井施工

特点：此法施工简单，钻井和洗井效率高，成本高，但护壁效果不长久。3、凿井机械与钻进（1）冲击钻进原理：靠冲击钻头直接冲碎岩石形成井孔。主要有绳索式冲击钻机和钻杆式冲击钻机。3、凿井机械与钻进（2）回转钻进原理：依靠钻机旋转，同时使钻具有在地层上具有相当压力，而使钻具慢慢切碎岩层，形成井孔。其优点是钻进速度快、机械化程度高，并适用于坚硬的岩层钻进；缺点是设备比较复杂。3、凿井机械与钻进（2）回转钻进（3）锅锥钻进锅锥是人力与动力相配合的一种半机械回转式钻机。这种钻机制作与修理都较容易，取材方便；耗费动力小，操作简单，容易掌握；开孔口径大，安装砾石水泥管、砖管、陶土管等井管方便，钻进成本较低。（四）井管的安装1、井管安装前的准备工作（1）井管安装之前，先用试孔器时空，检查井孔尺寸，及垂直度。（2）有全部井管重量及承拉能力确定井管安装方法。（3）检查井管有无缺陷。（4）按岩层柱状图及井的结构图中井管次序排列井管，并编号。（5）显现沉淀管，并设置找中器。（6）将井底稠泥掏出，将井孔泥浆适当换稀。（7）安装井管。2、下管（1）直接吊下。（2）浮板或托盘下管。3、填砾石与井管外封闭（1）扩大滤水能力，防止隔水层或含水层塌陷（2）直接投入或成品下入。（3）回填高度，要使含水层通连，增加出水量。（4）填好后，粘土封闭井管。做好取水层与有害水层的隔离（五）洗井、抽水试验与验收

1洗井目的：a、清除在钻进过程中孔内岩屑和泥浆b、排出滤水管周围含水层中的细颗粒，疏通含水层，以增大滤水管周围