沉井施工工艺工法

沉井施工工艺工法1介绍1.1工艺工法概况沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺。沉井类型诸多，按材料分，有混凝土、钢筋混凝土、砖石等，但应用最多的还是钢筋混凝土沉井。按平面形状分，有圆形、方形、矩形、多边形、多孔形等，重要取决于其用途。由于圆形沉井受力性能好、易于控制下沉，应用最多。沉井的剖面，有圆筒形、锥形、阶梯形等。沉井施工有下列几个方式：一次制作、一次下沉；分节制作、一次下沉；分节制作、分节下沉（制作与下沉交替进行）。如沉井过高，下沉时易倾斜，宜分节制作、分节下沉。沉井分节制作的高度，应确保其稳定性并能使其顺利下沉。采用分节制作、一次下沉时，制作高度不适宜不不大于沉井短边或直径，总高度超出12m时，需有可靠的计算根据和采用确保稳定的方法。沉井的下沉工艺重要有排水下沉和不排水下沉两种。本工艺针对圆形沉井分节制作一次下沉、不排水下沉法进行叙述。1.2工艺原理不排水下沉法即保持井内水位比地下水位高出1.0m以上，启动高压水泵，潜水员下潜到水底，手持高压水枪对井底土、砂进行冲扫，使土、砂和水搅和成一定浓度的浆液后，启动吸泥机，吸排出井外至泥浆中转池。当潜水在一定范畴内冲吸到规定深度时，再移动冲枪和吸泥管。吸泥管的升降多少由潜水员告知浮排上操作人员，启动升降葫芦，调节吸泥管的深度，移至下一工作面，循环作业。2工艺工法特点沉井施工工艺的优点是可在场地狭窄的状况下施工较深的地下工程，且对周边环境影响较小，可在地质、水文复杂地区施工，施工不需复杂的机具设备，与大开挖相比，可减少挖、运、回填的土方量，减少深基坑的支护施工和高空作业的危险程度；缺点是施工工序较多，技术规定高，质量控制难。3合用范畴沉井工艺普通合用于工业建筑的深坑、设备基础、水泵房、桥墩、顶管的工作井、深地下室、取水口等工程施工。4重要引用原则《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202）、《基坑工程设计规程》、《建筑施工手册》。5沉井施工办法沉井施工普通先在地面或基坑内制作开口的钢筋混凝土井身，待其达成规定强度后，采用高压水枪配合吸泥机进行取土，沉井井身借其自重或在其它方法协助下克服与土壁间的摩阻力和刃脚反力，不停下沉，直至设计标高就位，然后进行封底。6工艺流程及操作要点6.1沉井施工工艺流程（见图1）平整场地平整场地测量放样基抗开挖沉井刃脚、底梁下垫层施工沉井下沉段分节制作养护及砖封堵口不排水下沉沉井下沉到位沉井接高沉井封底及底板沉井基底压密注浆监理单位复核承认定出中心轴线、基坑范畴、做好中心轴线引桩保护堰施工需测量校核监理对水平垂直度及标高复核承认沉井隔墙及顶板上部构造施工结束装图1沉井施工工艺流程图6.2操作要点6.2.1沉井砂垫层及刃脚1放样定位、开挖基坑1）根据设计图纸上沉井坐标，定出沉井中心桩位和纵横轴线控制桩。2）基坑开挖①考虑到坑内排水，沿基坑四周开挖盲沟，并设立集水井，总共4口，方便能及时排除坑内积水，确保砂垫层的稳定。②土方开挖采用挖掘机施工，人工配合进行边坡修整和基底土修整。2砂垫层施工1）按照规定采用全断面开挖，开挖后及时分层回填，井壁刃脚处砂垫层与底梁处砂垫层标高不等，回填时须合理布置并安排各工序施工。2）砂垫层施工采用中粗砂、分段分层振实，规定密实度达成95％以上。现场砂垫层密实度可用土工法普查，即用长196cm，ф16mm圆钢，在距砂面约50cm的垂直高度上自由下落，钢钎头部沉入砂面层深度≤7cm者为合格。3刃脚胎膜砌筑刃脚斜坡段采用砖砌胎膜，采用M5水泥砂浆进行砌筑，砌筑时规定接缝严密，竖向不能有通缝现象。具体见图2。图2刃脚砖模砌筑图4素混凝土制作素砼垫层宽度为刃脚踏面宽度两边各增加20cm，素砼垫层厚20cm，垫层砼标号为C20，根据有关规范规定立模、振捣、养护，素砼地坪标高必须精确，由测量找平、复测，相对高差值不不不大于±3mm。6.2.21沉井制作分下沉和接高两节进行施工，下沉段重要涉及底梁、刃脚和墙身接高段重要是墙身段，待下沉段下沉稳定后进行接高，然后封底及底板施工。2沉井采用木模板，竖向采用方木加固，横向采用钢管加固，横向间距为500mm，竖向间距为500mm，互相用扣件扣牢。3浇注混凝土采用Ø70振动棒，钢筋间距过密处配备部分Ø50的振动棒，振动间距不不不大于500mm，并辅以附着式振动棒振捣。4混凝土下料时规定沿井壁周边均匀进行，不得在某一处的井壁内集中下料，分层平铺厚度控制在30cm左右。5砼浇筑时浇筑的自由高度不应不不大于2m，如超出2m应加串筒浇筑。砼浇筑时应对称平衡进行，，振捣时避免漏振和过振现象，以确保砼的质量。6在沉井上、下节井壁间设立施工缝，施工缝表面砼凿除松散部分，并用水冲清，充足湿润，更不得有积水，在井壁设立施工缝进行凿毛冲洗干净，使骨料外露。用同标号水泥浆接浆，厚10-15mm。在施工缝处设热镀锌止钢板，止水片用300×1.5mm图3井壁水平施工缝6.2.3沉井采用不排水下沉法，水力机械吸泥下沉，潜水员配合，沉井分为初沉阶段、正常下沉阶段和终沉阶段三个阶段，最后沉井实施水下封底。水力机械吸泥下沉施工工艺流程如图4：图4水力机械吸泥下沉施工工艺流程图1初沉阶段（干下沉）沉井下沉深度在0～4m范畴内为初沉阶段，下沉时采用履带吊抓斗干挖下沉，并进行24昼夜施工。1）施工环节以下：挖去刃脚底斜面30cm以上的覆盖层，同时拆除该部分内侧支垫→拆去刃脚外侧高度平均为1m左右的砖模，用砂、卵石及时回填→挖除刃脚踏面土层及内侧砖模，直至显出砖底模→用跳槽法挖取砖底模。2）刃脚挖土次序以下：由中央向四周挖，每层挖土厚0.4-0.5m，在刃脚处留1-1.5m台阶；沿井壁，每2-3m一段向刃脚方向逐级全方面对称、均匀地削落台阶，每次削5-10cm；当土层经不住刃脚的挤压破裂，沉井便在自重作用下均匀破土下沉。挖土次序如图5所示：图5沉井底挖土次序3）井内挖土下沉时，以井壁和底梁交接形成一种施工仓格进行挖土。为确保沉井平稳下沉，各施工仓格同时均匀对称进行挖土，高差不超出500mm,4）先挖底梁下部土，再挖中间部分，后刃脚部分。5）挖土时，井内打入许多小竹板桩作挖土标高的控制点，每2×2m左右各设一根，用水平仪测量，以确保挖土标高。6）初沉阶段每2小时测量一次，必要时持续观察。2正常下沉阶段（不排水下沉）挖土下沉见水后采用水力吸泥法不排水下沉，潜水员配合。用高压水泵将高压水通过进水管分别送进高压水枪和水力吸泥机，运用高压水枪射出的水流冲切土体，使其形成一定稠度的泥浆汇流至水力吸泥机处，由水力吸泥机将泥浆排出井外。图6沉井水力排土法下沉施工示意图3终沉阶段1）终沉拟定刃脚踏面为警示标高，暂定比设计高程抛高200mm，（实际抛高量也可根据终沉状况而定）。当沉井的进尺到最后2m时即进入终沉阶段。挖土锅底形状由“凹”面逐步过渡到“凸”形反锅底，并且适宜放慢取土速度和数量，严格按照均匀对称的原则布置挖土范畴。终沉阶段是沉井的核心时刻，故一定要加强观察，测量在最后阶段应每隔不少于1小时，提供一份测量报告，严格控制沉井的下沉速率。2）一旦沉井刃脚踏面标高达成设计规定的标高并上抛20cm后，应立刻停止取土，用大石块抛填在刃脚下，测量亲密注意观察，24小时内沉井下沉不不不大于10mm，即为刹车成功，沉井施工到位后，测量规定每隔4～6小时观察一次四方向高差。4潜水作业规定及注意事项1）潜水作业前对潜水工具逐个进行检查，特别是铜帽头顶阀、电话及线路、供气软管及接头等重要部位均需认真检查，不可马虎。2）水深10~20m时，，当天可进行两次潜水，但两次潜水时间间隔不得少于2小时。3）潜水员作业时，潜水组的水面上的工作人员随时掌握输气管与腰绳，并专人负责空气压缩机的工作。4）潜水员水下作业时，在同一孔内，严禁水面以上的重叠作业。5监测沉井现场施工监测系统涉及沉井本身状态监测系统，及施工对附近构筑物影响的监测系统两部分。沉井本身状态监测系统涉及：井身本身位置(深度、中心偏离)监测系统、姿态(倾斜)监测系统及井身受力状况的监测系统。对周边环境影响的监测系统涉及：地层沉降的监测系统；周边构筑物水平位移及沉降监测系统；6沉井接高沉井下沉稳定后，在采用止沉方法后，方可进行上部井筒的接高施工。井筒接高施工办法与下部井筒施工办法相似。7沉井封底及底板施工1）沉井不排水封底当沉井下沉至设计标高后，观察8h，总下沉量不超出10mm即可进行封底施工。表1水下混凝土封底的要点序号项目技术要点1准备工作1清理基底浮泥及其它杂物，超挖及软土基础应铺以碎石垫层2导管规定1导管内壁光滑，管段接头密封良好并便于拆装2当采用球塞时，导管下端距井底的距离比球塞直径大5~10cm3导管数量1每根导管混凝土的扩散半径为3~4m，其布置使各导管的浇注面积互相交叉；4浇注1每根导管浇注前，准备足够的混凝土量，使开始浇注时，能一次将导管底埋住；2每根导管的混凝土要持续浇注，且导管埋入混凝土的深度不适宜不大于1.0m3各导管间混凝土浇注面的平均上升速度不不大于0.25m/h，坡度不不大于1：5，相邻导管间混凝土上升速度相近，终浇时混凝土面高于设计高程0.2~1m。2）抽水3）底板施工图7底板集水井设立图抽完水后，开始进行底板施工。先将预埋在井壁上的接驳器凿得露出井壁，然后开始绑扎钢筋。在浇注混凝土之前，底板上预埋带法兰的钢管，见图所示。底板混凝土浇注完毕后达成设计强度后，将集水井用混凝土进行最后封堵。7劳动力组织沉井工程工艺交叉较多，不同阶段所需劳动力有很大差别，但最低应确保表2配备方可满足24小时循环作业：表2人员配备计划表序号工种最低确保作业人数1测工及技术62机械工43电焊工104机械司机245电工46起重工67架子工258混凝土工209钢筋工2010木工611瓦工412管道工313潜水员414普工27累计累计1638重要机具设备本工艺工法所采用的重要机具设备见表3：表3机械设备表序号设备名称规格数量单位1自卸汽车CQ30-2906辆2挖掘机Wy323台3汽车吊QY-252台4发电机组330KW2组5自升式门架SSE1台6高压清水泵150TSW×514台7水枪kc558c/698c24支8泥浆泵SNB14台9振动除砂机1台10抓铲机W1-1002台11潜水设备4套12钢筋切断机GJ403台13钢筋弯曲机Gj403台14钢筋调直机GT83台15闪光对焊机UN1-1004台16交流电焊机BX1-604台17电渣压力焊机HSS-6304台18砂浆搅拌机JS-5001台19混凝土输送泵HBT602台20平板振动器ZB1110台21插入式振动器ZG5010台23附着式振动器10台24普通车床C6182台25木工圆盘锯MJ1042台26木工刨床MB10432台9质量控制9.1易出现的质量问题9.1.1沉井底部出现流砂现象9.1.2沉井下沉过快9.1.3沉井倾斜9.1.4沉井偏移9.1.5沉井被搁置或悬挂，下沉极慢或不下沉9.2确保方法9.2.1采用不排水法下沉沉井，要及时向井内补水，保持井内水位高于井外水位，以避免流砂涌入。9.2.2针对沉井下沉过快可用木垛在定位垫架处给以支承并重新调节挖土，在刃脚下不挖或部分不挖土；在沉井外壁间填粗糙材料或将井身外的土扎实，加大摩阻力；如沉井外部的土液化发生虚坑时，可填碎石解决。9.2.3加强沉井过程中的观察和资料分析，发现倾斜及时纠正；分区依次对称同时地抽出垫木，及时用砂或砂砾填扎实；在刃脚高的一侧加强取土，低的一侧少挖土或不挖土，待正位后再均匀分层取土；在刃脚较低的一侧适宜回填砂石或石块，放缓下沉速度；不排水下沉，在靠近刃脚低的一侧适宜回填砂石；在井外射水或开挖，增加偏心压载以及施加水平外力等方法。9.2.4对初沉的偏斜可用在高侧多挖土，低侧少挖土的方法纠正；终沉或其它阶段的偏斜，可用井外射水或喷气破坏高一侧土层进行纠偏；故意使沉井向偏移的相反方向倾斜，当几次倾斜纠正后，即可恢复到对的位置，或故意使沉井向偏位的一方倾斜，然后沿倾斜方向下沉，直至刃脚处中心线与设计中线位置相吻合或靠近时，再将倾斜纠正；加强测量的检查复核工作。9.2.5对于沉井下沉慢或不下沉可采用增大开挖范畴及深度，提高井身或加载助沉；在井顶均匀加铁块或其它荷重；挖除刃脚下的土在井内继续进行第二层锅形坡土；不排水下沉改为排水下沉，以减少浮力；在井壁外设立射水管冲刷井周边土，减少阻力，射水管亦可埋于井壁混凝土内，此法仅合用砂及砂类土；修复泥浆套，空气帘等减阻设施或辅以射水，射风下沉等，在井壁与土层间灌入触变泥浆或黄土，减少摩阻力，泥浆槽距刃脚高度不适宜不大于3m；去除障碍物。10安全方法10.1重要安全风险分析沉井下沉、封底即使属于在深基坑内作业，但是它有不同于常规的深基坑作业施工办法，由于沉井下沉、封底施工时是以沉井构造本身作为支护，沉井周边的土压力、地下水压力由沉井井壁和底粱来承当，沉井四周的土体不存在坍塌和滑坡现象。因此，人员和设备在沉井构造本身保护下是安全的，但还应注意井内取土和水面及潜水作业施工安全。10.2确保方法10.2.1井内取土1取土施工前，应对施工区域内存在的多个障碍物，如建筑物、道路、旧基础、树木等，凡影响施工的均应拆除、清理或迁移，并在施工前妥善解决，确保施工安全。2井内取土，施工前要具体理解整个施工区域和施工场地内的工程地质和水文资料、施工环境及气候条件等，编制专项施工组织设计(方案)，指定有针对性的安全技术方法，严禁盲目施工。3井内取土时，挖土如果在雨季施工，施工时应避免地面水流入井内，应随时注意土壁状况，特别是雨后复工应认真检查土壁稳定。4人工冲土时，应保持合理的个人操作空间；采用机械挖土时，机械间距不应不大于10m，避免互相影响，造成意外事故伤人，挖土要自上而下，逐级进行，严禁先挖坡脚的危险作业。5吊运土方，应检查起吊器具的安全状况，如绳索与否牢固等，严禁吊斗下站人。6周边环境复杂时，在施工过程中要加强观察，施工方案必须由公司总工程师审定，报公司主管部门备查。7沉井四周要设防护栏杆，避免坠井事故发生。人员上下要有专用爬梯，应设梯子或坡道，方便上下，严禁踩踏支撑上下。10.2.2水面作业1水面作业均应备足救生衣具，进入井上作业必须穿救生衣。2施工期间必须有专人收听、收看天气预报，遇有恶劣天气及时告知项目部领导和施工队，施工队停止水面作业。3潜水员和潜水助理必须严格恪守操作规程，潜水作业前必须对专用设备进行检查，发现问题及时解决，确保安全正常运转，并配备有应急备用设备。4水员下水作业时，潜水助理应坚守岗位，昕好潜水电话，做好潜水统计。5水面与潜水同时作业时，两者要互相协调，亲密配合，不能各自为政。6水下电割、电焊作业，应使用专用工具，佩戴绝缘胶手套以防水下触电事故的发生。11环保方法11.1施工中设立泥浆池，用于沉井下沉的泥浆严禁排放到河流和湖泊中。11.2施工的废弃垃圾统一收集后集中解决。11.3夜间21点后至次日6点严禁开动大功率施工设备以防扰民。11.4现场采用封闭式管理，非施工人员严禁进入施工场地。11.5施工车辆全部加盖覆盖，对施工便道进行洒水降尘，并派专人进行清扫，尽量减少扬尘。11.6施工人员定时发放劳动保护用品，避免人员伤害。12应用实例12.1工程介绍由中铁一局市政环保公司承建的北江水厂工程为北江水厂首期水源工程，涉及取水头部、取水泵房及输水管工程。北江水厂工程规划总规模为80万