论文部分内容阅读
【摘 要】介绍了在滩涂流塑状淤泥软土地基中大型异型沉井下沉施工实例，总结了沉井施工中遇到的问题和处理办法，着重介绍了排水下沉法和不排水下沉法在工程中的施工方法。
【关键词】沉井下沉；排水下沉法；不排水下沉法；沉井终沉
1、工程概况
某污水处理厂一期建设用地15.48公顷，日处理能力10万吨；新建粗格栅间及进水泵房为异型沉井，呈“凸”字形状。沉井壁厚外壁厚1米、内壁厚0.6米，沉井下沉阶段制作高度为14米，制作时刃脚标高为-3米，终沉标高为-16.5米，下沉深度13.5米，沉井平面积340m2，下沉总土方量为4590m3，沉井下沉重量为3158t。由于该沉井呈“凸”字形状，重心明显偏移，下沉系数大，对地基不均匀沉降十分敏感，沉井施工措施稍欠缺，就可能造成沉井扭曲变形，受力不均而倾斜和开裂（见下图）。
本场地浅部沉积土类型以海相淤泥质土为主，含水量大、压缩性高，且分布广泛，因此，地貌类型属于第四纪滨海淤泥积平原。场地早期为淤积滩涂，后经人工围垦成养殖鱼塘，以养殖鱼虾为主，东北侧外围为近几年新修海塘，故本场地不受海水潮汐涨落影响。
2、工程地质概况
根据岩土工程勘察报告，地质分层从上至下为：
表层：场地回填塘渣层：现塘渣层顶面标高2.5米，相对标高-1.4米；0层；
素填土：局部为近期人工回填成，由块石、碎石、粘性土，呈松散状态，下部为粉煤灰，层厚0.5m-1.0m，层底标高为0.86m；1b层：粉煤灰、层厚为0.42m，层底标高为-0.44m；2a层淤泥质粉质粘土：层厚1.9m左右，层底标高为-2.34m，流塑，饱和，高压缩性，地基承载力特征值为50Kpa；2b层淤泥质粉质粘土层厚5.3m左右，层底标高为-7.64m，流塑，饱和，高压缩性，地基承载力特征值为55Kpa；2c淤泥质粘土层厚6.9m左右，层底标高为-14.54m，流塑，粘塑性好，高压缩性，地基承载力特征值为50Kpa；3粉砂层层厚5m，层底标高为-19.54m，中密，砂质分选较差，摇震反应迅速，地基承载力特征值为140Kpa；4a淤泥质粉质粘土，流塑，粘塑性一般，高压缩性。
水文条件：本场地地下水为孔隙潜水类型，主要赋存于2层淤泥质土中，受大气降水及海水补给，深层承压水主要赋存于3层粉砂层中。根据地质资料显示，该沉井下沉土质情况极差，土体含水量大，高压缩性，低承载力，持力层为2c淤泥质粘土层，距3粉砂层顶为1.9m。
3、沉井预制
原设计沉井为四节，表层填土挖除后，地面标高为第三节沉井标高，因此第四节沉井不再视作沉井结构，待三节沉井下沉到位封底后再接着打。为减少第一次浇筑混凝土的重量，避免下沉过大及不均匀沉降造成混凝土开裂，第一节浇筑刃脚（高3.85m），待混凝土强度达到设计强度70%以上时浇筑第二节侧壁（高5m），再依次浇筑第三节侧壁（高5.15m）。待三节沉井混凝土全部完成，一次下沉就位。
4、沉井下沉施工
4.1因本工程地质差，挖除表层回填土和粉煤灰层至2a层，在第一节沉井制作前需对沉井刃脚处地基进行处理。同时为减少沉井沉入深度，降低施工作业面，刃脚标高挖至-4米。对刃脚处地基进行铺设1米厚砂垫层和0.25米厚C25混凝土垫层处理。
4.2根据本工程沉井的结构特点初阶段采用排水下沉法，水位差将部分地下水渗入沉井中，按照常规经验判断，沉井周边扰动范围与沉井下沉深度之比为1：1，在施工中应密切关注利用现场的砂或粘土及时回填压实，以防地面水进入扰动土体，形成更大范围的塌陷，同时也确保周边环行道路的安全。排水下沉过程中为防止沉井外土体扰动，沉井内取土施工应进行有效控制，采取先中间后边上，适当保留大梁和隔墙下部土体，形成七个小锅底，以防止土体承载力极差所带来的突沉。由于本粗格栅间沉井呈“凸”字形状，重心明显偏移，容易产生大端易沉，小端难沉的现象。应此在下沉过程中要把握小端先纠原则，即小端先沉20～30厘米，大端再沉20～30厘米纠平，循环至终沉。
4.3沉井终沉，沉井刃脚标高离设计标高0.5米时进入终沉阶段。沉井底部取土不能形成锅底，而应沿刃脚边定量取土不超过0.10米，使沉井底部泥面形成反锅底。由于沉井内灌满水浮力较大，使刃脚踏面下定量取土后沉井也不会自沉。此时可适当降低井内水位，使沉井的浮力减少、下沉力增大，沉井将稳妥下沉。终沉顺序：定量取土→井内降水→观测→井内加水，通过三至四个循环使沉井标高达到设计要求。待沉井下沉还差0.10米到设计标高后，停止施工观察下沉量，通过冲泥修平锅底，沉井在8小时内，自沉累计下沉量不大于0.1米便能保持稳定，12小时后便基本稳定，可以开始抛石后浇筑封底混凝土施工。
4.4施工效果，本次下沉总计用时为19天，整个施工过程中严格按照施工方案操作控制沉井最大下沉量3厘米/小时，最大刃脚高差控制在36厘米以内，下沉过程及封底时沉井无变形、倾斜、开裂现象；沉井结构无流线现象，底板无渗水现象取得了较好的效果。沉井终沉到位后，刃脚平面中心位置纵向为3.5厘米，横向为5.8厘米；沉井四角中任何两角的刃脚底面高差不大于1.8厘米；刃脚平均高程为1.3厘米，均符合设计及规范要求。
5、施工经验总结
①沉井下沉期间要勤测勤纠，用测量数据来指导下沉施工，严格控制沉井高程偏差在10厘米内，以防止沉井产生较大的位移。
②在后期，沉井不排水下沉期间要经常观察沉井内水位，及时补充水源，勤测水下泥面情况，与井下作业的潜水员保持联络畅通，及时提供沉井锅底及偏差情况。
③终沉段放慢下沉速度，宜采取多次抽放水纠偏方式，确保沉井到达设计标高，倾斜率、位移等指标符合要求。
④下沉期间应每日对沉井周围所设的测量监控点进行观测，做好记录，发现异常要及时采取措施处理。
⑤做好混凝土试块工作，按规范要求进行同条件试块养护，等混凝土试块强度达到设计要求强度70%后方可抽水
参考文献：
[1]市政工程设计与施工实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000
[2]工程地质手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1994
[3]深基础施工实例[M].北京：中国建筑工业出版社，1992
【关键词】沉井下沉；排水下沉法；不排水下沉法；沉井终沉
1、工程概况
某污水处理厂一期建设用地15.48公顷，日处理能力10万吨；新建粗格栅间及进水泵房为异型沉井，呈“凸”字形状。沉井壁厚外壁厚1米、内壁厚0.6米，沉井下沉阶段制作高度为14米，制作时刃脚标高为-3米，终沉标高为-16.5米，下沉深度13.5米，沉井平面积340m2，下沉总土方量为4590m3，沉井下沉重量为3158t。由于该沉井呈“凸”字形状，重心明显偏移，下沉系数大，对地基不均匀沉降十分敏感，沉井施工措施稍欠缺，就可能造成沉井扭曲变形，受力不均而倾斜和开裂（见下图）。
本场地浅部沉积土类型以海相淤泥质土为主，含水量大、压缩性高，且分布广泛，因此，地貌类型属于第四纪滨海淤泥积平原。场地早期为淤积滩涂，后经人工围垦成养殖鱼塘，以养殖鱼虾为主，东北侧外围为近几年新修海塘，故本场地不受海水潮汐涨落影响。
2、工程地质概况
根据岩土工程勘察报告，地质分层从上至下为：
表层：场地回填塘渣层：现塘渣层顶面标高2.5米，相对标高-1.4米；0层；
素填土：局部为近期人工回填成，由块石、碎石、粘性土，呈松散状态，下部为粉煤灰，层厚0.5m-1.0m，层底标高为0.86m；1b层：粉煤灰、层厚为0.42m，层底标高为-0.44m；2a层淤泥质粉质粘土：层厚1.9m左右，层底标高为-2.34m，流塑，饱和，高压缩性，地基承载力特征值为50Kpa；2b层淤泥质粉质粘土层厚5.3m左右，层底标高为-7.64m，流塑，饱和，高压缩性，地基承载力特征值为55Kpa；2c淤泥质粘土层厚6.9m左右，层底标高为-14.54m，流塑，粘塑性好，高压缩性，地基承载力特征值为50Kpa；3粉砂层层厚5m，层底标高为-19.54m，中密，砂质分选较差，摇震反应迅速，地基承载力特征值为140Kpa；4a淤泥质粉质粘土，流塑，粘塑性一般，高压缩性。
水文条件：本场地地下水为孔隙潜水类型，主要赋存于2层淤泥质土中，受大气降水及海水补给，深层承压水主要赋存于3层粉砂层中。根据地质资料显示，该沉井下沉土质情况极差，土体含水量大，高压缩性，低承载力，持力层为2c淤泥质粘土层，距3粉砂层顶为1.9m。
3、沉井预制
原设计沉井为四节，表层填土挖除后，地面标高为第三节沉井标高，因此第四节沉井不再视作沉井结构，待三节沉井下沉到位封底后再接着打。为减少第一次浇筑混凝土的重量，避免下沉过大及不均匀沉降造成混凝土开裂，第一节浇筑刃脚（高3.85m），待混凝土强度达到设计强度70%以上时浇筑第二节侧壁（高5m），再依次浇筑第三节侧壁（高5.15m）。待三节沉井混凝土全部完成，一次下沉就位。
4、沉井下沉施工
4.1因本工程地质差，挖除表层回填土和粉煤灰层至2a层，在第一节沉井制作前需对沉井刃脚处地基进行处理。同时为减少沉井沉入深度，降低施工作业面，刃脚标高挖至-4米。对刃脚处地基进行铺设1米厚砂垫层和0.25米厚C25混凝土垫层处理。
4.2根据本工程沉井的结构特点初阶段采用排水下沉法，水位差将部分地下水渗入沉井中，按照常规经验判断，沉井周边扰动范围与沉井下沉深度之比为1：1，在施工中应密切关注利用现场的砂或粘土及时回填压实，以防地面水进入扰动土体，形成更大范围的塌陷，同时也确保周边环行道路的安全。排水下沉过程中为防止沉井外土体扰动，沉井内取土施工应进行有效控制，采取先中间后边上，适当保留大梁和隔墙下部土体，形成七个小锅底，以防止土体承载力极差所带来的突沉。由于本粗格栅间沉井呈“凸”字形状，重心明显偏移，容易产生大端易沉，小端难沉的现象。应此在下沉过程中要把握小端先纠原则，即小端先沉20～30厘米，大端再沉20～30厘米纠平，循环至终沉。
4.3沉井终沉，沉井刃脚标高离设计标高0.5米时进入终沉阶段。沉井底部取土不能形成锅底，而应沿刃脚边定量取土不超过0.10米，使沉井底部泥面形成反锅底。由于沉井内灌满水浮力较大，使刃脚踏面下定量取土后沉井也不会自沉。此时可适当降低井内水位，使沉井的浮力减少、下沉力增大，沉井将稳妥下沉。终沉顺序：定量取土→井内降水→观测→井内加水，通过三至四个循环使沉井标高达到设计要求。待沉井下沉还差0.10米到设计标高后，停止施工观察下沉量，通过冲泥修平锅底，沉井在8小时内，自沉累计下沉量不大于0.1米便能保持稳定，12小时后便基本稳定，可以开始抛石后浇筑封底混凝土施工。
4.4施工效果，本次下沉总计用时为19天，整个施工过程中严格按照施工方案操作控制沉井最大下沉量3厘米/小时，最大刃脚高差控制在36厘米以内，下沉过程及封底时沉井无变形、倾斜、开裂现象；沉井结构无流线现象，底板无渗水现象取得了较好的效果。沉井终沉到位后，刃脚平面中心位置纵向为3.5厘米，横向为5.8厘米；沉井四角中任何两角的刃脚底面高差不大于1.8厘米；刃脚平均高程为1.3厘米，均符合设计及规范要求。
5、施工经验总结
①沉井下沉期间要勤测勤纠，用测量数据来指导下沉施工，严格控制沉井高程偏差在10厘米内，以防止沉井产生较大的位移。
②在后期，沉井不排水下沉期间要经常观察沉井内水位，及时补充水源，勤测水下泥面情况，与井下作业的潜水员保持联络畅通，及时提供沉井锅底及偏差情况。
③终沉段放慢下沉速度，宜采取多次抽放水纠偏方式，确保沉井到达设计标高，倾斜率、位移等指标符合要求。
④下沉期间应每日对沉井周围所设的测量监控点进行观测，做好记录，发现异常要及时采取措施处理。
⑤做好混凝土试块工作，按规范要求进行同条件试块养护，等混凝土试块强度达到设计要求强度70%后方可抽水
参考文献：
[1]市政工程设计与施工实例应用手册[M].北京：中国建筑工业出版社，2000
[2]工程地质手册（第三版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1994
[3]深基础施工实例[M].北京：中国建筑工业出版社，1992