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【摘 要】 在建设工程中地下建筑构筑物主要采取的施工形式就是沉井,沉井倾斜在软土地基中是极为常见的现象。沉井在施工中常见的问题一般有:下沉困难、偏移、倾斜。在下沉过程中,由于挖土的不绝对均衡、土质差异、地下水的影响和不可预见的因素,这些情况都将影响到沉井的施工。本文将对沉井的偏移原因、纠正措施及沉井下沉施工中的问题进行简单的分析。
【关键词】 沉井纠偏;纠偏原则;处理方法
沉井下沉的过程就是一个不断发生偏移并不断进行纠偏的过程,随着施工进度的推移,那些由于工艺引起的合理偏移会随着新的合理偏移的产生而消减。但是对于那些不是因为工艺控制原因而产生的偏移,就必须采用必要措施对其进行纠偏,这样才能确保沉井下沉的质量。下面本文就将对沉井施工中出现偏移和出现问题产生的原因以及防治措施进行简单的介绍。
一、沉井总体纠偏原则
小纠偏是沉井纠偏基本原则。施工过程中要做到小纠偏,就必须做到勤观测、勤纠偏,预防纠偏困难,尽量避免因纠偏幅度过大而对周边土体产生较大扰动。
二、沉井下沉过程中的偏移原因分析及纠偏措施
1、沉井下沉产生偏移的原因分析
沉井下沉的过程就是不断纠偏的过程,做好下沉阶段的纠偏工作才能够保证沉井下沉质量,沉井下沉中产生高差、位移的原因主要有:(1)土层软硬不均和在沉井下沉中基土层存在障碍物(2)沉井进行挖土时常出现不对称,井格间的土层间高差偏大(3)下沉系数较小,在底梁和刃脚由于被掏空常造成突沉(4)沉井内流砂管涌将导致沉井的稳定性下降(5)沉井的四刃脚高差偏大、沉井内出现轴线偏移、产生扭转较大(6)沉井周围的土体的不对称和土质的不均匀将致使井壁所受的力出现不均现象。
2、针对以上原因采取相应的纠偏措施
(1)下沉过程中,要及时清理下沉中所遇障碍物,可以避免障碍物被沉井压入土,这样方便清理障碍,并且不会对下沉造成影响。(2)在各井格内和井格之间取土时要对称均匀。通常高低差要小于1m,在最终下沉的阶段高差要小于50cm。(3)流砂管涌出现的原因是地下水位大于取土深度,要及时注水,以便压住水头,严禁在出现流砂的现象时继续排水下沉。在注水时要利用深井内本身的地下水,而注水高度也要确保沉井稳定。此时,降压井数量是需要依据观测井内地下水位标高来决定的。(4)对于井周坍陷区域要及时的回填并且进行密实,确保沉井壁周围的受力正常。
三、沉井下沉常用纠偏方法
1、偏除土纠偏
倾斜容易在沉井入土还比较浅时产生,但是此时纠正起来很容易。纠正倾斜所需要的土体通常是在刃脚高的一侧取土,有时甚至还需要人工的配合下对刃脚高的一侧进行除土。在沉井下沉的过程中,需要减少沉井高的一侧的刃脚下的阻力,而在沉井低的一侧则需要去提高刃脚下的阻力,这样在沉井下沉过程便可逐渐纠正其偏差,这种方式具有简洁,高效的特点。在纠偏位移时,一般会提前将沉井向偏位方向倾斜,随后沉井下沉时要沿着倾斜方向,纠正时要确保沉井底面中轴线与设计中轴线的位置相重合,这时才可进行相应的倾斜纠正,通常纠正时只要向相反方向稍微倾斜一些就可完成纠正处理,这样可确保最终调正后其倾斜和位移都处在容许范围以内。
2、井外射水、井内偏除土纠偏
随着沉井入土深度增加,将会导致沉井周围土层对井壁的约束力的增加,这会加大沉井纠偏工作的难度。因此,纠正沉井下沉偏斜的关键是要破坏土层的被动土压力。利用高压射水管可以有效地降低土层的被动土压力,具体过程是在沉井高的一侧把高压射水管插入土中,这样便达到了破坏土体结构的目的,从而大大降低土层的被动土压力。此时再利用偏除土纠偏方法,这样就达到纠正沉井的傾斜目的。在有些情况下,采用沉井顶加荷重的方式也可以达到处理倾斜的目的。
3、压重纠偏
利用钢锭在沉井高的一侧进行压重,这将导致沉井低的一侧刃脚土的应力小于高的一侧刃脚下土的应力,相对来说加大了沉井高的一侧下沉量,这样也确保达到处理倾斜的目的。在使用这种纠偏方式时,一定要依据现场实际的情况。
4、沉井位置扭转时的纠正
如果在沉井位置发生扭转时,可以在沉井偏位的两角进行出土,另外两角进行填土,这样可借助于刃脚下不均等的土压力所产生的扭矩来逐步纠正下沉过程中的位置。一般来说,沉井的倾斜、位移、扭转通常在沉井下沉到距设计标高的距离大于1米纠正刚好,在纠正完成后,再次下沉时要谨慎以免在偏移。当沉井刃脚比较接近设计标高30厘米以内时,则不允许存在超过容许范围内偏差,如果存在这些情况再去纠正就变得极为困难了。
四、沉井下沉施工中常见问题和处理方式
1、下沉困难(表现为沉井被悬挂或者下沉缓慢,甚至都不下沉)。
原因有:(1)在井壁与土壁之间的摩阻力偏大(2)沉井自重为达到使用需求,下沉系数较小(3)沉井下沉过程中存在障碍物如树根、地下管道。
预防和处理的方法有:(1)在井顶均匀加载荷重例如铁块,具体说就是在开挖井内土方时,对沉井顶部施加一定的荷载,以期增加其下沉压力。(2)挖除刃脚下的土,或者进行第二层碗形破土(3)对于不排水下沉的情况,可以把它改造成排水下沉,这样可以有效的减少浮力(4)要减小摩阻力可以通过在井外壁装置射水管并对井周围土进行冲刷,(5)降低摩阻力还可通过在井壁与土间灌入泥浆或黄土来实现6)清除沉井下沉过程中存在障碍物。
2、下沉过快(表现为沉井下沉速度超过挖土速度,造成严重的后果)。
产生的原因有:(1)由于软弱土层的土的耐压强度较小,这将导致下沉速度大于挖土速度(2)井壁与土间摩阻力会由于长期抽水和砂的流动而减小。(3)沉井外部土体液化。
预防和处理的方法:(1)重新调整挖土如对于刃脚下的土可以不挖,也可以部分挖出(2)增加浮力,例如可以将排水法下沉变为不排水法下沉已达到增加浮力的目的(3)在对沉井外壁进行回填所用材料要选的精糙材料,并且要确保井壁外土的密实。 3、突沉(表现为沉井的下沉不能控制,多为突然下沉)。
主要原因可能有:(1)施工挖土时由于锅底挖得太深,而此时沉井被外壁摩阻力和刃脚托住造成沉井相对稳定状态的假象,当继续挖土时,将造成土壁摩阻力达到极限值,这时井壁阻力会由于土的触变性的突然下降,而造成突沉的发生(2)井内大量涌入流砂也会导致突沉的发生。
预防和处理的方法包括:(1)增加下沉系数,具体来说是可通过对井壁进行注水,这样可以有效的降低井壁的摩阻力(2)在挖土时要注意锅底不可挖得太深,而刃脚下也不要过多的取土(3)要注重流砂现象的控制。
4、倾斜(表现为沉井出现倾斜超出允许范围)。
产生的原因有:(1)土层土质的软硬不均匀(2)下沉构成中拆除砖胎模时不对称,而井外周围的回填土不密实的现象也常出现(3)常存在不均匀挖土的现象导致井内土面高差过大(4)刃脚掏空过多会造成沉井突然下沉,进而造成倾斜(5)刃脚一侧存在障碍物没有得到处理(6)在进行排水开挖时存在涌砂现象(7)井外弃土或堆物也会导致井上的荷重分布不均现象的产生,从而产生井壁偏压现象的产生。
预防和处理的方法有:(1)在沉井过程中要注重时时观测和资料分析,及时纠正存在的倾斜(2)拆除砖胎模要做到分区、依次、对称、同步的原则,并且及时用砂填实(3)取土时要在在刃脚高的一侧,尽量不在低的一侧挖土,直到正位后,才可以均匀分层取土。(4)要延缓下沉速度可以通过在刃脚较低的一侧进行回填砂石或石块。(5)尽量深挖倾斜反面的土方,然后把它回填到倾斜一面,这样可以加大倾斜面的摩擦。
5、偏移(表现为沉井轴线与设计轴线的不重合造成的位移)。
主要原因可能有:(1)偏移多数由倾斜造成的,在发生倾斜时,由于井身常倾斜会产生一个很大的下压力,从而造成偏移现象的產生,偏移位移的大小通常是由土质情况和向一边倾斜的次数而决定的。(2)测量定位差错也会造成偏移现象的产生。
预防和处理的方法有:(1)控制沉井倾斜,可有效避免偏移。(2)将沉井向偏位的相反方向进行倾斜,多次的倾斜纠正后便可达修复的目的,还可以让沉井向偏位的一方进行倾斜,并且沿倾斜方向继续下沉,在进行倾斜纠正时要等到刃脚处中心线与设计中线位置接近才可进行(3)加大测量的检查复核的力度。
6、遇障碍物(表现为沉井常被障碍物阻碍,导致不能够沉井下沉)。
主要原因是在沉井下沉过程中,土层中常出现孤石、大块石、地下管道、树根等,这些障碍物将导致出现沉井搁置、悬挂,难以下沉问题。
预防和处理的方法有:对于较小孤石,可采取掏空法去除障碍物,对于较大块石和地下管道等,可采取爆破方法把大块石头变为小块石在把它取出,但要注意炮孔距刃脚要大于50cm,其方向也要与刃脚斜面平行,并且药量也要少于200g,同时要进行钢板防护,严禁裸露爆破。对于地下管道要用专业工具进行松动。
五、结语
综上所述,沉井施工过程中造成偏移与施工中常见的问题原因很多,而且很复杂多变,在施工中所遇到的问题可能更为复杂。故此在对沉井进行纠偏处理时,要依据施工中的实际情况,科学合理选取沉井施工过程偏移处理方式,这样才能够保证沉井的施工质量。
参考文献:
[1]吴星,何良,黎根龙.沉井倾斜事故的分析与处理.浙江建筑.2000(03)
[2]丁媛媛,刘泳超.沉井施工过程中的常见问题及处理办法.矿山天地
[3]徐峰.浅谈沉井纠偏处理.中国高新技术企业.2010(10)
【关键词】 沉井纠偏;纠偏原则;处理方法
沉井下沉的过程就是一个不断发生偏移并不断进行纠偏的过程,随着施工进度的推移,那些由于工艺引起的合理偏移会随着新的合理偏移的产生而消减。但是对于那些不是因为工艺控制原因而产生的偏移,就必须采用必要措施对其进行纠偏,这样才能确保沉井下沉的质量。下面本文就将对沉井施工中出现偏移和出现问题产生的原因以及防治措施进行简单的介绍。
一、沉井总体纠偏原则
小纠偏是沉井纠偏基本原则。施工过程中要做到小纠偏,就必须做到勤观测、勤纠偏,预防纠偏困难,尽量避免因纠偏幅度过大而对周边土体产生较大扰动。
二、沉井下沉过程中的偏移原因分析及纠偏措施
1、沉井下沉产生偏移的原因分析
沉井下沉的过程就是不断纠偏的过程,做好下沉阶段的纠偏工作才能够保证沉井下沉质量,沉井下沉中产生高差、位移的原因主要有:(1)土层软硬不均和在沉井下沉中基土层存在障碍物(2)沉井进行挖土时常出现不对称,井格间的土层间高差偏大(3)下沉系数较小,在底梁和刃脚由于被掏空常造成突沉(4)沉井内流砂管涌将导致沉井的稳定性下降(5)沉井的四刃脚高差偏大、沉井内出现轴线偏移、产生扭转较大(6)沉井周围的土体的不对称和土质的不均匀将致使井壁所受的力出现不均现象。
2、针对以上原因采取相应的纠偏措施
(1)下沉过程中,要及时清理下沉中所遇障碍物,可以避免障碍物被沉井压入土,这样方便清理障碍,并且不会对下沉造成影响。(2)在各井格内和井格之间取土时要对称均匀。通常高低差要小于1m,在最终下沉的阶段高差要小于50cm。(3)流砂管涌出现的原因是地下水位大于取土深度,要及时注水,以便压住水头,严禁在出现流砂的现象时继续排水下沉。在注水时要利用深井内本身的地下水,而注水高度也要确保沉井稳定。此时,降压井数量是需要依据观测井内地下水位标高来决定的。(4)对于井周坍陷区域要及时的回填并且进行密实,确保沉井壁周围的受力正常。
三、沉井下沉常用纠偏方法
1、偏除土纠偏
倾斜容易在沉井入土还比较浅时产生,但是此时纠正起来很容易。纠正倾斜所需要的土体通常是在刃脚高的一侧取土,有时甚至还需要人工的配合下对刃脚高的一侧进行除土。在沉井下沉的过程中,需要减少沉井高的一侧的刃脚下的阻力,而在沉井低的一侧则需要去提高刃脚下的阻力,这样在沉井下沉过程便可逐渐纠正其偏差,这种方式具有简洁,高效的特点。在纠偏位移时,一般会提前将沉井向偏位方向倾斜,随后沉井下沉时要沿着倾斜方向,纠正时要确保沉井底面中轴线与设计中轴线的位置相重合,这时才可进行相应的倾斜纠正,通常纠正时只要向相反方向稍微倾斜一些就可完成纠正处理,这样可确保最终调正后其倾斜和位移都处在容许范围以内。
2、井外射水、井内偏除土纠偏
随着沉井入土深度增加,将会导致沉井周围土层对井壁的约束力的增加,这会加大沉井纠偏工作的难度。因此,纠正沉井下沉偏斜的关键是要破坏土层的被动土压力。利用高压射水管可以有效地降低土层的被动土压力,具体过程是在沉井高的一侧把高压射水管插入土中,这样便达到了破坏土体结构的目的,从而大大降低土层的被动土压力。此时再利用偏除土纠偏方法,这样就达到纠正沉井的傾斜目的。在有些情况下,采用沉井顶加荷重的方式也可以达到处理倾斜的目的。
3、压重纠偏
利用钢锭在沉井高的一侧进行压重,这将导致沉井低的一侧刃脚土的应力小于高的一侧刃脚下土的应力,相对来说加大了沉井高的一侧下沉量,这样也确保达到处理倾斜的目的。在使用这种纠偏方式时,一定要依据现场实际的情况。
4、沉井位置扭转时的纠正
如果在沉井位置发生扭转时,可以在沉井偏位的两角进行出土,另外两角进行填土,这样可借助于刃脚下不均等的土压力所产生的扭矩来逐步纠正下沉过程中的位置。一般来说,沉井的倾斜、位移、扭转通常在沉井下沉到距设计标高的距离大于1米纠正刚好,在纠正完成后,再次下沉时要谨慎以免在偏移。当沉井刃脚比较接近设计标高30厘米以内时,则不允许存在超过容许范围内偏差,如果存在这些情况再去纠正就变得极为困难了。
四、沉井下沉施工中常见问题和处理方式
1、下沉困难(表现为沉井被悬挂或者下沉缓慢,甚至都不下沉)。
原因有:(1)在井壁与土壁之间的摩阻力偏大(2)沉井自重为达到使用需求,下沉系数较小(3)沉井下沉过程中存在障碍物如树根、地下管道。
预防和处理的方法有:(1)在井顶均匀加载荷重例如铁块,具体说就是在开挖井内土方时,对沉井顶部施加一定的荷载,以期增加其下沉压力。(2)挖除刃脚下的土,或者进行第二层碗形破土(3)对于不排水下沉的情况,可以把它改造成排水下沉,这样可以有效的减少浮力(4)要减小摩阻力可以通过在井外壁装置射水管并对井周围土进行冲刷,(5)降低摩阻力还可通过在井壁与土间灌入泥浆或黄土来实现6)清除沉井下沉过程中存在障碍物。
2、下沉过快(表现为沉井下沉速度超过挖土速度,造成严重的后果)。
产生的原因有:(1)由于软弱土层的土的耐压强度较小,这将导致下沉速度大于挖土速度(2)井壁与土间摩阻力会由于长期抽水和砂的流动而减小。(3)沉井外部土体液化。
预防和处理的方法:(1)重新调整挖土如对于刃脚下的土可以不挖,也可以部分挖出(2)增加浮力,例如可以将排水法下沉变为不排水法下沉已达到增加浮力的目的(3)在对沉井外壁进行回填所用材料要选的精糙材料,并且要确保井壁外土的密实。 3、突沉(表现为沉井的下沉不能控制,多为突然下沉)。
主要原因可能有:(1)施工挖土时由于锅底挖得太深,而此时沉井被外壁摩阻力和刃脚托住造成沉井相对稳定状态的假象,当继续挖土时,将造成土壁摩阻力达到极限值,这时井壁阻力会由于土的触变性的突然下降,而造成突沉的发生(2)井内大量涌入流砂也会导致突沉的发生。
预防和处理的方法包括:(1)增加下沉系数,具体来说是可通过对井壁进行注水,这样可以有效的降低井壁的摩阻力(2)在挖土时要注意锅底不可挖得太深,而刃脚下也不要过多的取土(3)要注重流砂现象的控制。
4、倾斜(表现为沉井出现倾斜超出允许范围)。
产生的原因有:(1)土层土质的软硬不均匀(2)下沉构成中拆除砖胎模时不对称,而井外周围的回填土不密实的现象也常出现(3)常存在不均匀挖土的现象导致井内土面高差过大(4)刃脚掏空过多会造成沉井突然下沉,进而造成倾斜(5)刃脚一侧存在障碍物没有得到处理(6)在进行排水开挖时存在涌砂现象(7)井外弃土或堆物也会导致井上的荷重分布不均现象的产生,从而产生井壁偏压现象的产生。
预防和处理的方法有:(1)在沉井过程中要注重时时观测和资料分析,及时纠正存在的倾斜(2)拆除砖胎模要做到分区、依次、对称、同步的原则,并且及时用砂填实(3)取土时要在在刃脚高的一侧,尽量不在低的一侧挖土,直到正位后,才可以均匀分层取土。(4)要延缓下沉速度可以通过在刃脚较低的一侧进行回填砂石或石块。(5)尽量深挖倾斜反面的土方,然后把它回填到倾斜一面,这样可以加大倾斜面的摩擦。
5、偏移(表现为沉井轴线与设计轴线的不重合造成的位移)。
主要原因可能有:(1)偏移多数由倾斜造成的,在发生倾斜时,由于井身常倾斜会产生一个很大的下压力,从而造成偏移现象的產生,偏移位移的大小通常是由土质情况和向一边倾斜的次数而决定的。(2)测量定位差错也会造成偏移现象的产生。
预防和处理的方法有:(1)控制沉井倾斜,可有效避免偏移。(2)将沉井向偏位的相反方向进行倾斜,多次的倾斜纠正后便可达修复的目的,还可以让沉井向偏位的一方进行倾斜,并且沿倾斜方向继续下沉,在进行倾斜纠正时要等到刃脚处中心线与设计中线位置接近才可进行(3)加大测量的检查复核的力度。
6、遇障碍物(表现为沉井常被障碍物阻碍,导致不能够沉井下沉)。
主要原因是在沉井下沉过程中,土层中常出现孤石、大块石、地下管道、树根等,这些障碍物将导致出现沉井搁置、悬挂,难以下沉问题。
预防和处理的方法有:对于较小孤石,可采取掏空法去除障碍物,对于较大块石和地下管道等,可采取爆破方法把大块石头变为小块石在把它取出,但要注意炮孔距刃脚要大于50cm,其方向也要与刃脚斜面平行,并且药量也要少于200g,同时要进行钢板防护,严禁裸露爆破。对于地下管道要用专业工具进行松动。
五、结语
综上所述,沉井施工过程中造成偏移与施工中常见的问题原因很多,而且很复杂多变,在施工中所遇到的问题可能更为复杂。故此在对沉井进行纠偏处理时,要依据施工中的实际情况,科学合理选取沉井施工过程偏移处理方式,这样才能够保证沉井的施工质量。
参考文献:
[1]吴星,何良,黎根龙.沉井倾斜事故的分析与处理.浙江建筑.2000(03)
[2]丁媛媛,刘泳超.沉井施工过程中的常见问题及处理办法.矿山天地
[3]徐峰.浅谈沉井纠偏处理.中国高新技术企业.2010(10)