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摘要沉井施工技术在城市市政工程建设中应用广泛,阐述沉井施工法的优点,对其施工工艺与要点进行简单的讨论分析,最后介绍沉井施工易出现的问题及处理方法。
关键词沉井;施工;下沉;观测;纠偏
中图分类号TU753.64文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0052-01
沉井施工的特点有作业面狭小,施工工序多,质量控制要求高,施工过程错综复杂,在修筑深基础及地下构筑物工程,当遇到地下水位高的淤泥土层、施工场地狭小等条件时,使用沉井施工技术能取得较好的施工效果、经济效益以及社会效益。
1沉井施工的优点
沉井施工法的优点主要有以下几点:
1)沉井施工占地较大,开挖的基坑则较小,土方的挖填量较小,并且能够减少对邻近建筑物、管线、路面等的不利影响。故在城市管线施工时,常使用沉井做为泵房结构或顶管工作坑,避免直接开挖施工造成占地过大而影响道路交通,避免有邻近建筑物存在而无法开挖等问题。但沉井较基坑大,开挖工序复杂,施工时要特别慎重,且施工时应采取相应的对策。2)用沉井井壁作为深埋构筑物的墙壁挡土或挡水,可以节省深基坑支护费用。
2沉井的施工
沉井施工是个系统工程,对沉井施工的每一个环节都应严格按相关规范和设计要求进行。施工前充分掌握场地地质条件,包括水文地质、工程地质条件。重点探明沉井下沉时是否会遇到流砂、障碍物或管涌等现象,以便优化施工方案,提前准备应急措施。
2.1场地准备
沉井是钢筋混凝土结构,结构重量大,对场地的要求高。浇筑沉井前,需平整场地。对体型大的沉井通常预先开挖一定深度,以减少下沉工作量,降低施工作业面。基坑挖好后,根据地层情况对地基作适当处理,通常用砂和枕木作铺垫,砂垫层要分层夯实。有的沉井刃脚处标高因结构不同可能不一致,此时应垂直井壁铺设定位垫木,垫木顶面标高保持一致,保证沉井位置准确。
2.2浇筑沉井
当场地准备好后按规范和要求绑扎钢筋、安装模板,然后浇筑混凝土。井壁混凝土用插入式振动器捣实,浇注采用分层平铺法,每层厚30cm,将沉井沿周长分成若干段同时浇注,保持对称均匀浇筑,避免沉井倾斜。底板混凝土用平板振动器振实。混凝土应一次连续浇完,不宜留设水平施工缝。
2.3挖土下沉
沉井下沉的方法有:不排水下沉、排水下沉和先降水疏干后井内干作业下沉。干作业下沉一般用于沉入深度不大的中小型沉井或于降低地下水的场地。
1)不排水下沉是在不降低或半降低井内地下水的情况下,通过机械在井内直接挖土或用排砂泵向外抽排泥砂使沉井下沉的方式,后者又称水冲下沉法。不排水下沉主要用于地层稳定性差、地下水渗流量大、容易产生流沙或管涌的地层。2)排水下沉是在井内边排水边挖土外排的沉入方法。主要用于地层比较稳定、透水性较差、涌水量不大的地层。3)干作业下沉是在沉井施工前先把场地范围内的地下水实施降水疏干然后在沉井内挖土下沉的方法。在下沉过程中保持疏干状态。干作业下沉主要用于含水层厚度不大、地层比较复杂、地下水渗透性好、边界补给能力较差的场地。
2.4接高沉井
体型复杂且沉入深度大的沉井应该分成两节以上分次接井下沉,节间搭接应严格按钢筋混凝土有关规范和规定进行,以保证沉井的整体性。沉井接高一般在下面一节下沉到高出地面0.5-1.0m时进行。
2.5沉井封底
当沉井下沉至设计标高后,停止挖土,对沉井进行封底。采用不排水下沉和干作业下沉的沉井应采用干封底。不排水下沉的沉井在抛砂石料使之形成反滤层,再迅速抽干井内水快速封底。
施工工序为在沉井沉至设计标高后,停止挖土,向井内均匀抛填约0.5m厚的中细砂,再抛填0.3m厚级配,2-4cm的碎石,最后抛填厚度0.5-0.8m的块石,可以使井底形成一个防止大量涌水涌砂的反滤层。封底准备工作完成后,迅速抽干井内水进行封底,封底混凝土应添加适量的添加剂。对涌水量较大的地层可在反滤层内设置排水管向外抽水,待混凝土达到一定强度后再封堵排水管。
2.6沉井下沉的观测
在沉井下沉过程中要经常观测沉井的倾斜度和刃脚踏面的高程。在刃脚的入土深度未及沉井高度的1/3时,应重点对沉井井筒的倾斜度进行观测;当沉井刃脚踏面的高程下沉到距设计高程约2m时,应重点观测对踏面高程及下沉量。
2.7沉井的纠偏
沉井施工过程中要加强控制,确保沉井准确下沉到位,并要制定尽详细的处理措施,为施工过程中可能出现的问题做好准备工作。
1)水平位移处理:纠正位移时先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜,再沿倾斜的方向下沉,直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时,再将倾斜纠正或纠至相反方向倾斜一些,最后调整至使倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。2)倾斜处理:沉井下沉过程中倾斜率要控制在1/150-1/200,超过1/200时就要进行纠偏,纠偏方法是在倾斜的相反一侧刃脚偏除土,并在壁外侧射水冲刷,井顶施加水平力予以纠偏。3)沉井位置扭转的纠正:沉井位置扭转的纠正的方法为在两对角偏除土,在另两对角偏填土,借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置。
3沉井施工易出现的问题及处理方法
3.1流砂和管涌
流砂和管涌常在采用排水下沉施工中穿越粉、细砂层时发生。这样会增加施工难度。大量外排涌出的泥砂会使沉井底部和周边的地层局部被掏空,使沉井产生偏斜,甚至使井体遭到破坏,邻近建筑物下沉、开裂等。若流砂层较薄采取快速穿过的办法;当流砂层比较厚,无法快速穿过,应停止向外排水排土,改用不排水下沉。如果还解决不了,可采取井外降水疏干、施工防渗帷幕墙等方法止水。
3.2突然下沉
突然下沉一般是不均匀下沉,通常是向一侧或一角倾斜,突然下沉的主要原因是外侧壁摩擦力突然减少或井内挖土不均。这时应采取在不沉的一侧抓紧挖土,纠正偏斜,纠正后要保持均匀挖土下沉。若在同一高度上两面土层软硬不同,要先挖硬土后挖软土。
当遇均匀突然下沉时,若地基土过软,井体下沉不止,应停止向外排水,改用不排水挖土下沉,以增大沉井的浮力,使其放慢下沉速度直至稳定为止。
3.3不沉或慢沉
不沉或慢沉主要由侧摩阻力大于沉井的自重或刃脚踏面过大、有障碍物等引起,应充分挖除刃脚下的土,有障碍物的应先清除障碍物。但仍无法解决时,可在井壁外侧用高压水射刷,同时堆重物强迫下沉。
4结束语
沉井施工法是修筑深基础和地下构筑物工程采用的重要工法,当遇到施工场地狭小及地下水位较高、涌水量较大或有地下承压水、流砂、软土等地质条件时,沉井施工是较为理想的选择。但是在实际施工时,必须严格按操作规程办事,精细施工,严把工程质量关。
参考文献
[1]李跃进.厚砂层中的沉井施工方法.2008.
[2]李长平.大直径沉井施工技术措施.2008.
[3]王辅圣.软弱土层上沉井施工技术研究.2007.
关键词沉井;施工;下沉;观测;纠偏
中图分类号TU753.64文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)051-0052-01
沉井施工的特点有作业面狭小,施工工序多,质量控制要求高,施工过程错综复杂,在修筑深基础及地下构筑物工程,当遇到地下水位高的淤泥土层、施工场地狭小等条件时,使用沉井施工技术能取得较好的施工效果、经济效益以及社会效益。
1沉井施工的优点
沉井施工法的优点主要有以下几点:
1)沉井施工占地较大,开挖的基坑则较小,土方的挖填量较小,并且能够减少对邻近建筑物、管线、路面等的不利影响。故在城市管线施工时,常使用沉井做为泵房结构或顶管工作坑,避免直接开挖施工造成占地过大而影响道路交通,避免有邻近建筑物存在而无法开挖等问题。但沉井较基坑大,开挖工序复杂,施工时要特别慎重,且施工时应采取相应的对策。2)用沉井井壁作为深埋构筑物的墙壁挡土或挡水,可以节省深基坑支护费用。
2沉井的施工
沉井施工是个系统工程,对沉井施工的每一个环节都应严格按相关规范和设计要求进行。施工前充分掌握场地地质条件,包括水文地质、工程地质条件。重点探明沉井下沉时是否会遇到流砂、障碍物或管涌等现象,以便优化施工方案,提前准备应急措施。
2.1场地准备
沉井是钢筋混凝土结构,结构重量大,对场地的要求高。浇筑沉井前,需平整场地。对体型大的沉井通常预先开挖一定深度,以减少下沉工作量,降低施工作业面。基坑挖好后,根据地层情况对地基作适当处理,通常用砂和枕木作铺垫,砂垫层要分层夯实。有的沉井刃脚处标高因结构不同可能不一致,此时应垂直井壁铺设定位垫木,垫木顶面标高保持一致,保证沉井位置准确。
2.2浇筑沉井
当场地准备好后按规范和要求绑扎钢筋、安装模板,然后浇筑混凝土。井壁混凝土用插入式振动器捣实,浇注采用分层平铺法,每层厚30cm,将沉井沿周长分成若干段同时浇注,保持对称均匀浇筑,避免沉井倾斜。底板混凝土用平板振动器振实。混凝土应一次连续浇完,不宜留设水平施工缝。
2.3挖土下沉
沉井下沉的方法有:不排水下沉、排水下沉和先降水疏干后井内干作业下沉。干作业下沉一般用于沉入深度不大的中小型沉井或于降低地下水的场地。
1)不排水下沉是在不降低或半降低井内地下水的情况下,通过机械在井内直接挖土或用排砂泵向外抽排泥砂使沉井下沉的方式,后者又称水冲下沉法。不排水下沉主要用于地层稳定性差、地下水渗流量大、容易产生流沙或管涌的地层。2)排水下沉是在井内边排水边挖土外排的沉入方法。主要用于地层比较稳定、透水性较差、涌水量不大的地层。3)干作业下沉是在沉井施工前先把场地范围内的地下水实施降水疏干然后在沉井内挖土下沉的方法。在下沉过程中保持疏干状态。干作业下沉主要用于含水层厚度不大、地层比较复杂、地下水渗透性好、边界补给能力较差的场地。
2.4接高沉井
体型复杂且沉入深度大的沉井应该分成两节以上分次接井下沉,节间搭接应严格按钢筋混凝土有关规范和规定进行,以保证沉井的整体性。沉井接高一般在下面一节下沉到高出地面0.5-1.0m时进行。
2.5沉井封底
当沉井下沉至设计标高后,停止挖土,对沉井进行封底。采用不排水下沉和干作业下沉的沉井应采用干封底。不排水下沉的沉井在抛砂石料使之形成反滤层,再迅速抽干井内水快速封底。
施工工序为在沉井沉至设计标高后,停止挖土,向井内均匀抛填约0.5m厚的中细砂,再抛填0.3m厚级配,2-4cm的碎石,最后抛填厚度0.5-0.8m的块石,可以使井底形成一个防止大量涌水涌砂的反滤层。封底准备工作完成后,迅速抽干井内水进行封底,封底混凝土应添加适量的添加剂。对涌水量较大的地层可在反滤层内设置排水管向外抽水,待混凝土达到一定强度后再封堵排水管。
2.6沉井下沉的观测
在沉井下沉过程中要经常观测沉井的倾斜度和刃脚踏面的高程。在刃脚的入土深度未及沉井高度的1/3时,应重点对沉井井筒的倾斜度进行观测;当沉井刃脚踏面的高程下沉到距设计高程约2m时,应重点观测对踏面高程及下沉量。
2.7沉井的纠偏
沉井施工过程中要加强控制,确保沉井准确下沉到位,并要制定尽详细的处理措施,为施工过程中可能出现的问题做好准备工作。
1)水平位移处理:纠正位移时先有意偏除土使沉井向偏位的方向倾斜,再沿倾斜的方向下沉,直至沉井底面中心与设计中心位置相合或接近时,再将倾斜纠正或纠至相反方向倾斜一些,最后调整至使倾斜和位移都在容许偏差范围内为止。2)倾斜处理:沉井下沉过程中倾斜率要控制在1/150-1/200,超过1/200时就要进行纠偏,纠偏方法是在倾斜的相反一侧刃脚偏除土,并在壁外侧射水冲刷,井顶施加水平力予以纠偏。3)沉井位置扭转的纠正:沉井位置扭转的纠正的方法为在两对角偏除土,在另两对角偏填土,借助于刃脚下不相等的土压形成的扭矩使沉井在下沉过程中逐渐纠正其位置。
3沉井施工易出现的问题及处理方法
3.1流砂和管涌
流砂和管涌常在采用排水下沉施工中穿越粉、细砂层时发生。这样会增加施工难度。大量外排涌出的泥砂会使沉井底部和周边的地层局部被掏空,使沉井产生偏斜,甚至使井体遭到破坏,邻近建筑物下沉、开裂等。若流砂层较薄采取快速穿过的办法;当流砂层比较厚,无法快速穿过,应停止向外排水排土,改用不排水下沉。如果还解决不了,可采取井外降水疏干、施工防渗帷幕墙等方法止水。
3.2突然下沉
突然下沉一般是不均匀下沉,通常是向一侧或一角倾斜,突然下沉的主要原因是外侧壁摩擦力突然减少或井内挖土不均。这时应采取在不沉的一侧抓紧挖土,纠正偏斜,纠正后要保持均匀挖土下沉。若在同一高度上两面土层软硬不同,要先挖硬土后挖软土。
当遇均匀突然下沉时,若地基土过软,井体下沉不止,应停止向外排水,改用不排水挖土下沉,以增大沉井的浮力,使其放慢下沉速度直至稳定为止。
3.3不沉或慢沉
不沉或慢沉主要由侧摩阻力大于沉井的自重或刃脚踏面过大、有障碍物等引起,应充分挖除刃脚下的土,有障碍物的应先清除障碍物。但仍无法解决时,可在井壁外侧用高压水射刷,同时堆重物强迫下沉。
4结束语
沉井施工法是修筑深基础和地下构筑物工程采用的重要工法,当遇到施工场地狭小及地下水位较高、涌水量较大或有地下承压水、流砂、软土等地质条件时,沉井施工是较为理想的选择。但是在实际施工时,必须严格按操作规程办事,精细施工,严把工程质量关。
参考文献
[1]李跃进.厚砂层中的沉井施工方法.2008.
[2]李长平.大直径沉井施工技术措施.2008.
[3]王辅圣.软弱土层上沉井施工技术研究.2007.