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1、55 米沉井下沉施工方案编辑单位：江苏锦峰水下技术工程有限公司 编辑人联系：I39 2I8 I4666沉井基础上下敞口带刃脚的空心井筒状结构下沉水中到设计标高处,以井筒作为结构外壳而建筑成的基础。以沉井作为基础结构，将上部荷载传至地基的一种深基础。沉井是一个无底无盖的井筒，一般由刃脚、井壁、隔墙等部分组成。在沉井内挖土使其下沉，达到设计标高后，进行混凝土封底、填心、修建顶盖，构成沉井基础。埋深较大，整体性好，稳定性好，具有较大的承载面积，能承受较大的垂直和水平荷载。此外，沉井既是基础，又是施工时的挡土和挡水围堰结构物，其施工工艺简便，技术稳妥可靠，无需特殊专业设备，并可做成补偿性基础，避免过大
2、沉降，在深基础或地下结构中应用较为广泛，如桥梁墩台基础、地下泵房、水池、油库、矿用竖井以及大型设备基础、高层和超高层建筑物基础等。但沉静基础施工工期较长，对粉砂、细砂类土在井内抽水时易发生流砂现象，造成沉井倾斜；沉井下沉过程中遇到的大孤石、树干或井底岩层表面倾斜过大，也将给施工带来一定的困难。沉井按其截面轮廓分，有圆形、矩形和圆端形等三类。圆形沉井水流阻力小，在同等面积下，同其他类型相比，周长最小、摩阻力相应减小，便于下沉；井壁只受轴向压力，且无绕轴线偏移问题。矩形沉井和等面积的圆形沉井相比，其惯性矩及核心半径均较大，对基底受力有利；在侧压力作用下，沉井外壁受较大的挠曲应力。圆端形沉井对支撑建
3、筑物的适应性较好，也可充分利用基础的圬工，井壁受力也较矩形有所改善，但施工较复杂。沉井一般常用于桥梁墩（台）深基础，可以承载较大的负荷。沉井用于水闸工程的下游防冲已在较多水闸中取得成功经验。在海漫和防冲槽之间设置钢筋砼防冲大沉井，起“锁墙”作用，保护海漫下游端不被下泄洪水和潮水冲刷破坏。1、工程概况 1.1 工程特点 曹娥江大闸枢纽工程位于绍兴市，钱塘江下游右岸主要支流曹娥江河口，距绍兴市区约 30 公里，为等工程，主要建筑物挡潮泄洪闸、堵坝、岸墙、翼墙为级建筑物；次要建筑物上游导流堤等为 3 级建筑物；临时建筑物施工围堰等为 4 级建筑物。大闸枢纽主要由挡潮泄洪闸、堵坝、导流堤、鱼道、上游河
4、道护脚、上下游堤防加高加固以及 2 号闸老围堰处理等建筑物组成。在灌砌石海漫下游端设防冲大沉井， 防冲大沉井总长 685m，共计 55 只。由于沉井下沉过程中不可避免有倾斜现象，根据相关工程经验，在相邻井间预留 0.9m 的宽缝，在预留缝的上下游两端采用高压旋喷桩进行缝堵，高压旋喷桩深 15m，桩径不小于 1.5m。单个防冲大沉井，顺水流向长 8m，垂直水流向长 12m，深 13m，外壁厚 0.7m，中间设分隔墙厚0.4m，顶板厚 0.8m，下端开口，中间为空箱，刃脚底面宽度 0.3m。沉井沉放完毕后，在空箱内回填砂质粉土。设计沉井底标高为-15.5m ，顶标高为-2.5m 。 1.2 工程地
5、质 沉井场址在勘探深度内土层出露较简单，分布较均匀。自上而下分述如下： 砂质粉土（al-mQ4）组成，顶板标高-17.2-1.31 米； 淤泥质粘土粉土夹层（al-mQ4） ，顶板标高-19.2-12.31 米； 淤泥质粉质粘土夹粉土（al-mQ4） ，顶板标高-24.4-21.4 米； 粉质砂土、粉土互层（al-mQ4） ，顶板标高-44.9-33.1 米； 粉砂（al-mQ3）等组成，顶板标高-60.8-50.22 米。 地基土砂性强，抗剪抗压性能良好，陶晓斌 砂性土抗冲能力差，易受水的影响。施工区域内建设单位已建有施工围堰，堰高平均高程约为 10m，围堰区内场地比较平坦，场地标高为-2-
6、2.5m。 2、沉井下沉方案的确定 2.1 沉井制作 沉井制作采用就地浇筑的方式，每只沉井分二节制作，一次下沉。第一节制作高度 8.5m，分三次浇筑砼，即 1.0m、3.7m、3.8m。为方便施工第一次沉井制作时的地面标高（刃脚位置）为-7.0m。第一节制作的沉井下沉到 -15.5m ，然后再进行上部的接高，进行第二节 3.9m 的制作。 1. 接高沉井时必须停止除土作业，在沉井偏斜情况下严禁接高沉井。 2. 高处作业必须支搭作业平台，作业平台的脚手板必须铺满、铺稳；上下作业平台必须设安全梯、斜道等攀登设施；作业平台临边必须设防护栏杆；使用前应经检查、验收，确认合格并形成文件，使用中应随时检查
7、，确认安全。 3. 拆除支垫应符合下列要求：混凝土强度应满足设计规定的抽垫要求；抽出垫木后应用砂性土回填、捣实；抽垫时应采取防止沉井偏斜的措施；抽垫时应由作业组长指挥，分区域，按规定顺序进行； 定位支垫处的垫木应按设计规定程序最后抽出，且不得遗留。 4. 沉井侧模应在混凝土强度达到 25时方可拆除，刃脚模板应在混凝土强度达到 75时方可拆除；沉井分节预制时，分节预制高度应依其下沉过程中的稳定性和摩阻状况，由设计或施工设计确定。底节沉井的最小高度应满足拆除垫木后的竖向挠曲强度要求。 5. 沉井制作场地应符合下列要求： (1） 岛标高应高出施工期间可能出现的最高水位 70cm 以上。 (2） 筑岛
8、应能承受水流对岛体的冲刷，确保岛体稳定。 (3） 筑岛的平面尺寸应满足沉井制作和抽垫等施工要求，沉井周围应有 2m以上的护道。 (4） 筑岛材料应为透水性好、易于压实和开挖的无大块颗粒的砂土或碎石土等。 (5） 在浅水区域或可能淹没的旱地、浅滩应筑岛制作沉井。 6. 制作沉井时应同步完成直爬梯或梯道预埋件的安设；直爬梯和梯道应符合下列要求： (1) 梯道宽度不宜小于 70cm；坡度不宜陡于 50；梯道宜使用钢材焊制，钢材不得腐蚀、断裂、变形； 每步高度不宜大于 25cm，严禁用钢筋做踏板；梯道临边侧必须设防护栏杆。 (2) 采用斜道 (马道)时，脚手架必须置于坚固的地基上，斜道宽度不得小于1m
9、，纵坡不得陡于 13，支搭必须牢固。 (3) 采用固定式直爬梯时，爬梯应用金属材料制成；梯宽且为 50cm，埋设与焊接必须牢固。梯子顶端应设 1.0m1.5m 高的扶手；攀登高度超过 7m 以上部分宜加设护笼；超过 13m 时，必须设梯间平台。 (4) 人员上下梯子时，必须面向梯子，双手扶梯；梯子上有人时，他人不宜上梯。 (5) 采购的安全梯应符合现行国家标准；现场自制安全梯应符合下列要求： 1) 攀登高度不宜超过 8m；梯子踏板间距宜为 30cm，不得缺档；梯子净宽宜为 40cm 50cm；梯子工作角度宜为 755。 2) 梯子需接长使用时，必须有可靠的连接措施，且接头不得超过一处。连接后的
10、梯梁强度、刚度，不得低于单梯梯梁的强度、刚度。 3) 梯脚应置于坚实基面上，放置牢固，不得垫高使用；梯子上端应有固定措施。 4) 梯子结构必须坚固，梯梁与踏板的连接必须牢固；梯子结构应根据材料性能进行受力验算，经计算确定。 (6) 基坑施工现场可根据环境状况修筑人行土坡道供施工人员使用，人行土坡道应符合下列要求： 1) 施工中应采取防扬尘措施，并经常维护，保持完好。 2) 两侧应设边坡，沟槽( 基坑)侧无条件设边坡时，应根据现场情况设防护栏杆。 3) 坡道土体应稳定、坚实，宜设阶梯，表层宜硬化处理，无障碍物。 4) 宽度不宜小于 1m，纵坡不宜陡于 13。 7. 临边作业必须设防护栏杆，并应符
11、合下列要求： (1） 木质栏杆上杆梢径不得小于 7cm，下杆梢径不得小于 6cm，栏杆柱梢径不得小于 7.5 cm，并以不小于 12 号的镀锌钢丝绑扎牢固，绑丝头应顺平向下；钢筋横杆上直径不得小于 16mm，下杆直径不得小于 14mm，栏杆柱直径不得小于 18mm，采用焊接或镀锌钢丝绑扎牢固，绑丝头应顺平向下；钢管横杆、栏杆柱均应采用直径 48mm(2.753.5)mm 的管材，以扣件固定或焊接牢固。 (2） 防护栏杆应由上、下两道栏杆和栏杆柱组成，上杆离地高度应为1.2m，下杆离地高度应为 50cm60cm。栏杆柱间距应经计算确定，且不得大于 2m。 (3） 栏杆柱在基坑四周固定时，可采用钢
12、管并锤击沉入地下不小于 50cm 深。钢管离基坑边沿的距离，不得小于 50cm；栏杆柱在混凝土结构上固定，采用钢质材料时可用预埋件与钢管或钢筋焊牢；采用木栏杆时可在预埋件上焊接 30cm长的 505 角钢，其上、下各设一孔，以直径 10mm 螺栓与木杆件拴牢；栏杆柱在砌体上固定时，可预先砌入规格相适应的设预埋件的预制块，并固定。 (4） 防护栏杆的底部必须设置牢固的、高度不低于 18cm 的挡脚板；挡脚板下的空隙不得大于 1cm；挡脚板上有孔眼时，孔径不得大于 2.5cm。 (5） 栏杆的整体构造和栏杆柱的固定，应使防护栏杆在任何处能承受任何方向的 1000N 外力。 (6） 高处临街的防护栏
13、杆应加挂安全网，或采取其他全封闭措施。 首先，根据土方堆放场地，对沉井部分的表土进行清除，清除的表土直接打至土方堆放处进行场地平整。场地平整完成后，将第一、二组土方冲排入钱塘江中，以后各组的土方或回填或进行堆放。 在井点正式作用二天后开始土方冲挖，每一作业段计划安排 3 天时间进行冲挖，根据泥浆泵的工作效率，一个作业段配 10 套冲挖设备，其中 8 套工作，2 套备用。 土方冲挖后，井点已工作 5 天，开挖后的基坑能满足上部作业的需要。 4.2 沉井下沉 沉井砼浇筑时，在沉井内离井底约 4m 左右的位置四周设置若干小牛腿，以便设置下沿工作平台，同时在该位置内隔墙上设置进人孔，使沉井内各格间形成
14、通道，便于操作人员相互沟通。在井壁内侧设置插筋，以便搭设爬梯，形成垂直通道。 本工程沉井高度较高，为保证平稳下沉，第一次制作待砼强度达到设计要求后即进行沉井的下沉，下沉时一次沉放到位。下沉考虑每小组四只同时沉放，完成一小组再沉放另一小组，两作业组同时作业，但存在时间差，主要采用排水法施工。 沉井下沉施工工艺图 4.2.1 排水下沉 首先将沉井四周与下沉无关的机具、设备（包括钢管、钢模板）均搬离施工现场，清除杂物； 在沉井四角设立指针，并埋设高程点和水平位移标志，架设测量仪器进行首次测量； 检查维护降水井点并确保其运转正常； 搭设井内作业平台及上下作业爬梯；并在沉井面上搭设操作平台、栏杆。泥浆泵
15、、水枪配备到位（每格内配泥浆泵一台、水枪一支） ； 井内取土的原则是：从中间往周围，尽量使土体成漏斗状，让刃脚周围的土体自然下挤。控制各隔仓内土体高差不大于 0.5m。正常情况下，距刃脚 50cm 范围内严禁取土，除非因沉井刃脚土体问题出现沉井不沉或沉井纠偏的需要。 由于每次将四只沉井同时下沉，原则上同时同步取土。特殊时按先 1#、3#后2#、4#沉井，沉井之间的高差不大于 1m。 准备二台 4 吋水泵，以备非常情况下（井内出现大量流砂、沉井突沉等） ，对井内进行灌水。 4.2.2 不排水下沉 在距下沉底标高 23m 时，在正常情况下仍可采用排水下沉，如需采用不排水下沉，具体如下： 利用距井底
16、 4m 的小牛腿搭设工作平台，泥浆泵用葫芦挂在工作平台作业面，在泥浆泵吸泥口下方设置一根长约 2m 的硬管，增加泥浆泵的吸程，水枪枪口采用 2m 钢管或毛竹杆接长直接进行冲沉，工作人员直接在工作平台上作业，其他机械设备及工序同排水下沉。 4.3 设备及人员配置 在每一沉井的四个分隔仓内，每仓配备水枪 1 支，泥浆泵 1 台。泥浆泵采用葫芦悬挂便于移动取土，由于取土较深，泥浆泵需要进行接送。故每一沉井内配水枪 4 支，泥浆泵 8 台。每支水枪配 1 人，每只井配 4 人进行泥浆泵管理，每组另配 4 人管理泥浆泵、4 人管理高压泵。共计 72 人，泥浆泵 64 台，高压清水泵 16 台。 4.4 沉井的接高 沉井制作：经过下沉后的沉井此时处于暂时稳定状态，如上部接高，相当于对沉井进行加载，沉井将有可能自然下沉。为保证安全对沉井外围及井内进行土方回填。 上部沉井砼高 3.9m，自重 3.93425=3315KN。此部份荷载需由土体摩阻
