1地下管线非开挖铺设工程施工及验收 沉井施工 1.1基本规定 1.1.1沉井适用于在其影响范围内无重要建(构)筑物及地下管线等的环境,气压沉箱适用于对周边环境要求较高或对地下水控制有要求的环境 随着城市地下空间的不断开发,需要在密集的建筑群中施工的情况越来越多,对在施工中如何确保邻近地下管线和建(构)筑物的安全提出了越来越高的要求沉井与气压沉箱下沉施工工艺的不断开发和创新, 即使在复杂环境下进行施工作业, 周围地表变形也仅趋于微量 沉井施工一般来说对环境的影响较大, 而气压沉箱的施工相对来说较沉井施工给周边环境带来的影响小,可以根据周边环境条件确定采用沉井或者气压沉箱 沉井与气压沉箱施工可根据工程地质、水文地质和周边环境等条件,因地制宜,合理选择施工工艺根据工程地质、水文地质、周边环境等条件沉井下沉可选用排水下沉法、不排水下沉法施工 排水法下沉适用于以下条件:①渗透系数不小于 1×10-4cm/s;②稳定的黏性土;③砂砾层中渗水量大但是排水便捷 不排水法下沉适用于以下条件:①流砂严重的地层;②含水量大于 60%淤泥层中;③排水不便捷渗水量大的砂砾层;④地下水无法排除或大量排水会影响附近建(构)筑物的安全。
1.1.2沉井与气压沉箱施工计算必须具备岩土工程的勘察资料,勘察和钻孔应符合下列规定: 1.1.2.1面积不大于200m2的沉井与气压沉箱,不应少于2 个钻孔; 1.1.2.2面积大于 200m2 的沉井与气压沉箱,形状为矩形时,在四个角点应各布置一个钻孔; 形状为圆形时, 在两个相互垂直的直径端点应各布置一个钻孔; 1.1.2.3特大沉井与气压沉箱可根据设计要求增加钻孔数量; 1.1.2.4钻孔底标高应低于沉井与气压沉箱的终沉标高不少于5.0m; 1.1.2.5软土地层应采用静力触探的方式进行钻孔,勘探孔应穿透软弱土层或达到预计控制深度 为保证沉井与气压沉箱顺利下沉,对钻孔应有特殊的要求,本条根据面积大小以及工程的特殊性给出了一些钻孔要求 如下沉区域遇有软弱下卧层, 应对其深度和范围进行探明 1.1.3沉井与气压沉箱工程施工前,应具备下列资料: 1.1.3.1设计施工图; 1.1.3.2施工区域内的气象和水文资料; 1.1.3.3岩土工程勘察报告; 1.1.3.4拟建工程施工影响范围内的建(构)筑物、地下管线和障碍物等环境保护的相关资料; 1.1.3.5测量基线和水准点资料; 1.1.3.6施工组织设计及施工方案; 1.1.3.7防洪、防汛、防台风的有关规定。
本条规定了在沉井与气压沉箱施工前应完成的工作,需要进行现场调查研究,掌握施工区域内气象和岩土工程勘察情况,调查临近建(构)筑物、地下管线和其他地下障碍物等相关资料,同时要完成施工组织设计和现场的准备工作 施工现场准备工作的主要内容是:施工场地的障碍物处理及“三通一平” “三通一平”即:水通、电通、道路通及场地平整 施工组织设计是拟建工程项目进行施工准备和正常施工的全面性技术经济文件,是编制施工预算、实行项目管理的依据 施工组织设计主要内容包括:①工程概况;②主要工序施工工艺;③施工总进度计划;④劳动力与主要物资资源的需要量计划;⑤施工总平面图;⑥施工计量;⑦质量安全技术措施;⑧文明标化管理 1.1.4原材料进场时,应具有产品合格证、出厂试验报告进场后应进行材料验收和抽检,质量检验合格后方可使用 原材料进厂时虽然有合格证书,进场后应根据国家标准的有关规定按照一定数量进行抽检,试件的报告达到要求后方可在工程上使用 1.1.5沉井与气压沉箱施工前应熟悉施工图,掌握设计意图与要求,实行自审、会审(交底)和签证制度;发现施工图有疑问、差错时,应及时提出意见和建议 1.1.6气压沉箱施工宜采用机械化、信息化、智能化作业的施工工艺。
由于以前的气压沉箱施工中,气压沉箱作业人员由于气压的作用容易产生沉箱病的不利情况,随着技术的革新,现在不需要气压沉箱作业人员频繁进入高压工作室内,避免了对作业人员身体造成的不利影响,采用机械化、信息化、智能化的施工技术,可以很好地解决对作业人员造成的危害问题 1.1.7沉井与气压沉箱在施工期间及使用过程中,应对其自身以及邻近的周边建(构)筑物、地下管线等进行监测 1.2计算与验算 1.2.1一般规定 1.2.1.1沉井施工前应对垫层厚度、下沉系数、接高稳定性、封底混凝土等内容进行计算与验算,计算和验算时所取的作用力均采用标准值 沉井工程施工计算主要包括垫层厚度、下沉系数、接高稳定性和封底混凝土等内容,本规范中进行的计算和验收中所需公式的作用力均采用标准值进行计算 本规范作为施工规范使用,不要求计算公式中的作用力再乘以分项系数 1.2.1.2气压沉箱施工计算应符合下列规定: (1)在下沉阻力计算中,除箱壁侧摩阻力、刃脚反力外,尚应包括气压浮托力; (2)工作室顶板的计算荷载应根据不同工况确定,应取配重、自重、地基反力、水浮力和气压浮托力的最不利工况,且不应计入封底混凝土的作用 气压沉箱与沉井的计算基本相同,除应符合沉井的计算要求外,尚需要考虑气压的作用力, 本条给出了计算需要考虑的作用以及计算荷载的取值方法, 在实际计算时可取气压沉箱实际施工工况中最不利的工况进行计算。
1.2.1.3水域沉井与沉箱在溜放、拖运以及沉放施工时,应对沉井与沉箱的倾斜稳定性进行验算; 水域沉井与沉箱的前后两面水平作用不均衡时, 尚应验算抗滑移及抗倾覆稳定性 水域沉井与沉箱施工时为了保证质量与安全,要求在施工前对定位系统以及浮运、就位的稳定性进行验算,计算结果符合要求后方可进行后续施工;若不符合稳定要求,可以通过灌水、 配重等措施来维持沉井与沉箱的稳定 水域沉井与沉箱在出现前后两面作用不均衡时,为了防止施工中出现滑移和倾覆情况,需进行抗滑移和抗倾覆验算 1.2.1.4钢筋混凝土沉井与气压沉箱在分节制作时,每节井(箱)壁上端水平钢筋应加强 沉井与气压沉箱分节制作时, 上下节井(箱)壁混凝土的收缩不一致,应采取措施予以控制措施中包括设后浇带、用补偿收缩混凝土和增加水平钢筋等 1.2.1.5沉井与气压沉箱首节制作时的基底压力不应大于下卧层地基承载力特征值,以后各节接高制作时应符合地基极限承载力的要求 沉井与气压沉箱的第一节为下沉阶段的主要受力结构,所以第一节制作对沉井与气压沉箱的下沉非常重要 为了保证第一节的制作质量, 要求第一节的制作荷载不应大于地基的承载力设计值,以后各节只制作井壁,承载力要求较第一节低,达到地基的极限承载力标准值即可。
1.2.1.6沉井与气压沉箱地基承载力及软弱下卧层验算应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》 GB 50007的规定执行 1.2.2混凝土垫层及砂垫层 1.2.2.1 开挖工作坑遇有暗塘、 暗沟、 旧河道等不良地质时应进行加固处理,工作坑的开挖应符合现行行业标准《建筑基坑支护技术规程》JGJ 120的规定 工作坑底部若有暗塘、暗沟、土质松软的土层应予以清除在井(箱)壁中心线的两侧各1m 范围内回填砂性土整平振实,以免沉井(箱)在制作过程中发生不均匀沉陷开挖工作坑应分层按顺序进行,地面浮泥应清除干净并保持平整和疏干状态 1.2.2.2砂垫层的厚度应根据沉井与气压沉箱的重量和地基土的承载力按下列公式计算确定,且不宜小于 600mm 本条给出了砂垫层的计算公式,计算结果小于 600mm 时,取 600mm沉井与气压沉箱首节荷载主要为井(箱)体的自重,为确保首节稳定性,应控制首节制作高度同时,在刃脚下设置素混凝土垫层可以加大支承面积, 并通过砂垫层进一步扩散至地基土, 使应力小于地基土的承载力特征值,确保首节的稳定性 1.2.2.3砂垫层的宽度宜根据素混凝土垫层边缘向下按砂垫层的压力扩散角扩散确定。
压力扩散角为基底压力扩散线与垂直线的夹角, 这个扩散角度大小与基础材料的弹性模量、持力层的压缩模量、持力层土的内摩擦角有关 1.2.2.4素混凝土垫层的厚度 hc 不应小于 150mm,且不宜大于 250mm,混凝土的强度等级不应低于 C20 本条给出了素混凝土垫层厚度的取值范围,应根据现场土层及沉井(箱)大小综合确定一般来说素混凝土垫层的厚度不宜过厚,太厚会造成沉井与气压沉箱下沉时凿除混凝土困难 1.2.3侧阻力 1.2.3.1沉井与气压沉箱壁阻力沿井(箱)壁深度方向的分布,侧阻力计算应符合下列规定: 本规范列出了常规的摩阻力示意图,如有地区的成功经验可以进行调整图 (a)主要用于井(箱)壁外侧无台阶的沉井与气压沉箱图 (b)井(箱)壁外侧台阶以上的土体与井(箱)壁并不紧密接触,摩阻力有所减少 1.2.3.2井(箱)壁外侧与土层间的极限侧阻力标准值应根据工程地质条件,通过试验或对比工程的经验资料确定 尚应指出:在淤泥质土和黏性土中,由于土的黏聚力等因素的作用,沉井与气压沉箱停止下沉的时间越长,摩阻力值就越大;当沉井与气压沉箱开始起步下沉时,摩阻力值又下降到较小的数值 1.2.4下沉系数及接高稳定性 (1)当井(箱)内填砂处理时, R1、R2 应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007 的规定进行深度修正,且应增加刃脚处砂对刃脚的摩阻力值。
(2)下沉系数宜为 1. 05~1. 25, 在下沉过程中遇有软弱土层时宜为 0.8~0.9 沉井与气压沉箱下沉前,应进行分阶段下沉系数的计算,下沉系数结果符合要求后方可下沉, 如果下沉系数不能符合下沉需求, 需要采用合适的下沉施工方法和相应的技术措施 由于在井(箱)内填砂,故刃脚和隔墙底部的承载力不仅仅是底部的承载力, 需要对其进行修正,本规范对其只考虑深度修正,同时根据刃脚和隔墙的埋深,应考虑刃脚和隔墙处的摩阻力 根据工程实践经验,一般来说沉井与气压沉箱依靠结构自重克服摩擦力下沉在选择下沉系数时,一方面要尽可能保证依靠自重下沉,同时又要防止结构自重过大导致超沉、突沉下沉系数可采用掏刃脚、调节土塞高度等措施来控制 沉井与气压沉箱的自重包括井壁、隔墙和框架等重量如采用不排水下沉,则沉井的自重尚应考虑水的浮力对沉井自重的影响 此时沉井所受水的浮力的大小, 等于地下水位以下的井壁、隔墙、框架等部分的同体积水重;气压沉箱所受水的浮力大小,等于地下水位以下至刃脚踏面以上高度内的土体内的同体积水重 由于淤泥质土的承载力很低,这时,沉井与气压沉箱就会突然下沉,数十秒的沉降量可达 3m~5m在淤泥质土和黏性土中下沉时,土体宜进行加固处理,宜在刃脚下土体进行加固,具体范围可根据计算确定,否则会造成严重的工程事故。
1.2.4.2沉井与气压沉箱在接高时,增加了混凝土重量,大大增加了刃脚踏面的荷载 如果踏面下土体承载力不足以承担这部分荷载, 在浇筑过程中会造成大的沉降,甚至发生突沉,荷载不均匀时还会产生大的倾斜,给浇筑混凝土的质量带来一定的危害因此,进行接高施工前应进行接高稳定性验算工程中往往在沉井与气压沉箱接高之前,在井内回填部分黄砂,以增加接触面,减少沉井与气压沉箱的沉降 1.2.5封底混凝土 1.2.5.1干封底混凝土厚度应符合设计要求,且不宜小于 0.4m,并应保证钢筋混凝土底板能够顺利施工 干封底混凝土的厚度应根据工程地质、设计与施工工况确定,宜取 0.4m~1.2m 1.2.5.2水下封底混凝土的弯矩计算: (1)封底混凝土受浮力作用,其向上作用的标准值,即为地下水头高度减去单位面积封底混凝土的重量 (2)沉井自重反力作用沉井封底后仍有可能继续下沉,沉井自重将对封底混凝土产生反力,计算时假定自重反力均匀分布反力与浮力进行比较,取其中大值计算弯矩计算反力时应扣除封底混凝土自重 (3)计算弯矩时,一般假定封底素混凝土板与刃脚斜面连接为简支,如板中有梁系分隔,只要梁边有支承面,也可按简支考虑。
1.2.5.3沉井与气压沉箱封底前,应进行抗浮验算沉井与气压沉箱抗浮应按封底时可能出现的最高水位进行验算 1.2.5.4当封底混凝土与底板间有拉结钢筋等可靠连接时,封底混凝土的自重宜计入抗浮重量的一部分,且 kf 应大于 1.05 当封底混凝土与底板有可靠连接时,封底混凝土可作为沉井(箱)抗浮重量的一部分,通常的连接方式是使用插筋,使得封底混凝土与底板共同作用 1.2.5.5沉井采用导管法进行水下混凝土封底时,导管的平面布置应符合下列规定: (1)导管扩散半径不宜大于 4.0m; (2)导管插入深度不宜小于 1.0m; (3)导管浇筑时距离基底面高度宜为 0.3m~0.4m; (4)水下封底混凝土初灌量应按下列公式计算: 当浇筑面积较大时,可采用 2 根或 2 根以上的导管同时浇筑,但各根导管的有效扩散半径应互相搭接并能盖满井底全部范围 为防止导管外的水进入导管,并获得比较平缓的混凝土表面坡度,故导管下端应插入混凝土内一定的深度 1.2.6水域沉井与沉箱 1.2.6.1浮运沉井或浮运沉箱沉入河床前,应验算稳定倾斜角浮运阶段的稳定倾斜角 不得大于 6° 在水中浮运的沉井与沉箱,由于风浪的影响,往往会影响到浮运沉井与浮运沉箱的浮运安全,因而水中浮运的沉井与沉箱在浮运过程中(沉入河床前),必须验算横向稳定性,以避免在水中倾覆事故的发生。
在进行浮运稳定验算时, 一般是验算浮运沉井与浮运沉箱的稳定倾斜角 1.2.6.2浮运沉箱下水前混凝土强度应符合设计要求根据施工情况复核沉箱的浮运稳定性,不符合要求时,应采取适当措施 1.2.6.3位于水域岸边的沉井与沉箱,前后两面水平作用不均衡时应按下列公式验算沉井的滑移和倾覆稳定性 1.2.6.4浮运沉箱水上运输可用浮运拖带法、半潜驳或浮船坞干运法无运输经验时,应对下潜装载、船运和下潜卸载的作业阶段进行下列验算: (1)半潜驳或浮船坞的吃水、稳性、总体强度、甲板强度和局部承载力; (2)在风、浪、流作用下的船舶运动响应和浮运沉箱自身的强度、稳性等 1.2.6.5浮运沉箱采用浮运拖带法水上运输时,拖带前应对浮运沉箱进行吃水、压载和浮游等稳定验算验算应符合下列规定: (1)验算浮运沉箱吃水时,应准确计入浮运沉箱内实际的残余水和混凝土残屑的重量、施工操作平台和封舱盖的重量; (2)验算吃水、干舷高度和稳定性时,应分别对空载和不同拖带工艺下不同稳定要求等情况进行计算; (3)浮运沉箱压载宜用砂、石、混凝土块等固体物;用水压载时,应精确计算自由水面对稳定性的影响 1.2.6.6水深小于 5.0m 的浅水地段, 宜采取现场人工筑岛进行沉井与沉箱制作与施工。
岛面标高应高出施工期最高水位 0.5m 以上,下沉结构边线外侧应留设护道;无围堰时四周护道宽度不应小于 2.0m,有围堰时应按下式确定且不应小于 1.5m,设置其他施工设施时应另行加宽或按设计要求 无围堰筑岛是指带边坡的土岛;有围堰筑岛是指在设有钢板桩、钢筋混凝土板桩等防护围堰内的筑岛 由于有围堰边缘比无围堰边缘坚固, 所以有围堰护道宽度比无围堰护道宽度规定要小 1.3制作与下沉 1.3.1一般规定 1.3.1.1施工前应对施工现场进行踏勘,了解邻近建(构)筑物、堤防、地下管线和地下障碍物等状况, 按要求做好沉降位移的定期监测及监护工作 水域环境沉井与沉箱施工前尚应对洪汛、凌汛、河床冲刷、通航及漂流物等做好调查研究,并应采取相应防护措施 1.3.1.2施工前应设置测量控制网,进行定位放线、布置水准基点等工作 定位放线工作在地面上定出沉井与气压沉箱纵横两个方向的中心轴线、轮廓线以及水准点等,并布置水准基点作为沉井与气压沉箱施工的依据,同时应做好保护工作 1.3.1.3气压沉箱工作室内外应配备通信联络设备, 定期检查线路确保畅通 1.3.1.4邻近水域的沉井与沉箱施工初沉阶段宜避开汛期。
1.3.1.5分节制作的钢筋混凝土沉井与气压沉箱,下沉前首节的混凝土强度必须达到设计强度,其余各节不得低于设计强度的70% 本条给出了沉井与气压沉箱结构在首节和分节制作时的强度要求,一般来说沉井与气压沉箱在实际施工过程中为了缩短施工周期会在混凝土强度未达到要求时就开始下沉, 这样必然会引起结构的裂缝或局部破坏, 故需要对首节和其余各节下沉前混凝土应达到的强度作出严格规定,防止强度达不到强行下沉的情况出现,造成严重的后果 本条对于沉井与气压沉箱的混凝土强度给出了具体的要求,混凝土的强度对于沉井与气压沉箱后续的施工起到决定性作用,首节是井(箱)体接高和下沉时的主要受力构件,所以要求首节的混凝土强度需要达到设计强度, 其余各节的混凝土在下沉过程中受力较小, 实际操作中考虑施工进度要求一般都会提前下沉,为确保结构安全及工程质量,本条给出了“首节的混凝土强度必须达到设计强度,其余各节不得低于设计强度的 70%”的要求 1.3.1.6沉井与气压沉箱制作时应符合下列规定: (1)地基承载力不能符合沉井与气压沉箱制作和接高稳定要求时,在施工前应进行地基处理; 沉井与气压沉箱在接高过程中可采取地基加固、 井(箱)壁外注浆和井内填土的方式保持稳定;地基加固可采取换填、水泥土搅拌桩、注浆加固、高压旋喷桩加固等方法对地基进行预处理,保证在接高时地基承载力能符合要求; (2)首节制作高度不宜大于 6m,其余节制作高度宜控制在 6m~8m; 首节制作高度与刃脚底部的素混凝土垫层、砂垫层以及下卧层土体的承载力均有直接的关系, 首节的高度直接决定了素混凝土垫层、 砂垫层的厚度以及对下卧层土体承载力的要求;首节制作的质量对于沉井与气压沉箱后续施工至关重要,故应该保证其质量,若制作高度过高, 对于刃脚下的素混凝土垫层、 砂垫层的厚度以及对下卧层土体承载力的要求都较高,从首节制作的技术性和经济性来说,一般要求制作高度不宜超过 6m;如果超过 6m,需要采用较厚的砂垫层,素混凝土垫层,同时尚需要对下卧层进行验算,不能符合要求时要对下卧层进行地基加固; (3)分节制作高度不宜大于沉井与气压沉箱的短边或者直径。
为了保证制作时安全性,一般来说分节制作的高度不宜大于沉井与气压沉箱的短边或者直径 1.3.1.7沉井与气压沉箱为多次制作多次下沉时,每次接高均应符合稳定性要求 沉井与气压沉箱为多次制作多次下沉时,要求传至刃脚下土层的荷载应小于该层土的极限承载力,每次接高都应符合稳定性要求 1.3.1.8沉井与气压沉箱施工时落地外脚手架必须与模板系统脱开,且落地外脚手架应具有防倾覆的安全措施 本条针对落地外脚手架与模板系统的关系进行了规定 沉井与气压沉箱的制作过程中,沉井本身会产生一定量的自沉, 落地脚手架与模板系统连在一起, 会影响混凝土的浇筑质量及脚手架的安全,所以必须脱开落地脚手架制作高度较大时容易发生倾覆,可以通过增加抛撑或者宽度等方法进行防倾覆的安全设计 1.3.1.9沉井与气压沉箱下沉前,应完成井壁防水层施工,并应做好下沉高差、平面偏差的观测 1.3.1.10沉井与气压沉箱下沉前及下沉时,应做好地下水位的观测 1.3.1.11软土地层中的沉井与气压沉箱下沉,应严格控制井(箱)内取土深度 沉井与气压沉箱下沉时开挖所形成的类似锅底状的开挖面, 在施工时要控制开挖深度,不得超挖,如下图所示 1.3.1.12沉井与气压沉箱的下沉应实时测量与纠偏,下沉至设计标高,且8h 累计下沉量不大于10mm时可封底施工。
1.3.1.13大型沉井封底应分仓、 均匀对称进行, 且任一区域的混凝土封底工作均应一次连续浇筑完成 1.3.2垫层施工 1.3.2.1工作坑底部的平面尺寸应根据支模、 搭设脚手架及排水等因素确定,开挖的深度应根据土质情况、地下水位、现场施工条件等综合确定 为了保证工作坑的尺寸能符合工程的需求,需要考虑支模、搭设脚手架的空间,还应综合考虑周边环境及排水的需要 1.3.2.2工作坑基底宜选择在低压缩性、高承载力的土层中,基底位于地下水位以下时,应做好降水、排水工作 降水会影响周边环境,应有降水范围估算,以估计对环境的影响,必要时需有回灌措施,尽可能减少对周边环境的影响降水运转过程中要设水位观测井及沉降观测点,以估计降水的影响 1.3.2.3砂垫层的铺设厚度不宜小于 600mm,每层铺设厚度不应超过 300mm,应逐层浇水控制最佳含水量砂垫层宜采用颗粒级配良好的中砂、粗砂或砾砂 砂垫层使用细砂时宜同时掺入一定数量的卵石或碎石,其掺入量应按设计规定,石子的最大粒径不宜大于 50mm每层砂垫层的铺设厚度不应超过 300mm,同时控制含水量,使之达到良好的压实效果 1.3.2.4铺筑砂垫层前,场地应预先清理、平整和夯实。
工作坑底部应设置盲沟和集水井,集水井的深度宜低于基底 500mm在清除浮土后,方可进行砂垫层的铺填工作施工期间应做好排水工作,严禁砂垫层浸泡在水中 设置集水井的深度宜低于基底 500mm,以防坑(槽)底的土层破坏或隆起不应使砂垫层泡水,保证砂垫层的承载力 1.3.2.5砂垫层的压实系数可采用环刀法或贯入仪等方法测定,压实系数不应小于 0.93 (1)环刀法质量检测砂垫层密实度时,用容积不小于200cm3 的环刀取样测定其干重度, 以不小于通过试验所确定的该砂料在中密状态时的干重度数值为合格 检测时可在垫层中设置纯砂检查点, 在同样施工条件下, 按上述方法测定; (2)贯入仪测定法使用贯入仪、钢叉或钢筋等工具,以贯入度大小检测砂垫层的质量检测时,以不大于通过试验所确定的贯入度数值为合格 1.3.2.6沉井砂垫层布置宜采用满堂铺筑形式,平面尺寸较大时,可采用环井壁铺筑形式;气压沉箱砂垫层应采用满堂铺筑形式 当沉井平面尺寸不大时,可按工作坑开挖的范围满堂铺筑沉井的平面尺寸的面积大于 300m2 时,可认为其平面尺寸较大,此时砂垫层铺设可采用环边铺设,达到节省工程造价的目的 气压沉箱在制作时候需要做工作室顶板, 为了保证工作室顶板混凝土的浇筑质量,砂垫层的铺设应采用满堂铺设的形式。
1.3.2.7素混凝土垫层施工前,应检查砂垫层的压实系数和平整度,符合要求后可沿墙浇筑混凝土垫层 1.3.3沉井与气压沉箱制作 1.3.3.1沉井与气压沉箱刃脚施工应符合下列规定: (1)沉井刃脚内侧与底板连接的凹槽在浇筑前应进行凿毛处理; (2)气压沉箱刃脚应与顶板、箱壁整浇; (3)沉井与气压沉箱刃脚内侧与底板连接的凹槽深度宜为 150mm~200mm,连接点处不应漏水 由于工作室在施工过程中均处于气压作用下,故工作室的气密性要求非常高,气压沉箱的刃脚应与顶板、箱壁整浇,保证气压沉箱工作室的气密性气压沉箱不能整浇时也应采取措施,满足气密性要求 1.3.3.2沉井与气压沉箱模板施工应符合下列规定: (1)模板表面应平整光滑且具有足够的强度、刚度、整体稳定性,缝隙不应漏浆; (2)模板的设计、安装及预埋件和预留孔洞设置偏差应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204 的规定 目前在沉井与气压沉箱工程中,井壁模板常采用钢组合式定型模板或木定型模板组装而成,采用木模时,外模朝混凝土的一面应刨光 1.3.3.3沉井与气压沉箱接高制作时模板下端应高出地面 1000mm 以上。
沉井与气压沉箱接高制作时,会引起沉井与气压沉箱的自沉,自沉量根据经验预估,一般为 300mm~500mm,若不考虑一定 的预留量,模板与地面硬接触,沉井(箱)接高时的自沉会造成模板系统破坏,引起安全及质量事故本条考虑一定的安全储备,给出了模板下端应高出地面 1000mm 的安全高度 1.3.3.4沉井与气压沉箱接高施工应符合下列规定: (1)沉井与气压沉箱首节制作高度应符合地基土下卧层的承载力要求;接高时,应进行接高稳定性验算,气压沉箱接高时应维持工作室内的气压稳定; (2)井壁与后浇隔墙的连接处应在井壁上加设腋脚,并预留凹槽和连接钢筋;预留连接凹槽的深度不宜少于 100mm,连接钢筋的直径和间距应与隔墙内的水平钢筋的布置一致; (3)沉井与气压沉箱接高前应进行纠偏,符合终沉时的偏差允许值,接高水平施工缝宜做成凸型,应将接缝处的混凝土凿毛,清洗干净,充分润湿,并在浇筑上层混凝土前用水泥砂浆接浆气压沉箱接缝和施工缝应用止水钢板 1.3.3.5沉井与气压沉箱制作和接高时,脚手架和模板支撑的设计与施工应按国家现行有关标准及通过计算确定 1.3.3.6混凝土浇筑应分层平铺,均匀对称,每层混凝土的浇筑厚度宜为300mm~500mm。
混凝土浇筑时应分层进行,每层的厚度不宜过大,防止振捣不密实的现象出现,故建议每层浇筑厚度为 300mm~500mm 1.3.3.7水平施工缝应留置在底板凹槽、凸榫或沟、洞底面以下 200mm~300mm沉井井壁及框架不宜设置竖向施工缝 沉井与气压沉箱主要是受水平作用力,故不宜设置竖向施工缝水平施工缝的留设也不应在井(箱)结构的薄弱环节处,规定留设在距离薄弱环节 200mm~300mm 以外 1.3.3.8气压沉箱工作室顶板浇筑时应预留人孔、物料孔及供气、照明、封底混凝土浇筑等管路 1.3.3.9沉井与气压沉箱浇筑完成后应及时养护,侧模板待混凝土强度达到能保证表面和棱角不受损伤时方可拆除, 底模版拆除时混凝土的强度应符合现行国家标准《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204 的规定 1.3.4沉井下沉 1.3.4.1沉井下沉前应检查结构外观,并复核混凝土强度及抗渗等级根据施工计算结果判断各阶段是否会出现突沉或下沉困难, 确定下沉方法和相应技术措施 1.3.4.2沉井采用排水法下沉前,应分析工程地质和水文地质资料,采取排水措施,确保顺利下沉 1.3.4.3凿除混凝土垫层时,应先内后外,分区域对称凿除,凿断线应与刃脚底边平齐。
凿除的混凝土垫层应立即清除,并立即用砂或砂夹碎石回填空穴混凝土的定位支点处应最后凿除,不得漏凿 定位支点根据计算时的不利受力情况布置,应符合下列规定: (1)长宽比不小于 1.5 的小型矩形沉井,按四点支承计算,定位支承点距端部的距离可取 0.15L; (2)长宽比小于 1. 5 的小型矩形沉井,定位支点宜在两个方向均按上述原则设置; (3)对于大型矩形沉井,支点的位置可沿周边均匀布置,支承点数量可根据沉井尺寸、砂垫层厚度和持力层的极限承载力确定; (4)对于圆形沉井,支承点的布置可以采用沿直径的对称布置形式 1.3.4.4沉井下沉挖土时应符合下列规定: (1)挖土下沉时,应分层、均匀、对称; (2)下沉系数较大时应先挖中间部分, 保留刃脚周围土体, 使其切土下沉; (3)下沉应按勤测勤纠的原则进行 沉井在软土中下沉时,分层挖去井内泥土,并在沉井四周的刃脚处留有土堤,逐步削平刃脚四周土堤,边挖边沉;沉井在较坚实的土层中下沉时,先挖锅底,刃脚四周留土堤,再向四周均匀扩挖,最后削去土堤,使其下沉;沉井在坚硬的土层中下沉时,先开挖锅底,后分层掏挖刃脚,使其下沉如采用干挖,条件许可时,在沉井刃脚设计标高处提前放置一定数量的混凝土块,使沉井最后坐落在混凝土块上。
1.3.4.5下沉前应在沉井外壁四周沿竖向标出刻度尺,下沉中应对井体倾斜度和下沉量进行测量,每 8h 应至少测量 2 次每下沉 3m 应测量 1 次,经清土校正后方可继续挖土下沉 1.3.4.6排水法下沉时可选用机械挖土或高压水冲泥等下沉方法不排水下沉时可选择空气吸泥或机械挖土等下沉方法,施工时井内水位不宜低于井外水位 不排水下沉中,应控制水位、井底开挖尺寸、下沉量和速度以稳定井底,防止突沉,控制终沉挖流动性土时,应保持井内水位高出井外水位不少于 1m当井内水深超过 5m~10m 时,可采用空气吸泥法和钻吸法出土下沉 1.3.4.7采用空气吸泥下沉施工应符合下列规定: (1)在黏性土层下沉时,应在高压水冲碎土层后方可吸泥; (2)吸泥装置在水下的深度应大于 5m,在初期下沉时可采用机械挖土等方式; (3)吸泥施工时应保持井内外的水位平衡; (4)吸泥施工时应及时掌握排出泥水的浓度和锅底各部位的标高 空气吸泥法是比较常用的不排水下沉法之一,需配备一定数量的潜水作业人员当空气吸泥装置工作时, 压缩空气沿进气管进入空气箱以后, 通过内壁上的一排排小孔眼进入混合管,在混合管内与水混合,形成比重小于 1 的气水混合物,与泥土混合通过混合管置换出去。
1.3.4.8沉井在下沉到距离设计标高 2m 时,应控制四角高差及下沉速度,下沉深度距设计标高应有一定的预留量,预留量宜为 50mm~200mm 一般沉井下沉到距离设计标高 2m 时,应放慢下沉速度为使得沉井结构符合使用时候的要求,沉井的下沉深度应有一定的预留量,具体预留量还可根据实际情况进行确定在接近下沉标高 500mm 时,在软土地层中可以预留 100mm~200mm,在砂土等硬土层中可以预留 50mm~100mm 1.3.4.9遇风化或软质岩层时,可用风镐或风铲进行开挖;在开挖砂砾层时,对大块孤石宜进行钻孔爆破;遇岩层开挖时,宜采用爆破法开挖,并制订爆破方案爆破作业应符合现行国家标准《爆破安全规程》GB 6722 的规定 1.3.4.10当沉井下沉系数小于 1 时, 宜采用触变泥浆、 空气幕、 桩基反压法、压重法等助沉法配合沉井下沉,根据实际情况可选用一种或多种助沉措施 对于下沉深度较深或侧摩阻力较大的沉井,为了让沉井能在土中顺利下沉,可采用触变泥浆套、空气幕、高压射水、压重下沉、抽水下沉、井壁外侧挖土下沉等措施配合施工,使沉井顺利下沉到设计标高 采用泥浆润滑套助沉措施时,泥浆管应预埋于井壁上,下沉过程中应经常检查输浆管的通畅情况。
泥浆槽内的液面不宜过低,应维持在沉井基坑面下 50mm 左右泥浆应定期检测置换 砂性土层可采用空气幕法助沉 当沉井下沉速度较快时,可采取控制挖土范围、深度、井内水位、井壁外回填粗糙材料、夯实井壁外土体等止沉措施 1.3.4.11采用触变泥浆助沉时,应符合下列规定: (1)井壁的外台阶宽度宜为 100mm~200mm; (2)在沉井下沉到设计标高后,泥浆套应按设计要求处理,宜采用水泥浆或水泥砂浆置换触变泥浆 1.3.4.12采用空气幕助沉时,应符合下列规定: (1)施工前应根据计算确定空压机和储气包的数量,在刃脚外踏面处应设置密封装置; (2)空气幕压力值应小于水压力的 1.5 倍; (3)压气顺序应自上而下进行,关气顺序应自下而上; (4)气龛的形状宜为倒梯形,在 1.5m~3.0m 内宜设置 2 个喷气孔,刃脚顶以上 3.0m 内不宜设置喷气孔,喷气孔的直径宜为 1mm~3mm; (5)空气幕助沉时间应根据实际情况确定,不宜超过 2h 沉井下沉深度越深,其侧摩阻力越大,采用空气幕措施可减小井壁与土层之间的摩阻力,使沉井顺利下沉到设计标高该法是在沉井井壁内预设一定数量的管路,管路上预留小孔, 之后向管内压入一定压力的压缩空气, 通过小孔向沉井井壁外喷射, 形成一层空气帷幕,从而降低井壁与土层之间的摩阻力。
整个空气幕系统一般由一套压气设备组成, 包括空压机、储气包、 井壁内的预埋管路、 气龛, 以及地面供气管路 每个气龛的供气能力宜大于 0. 023m3/min 1.3.4.13采用桩基反压法助沉时,应符合下列规定: (1)开始下沉前,助沉系统应安装到位,检查连接的可靠性; (2)反压桩的抗拔承载力应符合助沉反压力的要求 反压桩的抗拔能力可通过桩侧、桩底后注浆来提高 1.3.4.14采用压重法助沉时,应均匀对称加重堆载应确保下沉施工的空间及作业人员的安全 1.3.4.15沉井纠偏可选用下列一种或几种方法: (1)挖土纠偏; 挖土纠偏:沉井在入土较浅时,容易产生倾斜,但也比较容易纠正纠正倾斜时,如系排水下沉, 可在沉井刃脚高的一侧进行人工或机械出土 在刃脚低的一侧应保留较宽的土堤,或适当回填砂石如系不排水下沉的沉井,一般可在靠近刃脚高的一侧吸泥或抓土,必要时可有潜水员配合在刃脚下出土 (2)触变泥浆减阻纠偏; (3)空气幕减阻纠偏; (4)桩基反压装置协助纠偏; (5)压重纠偏 压重纠偏:由于弃土堆在沉井一侧,或由于其他原因造成的沉井两侧有土压力差,使沉井产生偏斜在沉井倾斜低的一侧回填砂或土,并进行夯实,使低的一侧产生的土压力大于沉井高的土压力, 亦可起到纠偏的作用。
如在沉井高的一侧压重, 最好使用钢锭或生铁块,这时沉井高的一侧刃脚下土的应力大于低的一侧刃脚下土的应力, 使沉井高的一侧下沉量大些,亦可起到纠正沉井倾斜的作用 1.3.5沉井封底 1.3.5.1沉井采用排水法下沉至设计标高,井内土体稳定时可采用干封底,井内土体不稳定及采用不排水下沉时应采用水下封底 1.3.5.2沉井干封底施工应符合下列规定: (1)沉井基底土面、分仓封底可分仓挖至设计标高,混凝土凿毛处应清理干净; (2)在井内应设置集水井,并不间断抽除积水与排气,保持井内无积水,集水井封闭应在底板混凝土达到设计强度及符合抗浮要求后进行; (3)沉井封底应先铺设 400mm~500mm 的碎石或砂砾石反滤层并夯实; (4)面积不大于 100m2 的沉井应一次连续浇筑; (5)大于 100m2 的沉井宜分仓对称浇筑,每个分仓应连续浇筑 1.3.5.3沉井水下封底时应符合下列规定: (1)封底混凝土与井壁结合处应清理干净; (2)基底为软土层时应清除井底浮泥,修整锅底,铺碎石垫层; (3)水下混凝土骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6,水胶比不应大于0.6,坍落度宜为 180mm~220mm,并应具有一定的流动性; (4)每根导管的停歇时间不宜超过 30min; (5)封底混凝土达到设计强度后方可抽除沉井内的水。
1.4质量控制与验收 1.4.1砂垫层 1.4.1.1砂垫层的施工质量检验必须分层进行,并应在每层的压实系数达到0.93 后铺填上层 1.4.1.2砂垫层施工质量的检查点布设,按环边铺设时每 10m 不应少于 1 个点,满堂铺设时每 50m2 不应少于 1 个点,且每个单体工程不应少于 3 个点 1.4.1.3环刀法检验垫层的施工质量时,取样点应位于每层厚度的 2/3 处 1.4.2制作 1.4.2.1混凝土浇筑前应对模板的位置、尺寸和密封性以及钢筋、预埋件、预留洞口的位置进行检查及验收,拆模后应对浇筑质量进行外观检查和强度检测 1.4.3下沉及封底 2 下沉速度较快时适当增加测量频率 1.4.3.1下沉后进行接高时,应对地基强度、沉井和气压沉箱的稳定性以及下沉偏差进行复核 1.4.3.2沉井封底施工检验应符合下列规定: (1)封底前应对混凝土的工作性能进行检验,符合要求后方可进行封底; (2)沉井干封底时,井内地下水位应控制在坑底以下 0.5m,沉井封底结束后应检查混凝土的强度和厚度 1.4.3.3气压沉箱封底施工检验应符合下列规定: (1)气压沉箱封底前应对封底混凝土的工作性能进行检验; (2)气压沉箱封底时应检验物料塔及人员塔内的气压; (3)气压沉箱的封底混凝土应进行强度检验。
1.5监测 1.5.1一般规定 1.5.1.1沉井与气压沉箱工程应结合工程特性和周边环境条件实施工程监测,包括主体结构监测和周边环境监测,且应编制监测方案 坑外地层变形: 基坑工程对周围环境的影响范围大约有 1 倍~2 倍的基坑开挖深度, 监测点考虑在这个范围内进行布置; 1.5.1.2沉井与气压沉箱工程监测项目应根据沉井与气压沉箱工程特点、施工工艺、环境保护等级等确定 临近建(构)筑物变形:建筑物变形监测的主要内容有 3 项:建筑物的沉降监测、建筑物的倾斜监测和建筑物的裂缝监测; 1.5.1.3重要监测点损坏后应及时修复或重设施工过程中应做好监测点的保护工作,应设置监测点的保护装置或采取保护措施 临近地下管线沉降与位移监测:地下管道根据其材料性能和接头构造可分为刚性管道和柔性管道其中煤气管和自来水管是刚性压力管道,是监测的重点测点的布置优先考虑煤气管和自来水管,它们是刚性压力管,对差异沉降较敏感,接头处是薄弱环节;测点的埋设方式采用间接测点是将测点埋设在管线轴线相对应的地表 1.5.1.4沉井与气压沉箱施工前三天应完成监测项目初始值测定, 取 2 次~3次观测平均值作为监测初始值。
监测记录应真实、规范,并应妥善保管 1.5.1.5监测单位应及时分析、处理监测数据,并应将监测结果和评价及时通知各相关单位 1.5.1.6监测仪器应在校验的有效期内,并应定期检查和保养,仪器性能应完好 1.5.1.7当出现下列情况之一时,应立即通报各相关单位,并同时提高监测频率: (1)监测数据达到报警值; (2)存在勘察未发现的不良工程地质现象; (3)沉井与气压沉箱附近地面荷载突然增大或超过设计限值; (4)周边地面突发较大沉降或出现严重开裂; (5)邻近建筑突发较大沉降、不均匀沉降或出现严重开裂 1.5.1.8沉井与气压沉箱监测时不应影响其结构安全,妨碍其正常使用 1.5.1.9传感器导线从井壁内引至地面采集点,穿越混凝土时应采用套管保护 传感器不宜采用电阻式传感器传感器使用前应进行标定,在气压沉箱制作时同步进行安装,安装方法应符合产品设计要求与监测要求 1.5.2监测与报警 1.5.2.1沉井与气压沉箱工程周边环境监测应符合下列规定: (1)监测频率应综合考虑沉井与气压沉箱工程施工、周边环境条件、自然条件的变化和当地经验等 (2)沉井与气压沉箱位置距河流水系的距离较近时,应对防汛墙和堤坝进行沉降监测;防汛墙和堤坝的沉降和位移监测点设置应得到相关部门的确认; (3)周边环境监测点布置可按现行国家标准 《建筑基坑工程监测技术规范》GB 50497 的规定执行。
(4)周边环境监测项目的报警值应根据设计文件的要求确定 根据固定间隔时差的下沉深度差计算得到下沉速率, 应保证其在容许的控制范围之内在接高前后和下沉到位前需要对下沉深度和下沉速率进行测量控制 1.5.2.2监测报告 (1)监测资料应包括监测过程中提供的监测日报表(速报)、监测中间报告(阶段性报告)和最终监测报告 (2)监测的初始记录和监测数据应详细完整,并应及时提交当日报表,施工周期较长时尚应提供阶段性报告在报表和报告中应反映施工工况和报警值,并进行综合分析判断,及时提出工程建议 (3)成果文件中提供的数据、图表应客观、真实、准确成果文件应标识工程名称、工程编号、编写单位、提交报告日期等 (4)监测结束后应编写完整监测报告,并应包括下列内容: 1)工程概况; 2)监测依据; 3)监测项目、测点布置; 4)监测设备和监测方法; 5)监测频率、监测报警值; 6)监测项目变化分析及评价; 7)监测结论与建议 建(构)筑物监测内容为垂直位移、水平位移、倾斜、裂缝等,地下管线监测内容为垂直位移、水平位移,地表监测内容为垂直位移、裂缝 2拉森钢板桩施工常见问题的成因分析及防治措施 2.1碰触到障碍物。
产生原因:地底石头或不明障碍物,影响拉森钢板桩的打入深度;解决措施:采用转角桩或弧形桩绕过障碍物 2.2钢板桩倾斜产生原因:石块等侧向挤压作用;解决措施:可以采用上下往复振拔使钢板桩位置纠正 2.3钢板桩带入产生原因:地质较软,邻桩带入;解决措施:把相邻数根桩焊接在一起和润滑减少阻力 2.4钢板桩侧倾和基坑底土隆起及地面裂缝产生原因:钢板施工只适宜软土地质,设计深度不够,因而打桩后地面下沉,坑底土隆起是管涌的表现;在挖土作业时由于挖掘机及运土车在钢板桩侧, 增加了土的地面荷载, 导致桩顶侧移解决措施:按规范要求正确计算钢板桩的嵌入深度;避免挖掘机及运土车在基坑边作业,若不能避免,应在计算嵌入深度时把该项荷载加入设计中,增加桩的嵌入深度 2.5渗漏和涌沙:产生原因:钢板桩陈旧,使用前未进行校正修理或修理不彻底,锁水处咬合不好,以致接缝处漏水;转角处为实现封闭合拢,应有特殊形式的转角桩,转角桩要经过切断焊接,加工时可能会产生变形;打桩时两块板桩的锁口可能插对不严密, 施工质量达不到要求; 拉森钢板桩的垂直度不符合要求,导致锁口漏水 解决措施: 使用旧的钢板桩在打桩前需进行矫正;做好围檩支架,保证钢板桩垂直知打入和打入后的钢板桩墙面平直;采用轴线封闭法。