《浅析沉井下沉施工技术》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浅析沉井下沉施工技术（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、浅析沉井下沉施工技术摘要：沉井下沉是沉井施工中一道非常重要的工序，在挖土下沉过程中若控制不好，就会出现质量问题，所以在下沉过程中必须采取严格的质量控制措施，并对常遇到的问题进行原因分析，总结出相应的处理方法。结合沉井基础施工技术原理，阐述了沉井制作以及沉井下沉的施工工艺，针对沉井下沉中井体偏斜、下沉困难以及遇到流沙时出现的问题；浅谈了与其相对应的解决方案，并结合泰州大桥中塔沉井基础、南京长江第四大桥北锚碇、南宁永和大桥实际施工案例，根据其工程概况，简要说明了施工方案，着重分析了其在下沉过程遇到的问题及采取的措施。引言：沉井由于对邻近建筑物影响较小，稳定性好，需要的场地面积不大，所以在工业建筑以
2、及桥梁工程中得到普遍应用。近些年，随着施工技术的发展，再加之其自身的诸多优点，如：刚性大、能承受较大的竖直和水平荷载、施工技术简便、安全可靠等等，先已被广泛应用于桥梁基础中。结合实际工程的施工经验，我认为，沉井挖土下沉是沉井施工中的一道非常重要的工序，也是施工中必须引起重视的一个环节。沉井施工时，是在井内取土，依靠结构自身重量和辅助措施下沉。沉井开始下沉时，沉井大部分在地面上，侧向土体的约束作用小，易产生偏移和倾斜，同时也要注意均匀挖土。在下沉的后期，由于侧向土体约束作用较大，摩阻力增大，会出现下沉困难的现象。鉴于这些问题，必须采取必要的纠偏措施，以达到抛砖引玉之效。一、沉井的设计1.沉井的技
3、术原理沉井基础是由顶盖、井壁、凹槽、刃脚以及封底组成的一种深基础,对于多孔沉井基础,其中还有内隔墙(如图1)。它是从井内挖土、依靠自身重力克服井壁摩阻力后下沉到设计标高,然后采用混凝土封底并添塞井孔,使其成为建筑物的基础。沉井基础由于埋置深度可以很大,整体性强、稳定性好,有较大的承载面积,能承受较大的垂直载荷和水平载荷;沉井既是基础,又是施工时的挡土和挡水的围堰结构物,施工工艺并不复杂。沉井施工顺序包括施工前的准备工作)三通一平(地基处理)、开挖基坑、沉井制作、沉井下沉、沉井封底、封顶等主要施工工序。2.沉井基础的适合情况(1)当基础受到很大的集中作用荷载,而地基覆盖层非常松软, 坚硬的持力层
4、又埋得较深, 不能采用浅基础时。(2)采用桩基时所需的桩数很多,以致无法在合理的承台尺寸下进行群桩布置时。(3)建筑使用上的要求,需将基础埋入地下深处, 并作为地下构筑物时。(4)在已用的浅基础邻近修建深埋的设备基础,以免开挖基坑影响邻近已建的基础时。3.沉井设计中的几个问题3.1 沉井下沉验算沉井下沉时,必须克服进壁与土之间的摩阻力和地基土对刃脚的反力。地下水位较高时还必须克服水对沉井的浮力。如图 2 所示,G 1.151.25(2T+2R+B),B 为沉井壁排出的水量,1.151.25 为下沉系数 K,一般应不小于下沉系数,否则下沉困难,需采取加载等措施。沉系数的验算一般有两种计算方法:一
5、种是假定摩擦阻力,随土深而加大,并且在 5m深时达到最大值,5m 以下时,保持常值。另一种是假定摩阻力随土深而增大,在刃脚处达到最大值,3(b)所示按前时计算偏于安全。而后一种比较符合实际情况。3.2 沉井的结构设计及措施沉井的受力情况分为两个阶段,一是施工阶段, 另一个是使用阶段。两阶段中共同受力情况是井壁外的土压力,但两阶段土压力不同,施工阶段的土压力由施工情况确定,使用阶段则原设计已考虑。由于沉井施工中, 因施工方法及下沉方法不同,对各种数据会带来较大的差异,所以精确的计算分析没有必要,只在施工下沉遇到问题时用计算和分析作出正确的指导。3.3 沉井的刃脚设计沉井下沉时, 刃脚内外壁及底部
6、受到土压,挖空时仅外壁承受土压,这些土压和井壁传来的垂直荷载对刃脚产生弯矩。刃脚是一个空间结构,竖向是一个悬臂梁,横向是与井壁连接的一个水平框架。在下沉过程中, 刃脚受力全部由悬臂梁承担,而在水平方向只有出现沉偏时才会受横向拉力,故水平方向按构造配筋。当刃脚处不挖土时,刃脚内侧土压力使刃脚向外弯曲;而当刃脚处土挖空时,外部土压力使刃脚向内弯曲。二、沉井下沉施工技术沉井下沉以人工除土，排水下沉、干法施工为前提。沉井施工以人工除土, 排水下沉、干法施工为前提,采用先在 -0.5m、制作沉井刃脚,再制作井壁,待混凝土强度达设计要求后下沉,下沉到位后封底。其优点是易于控制井内除土和下沉速度。其优点是易
7、于控制井内除土和下沉速度，出现问题便于及时纠正。（一）沉井制作1准备工作首先沉井施工场地要平整,平整范围要大于沉井外侧面1m到3m,场地整平后进行放线定位,定位要准确,并经验收合格后才能正式施工。2铺垫木、立底节沉井模板和绑扎钢筋沉井通常是在原位制作,可采用如下不同方法:2. 2.1 垫木法先在场地上铺一层厚约0.5m的砂垫层(以方便抽取垫木)。在砂垫层上的刃脚处对称的铺设适当的垫木,再在垫木之间添实砂土,然后按照设计的尺寸立模、浇筑第一节底节沉井。2. 2.2 无垫木法在均匀土层上,可采用无垫木法。浇筑一层与沉井井壁等厚的混凝土,代替垫木和砂垫层。浇的混凝土位于刃脚的下方,其作用是保证沉井在
8、制作过程中和开始下沉时处于垂直方向。2. 2.3 土模法如地基为均匀的粘性土,则可采用土模法制作沉井。土模法分两种。填土内模:即先用粘土、粉质粘土按照刃脚及隔墙的形状和尺寸分层填筑夯实,修整表面使之与设计相符。挖土内模:当地下水位底,土质较好时,可采用挖土内模。在刃脚部位,按照设计的尺寸,开挖基槽,以地基土作为天然模板。3 浇筑混凝土浇筑沉井混凝土时,应对称、均匀地进行,以免地面不均匀沉降而引起沉井破裂,最好一次连续浇筑完成。4 拆除模板和垫木当沉井混凝土的强度达到设计强度的25%以上时,可拆除内外侧模板;达到设计强度75%时,可拆除隔墙底面和刃脚斜面模板。当混凝土达到设计强度时,就可拆除垫木
9、。垫木中最后拆除的4根,称为定位垫木,常用红油漆标明。拆除垫木的顺序是:先内壁,后外壁,先短边,后长边。长边下的垫木是隔一根撤一根,以定位垫木为中心,由远而近对称地撤除。在撤垫木前,可先撬松垫木下的地基土,每撤除一根,在刃角处随即用砂土回填捣实。（二）沉井下沉前的准备工作测量控制沉井标高控制可由竖井顶面设置纵横十字中心线传递高程直接控制；沉井垂直度是在井筒按4或8等分标出垂直轴线并悬吊垂线来控制。拆除砖垫拆除砖垫是先宽度方向与长度方向，先中间后两端，从中间到端部同步进行，保证四个边和角同时落地。每拆完一个边，刃脚内侧及时填砂捣实。砖垫拆除后，在自重作用下沉井刃脚平稳地刺入砂垫层，受砂垫层极限承
10、载力的限制，沉井处于静止状态，随后即可除土下沉。（2）沉井下沉施工方法开挖下沉前，在沉井底部用小导管插入形成集水坑，随着沉井下沉后继续顶入地下，并设潜水泵将水抽至地面的排水沟。挖土采用人工挖土，滑车吊土、翻斗车运土的施工方法。挖土时从沉井中间开始，每层挖0.5m深，由中间向四周逐渐开挖。在刃脚处留11.5m台阶，然后沿井壁每23m一段向刃脚方向逐渐下挖。要逐层、全面、对称、均匀地削薄土层。当沉井开始下沉或将沉至设计标高时，周边挖土深度应小于0.3m或更薄一些，避免发生倾斜。在沉井沉至距设计标高20cm左右应停止取土，依靠自重下沉至设计标高。沉井到位后是否稳定，以24h自沉降量小于1cm为标准。
11、该沉井终沉后最大轴线偏为为8.7cm，刃脚底面最大高差3.4cm，均小于设计规定的允许值。（3）沉井的封底当沉井沉至设计标高，经23天下沉已稳定或经过8小时累计下沉量不大于10mm时，即应进行封底。封底采用排水封底，如图所示将新老混凝土接触面冲刷干净或打毛。对井底进行修整使之成锅底形, 由刃脚向中心挖放射形排水沟,填以卵石做成滤水暗沟,在中部设 2 个集水井,深 12m。井间用盲沟相互连接,使沉井底的水流入水井中用水泵排出。保持地下水位低于基底 0.3m 以下。浇筑 0.51.5m 厚 C10 素混凝土封底垫层,待其强度达 50% 后,绑扎底板筋,钢筋两端伸入井壁凹槽内,钢筋绑扎完经检查后合格
12、后浇筑底板混凝土。浇筑混凝土时应从四周向中间进行。底板混凝土强度达到70%时停止抽水,对集水井逐个进行封堵浇灌混凝土。其方法将集水井的水抽干,在套管内用干硬性高强混凝土(C50)迅速进行堵塞并振捣。然后上法兰盘,用螺栓拧紧或焊固,上部再用混凝土捣平。二、沉井下沉中常见问题的成因及解决方案（一）井体偏斜的的成因及解决方案沉井下沉的全部过程, 都是防偏与纠偏的过程。偏移对沉井基础不利。有偏移、就有偏心距和附加应力, 对地基承载不利。若偏移过大 , 墩台身还可能偏位悬空 , 至使沉井报废。因此 , 施工的关键在于均匀除土, 防止沉井偏斜, 并及时调整沉井的倾斜和位移 , 这在下沉初期尤为重要。一定要
13、做到勤测量、勤调整 , 千万不可麻痹大意。否则将酿成后患, 难以处理。对已出现偏斜的沉井采用什么方法纠正, 必须依据偏移情况、下沉深度等有关条件具体分析。在以往的工程实 践 中 , 曾 积 累 了 许多宝贵的经验, 纠正方法尽管多种多样, 但其共同的规律是在下沉中纠偏 , 边沉边纠; 不下沉, 单纯纠偏是难以办到的。主要有以下几种常用的纠偏方法。1) 井内偏挖、加垫法这是偏挖土法与一侧加支垫法相结合的纠偏方法, 是基本和有效的方法之一。即在刃脚较高的一侧井内挖土而在刃脚较低的一侧加支垫, 随沉井的下沉, 高侧刃脚可逐渐降低下来2) 井外偏挖、井顶偏压或套拉法这是偏挖土与偏压重或偏挖土与一侧施加
14、水平力相结合的纠偏方 法 , 其 目 的 是 提 高 单 纯 偏 挖 土 的 纠 偏 效 果 , 因 为 井 外 挖 槽 土 方 量大, 一般只挖 1.52m 左右。此法多用在入土较深时的纠偏。3) 井外支垫法用枕木垛托住栓于沉井顶面的挑梁 , 借枕木垛下的大面积支承力阻止该侧沉井下沉 , 可以比较有效地纠正 沉 井 倾 斜 。 但 须 防 止 千斤绳受力过大而断裂。4) 井外射水法在沉井刃脚较高的一侧井外射水, 破坏其外壁摩阻力, 促使该侧沉井下沉, 是水中沉井纠偏的一种方法 , 旱地影响施工场地, 很少 使用。使用时, 射水管的间距宜不超过 2m。5) 摇摆法下沉当沉井入土深度不大, 但偏
15、移量较大, 且沉井结构中心线与设计中心线平行时 , 可采用摇摆法下沉逐渐克服 土 侧 压 力 以 正 位 。 其 作法是, 先将偏移方向一侧落低 1520cm, 然后再将另一侧落低成水平状态, 如此反复下沉使沉井回到正确位置。6) 倾斜法下沉当沉井入土深度不大, 且偏移量较大, 沉井结构中心线与设计中心 线 相 交 于 刃 脚 下 一 定 深 度 时 , 可 沿 沉 井 倾 斜 方向 下 沉 , 使 沉 井 刃脚向设计位置接近, 然后把沉井正平。（二）井体下沉困难的成因及解决措施2.1 原因分析 井壁摩阻力太大，超过了沉井本身的自重。刃脚尖端处未挖土或在刃脚方向削土深度不够，从而产生正面的阻力
16、过大。刃脚底部可能遇孤石或大块石等障碍物，沉井局部被搁住，或刃脚被砂砾挤实。遇摩阻力大的土层，未采取减阻措施，或减阻措施遭到破坏，侧面摩阻力增大。在软粘性土层中下沉，因故中途停沉过久，侧压力增大而使下沉过慢或停沉。2.2 助沉措施 沉井所用的模板表面必须平整光滑，制作时做到拼缝严密，相邻块高差符合要求。采用加重法即在沉井顶面铺设平台，放上泥土、沙袋或石块等重物，使沉井有足够的下沉自重。在软粘性土层中，对下沉系数不大的沉井，采取连续挖土，连续下沉，中间停歇时间不要过长。采用射水法即在井壁腔内的不同高度处对称预埋射水管，在井壁外侧留有喇叭口朝上方的射水嘴，遇下沉缓慢或停沉时，用高压水射水以减少井壁与土层之间的摩阻力。采用泥
