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1、沉井水下封底施工工法中色十二冶金建设有限公司中南分公司占吉生1前言在工业建筑中，不可避免的会经常施工较深的水池及设备基础，而施工地段地下水位又较高，为了保证基础施工，会使用到沉井并采用水下封底的方法进行施工。2工法特点结合工程的特点，此施工工法编制符合地下水位高、难降水的工程施工程序和客观规律。着重体现三个原则：一是符合性：符合冷轧工程施工规范要求及客观规律；二是先进性：即以科学的方法、先进的管理、优化的配置、完善的措施，实现理想的目标；三是合理性：即在保工期、保质量、保安全的前提下优化人、机、财、物等的合理配置。以我公司的技术力量、技术装备、人员素质、类似工程的施工经验为基础条件，通过项目的
2、实施和控制，实现工程施工优质高效的目标。3适用范围本工法适用于地下水位高、难降水的工程施工。4工艺原理先在地面施工钢筋混凝土结构，然后将结构下沉，最后水下封底。5施工工艺流程及操作要点5.1 总工艺流程场地平整、测量放线引油缸套管孔机械挖土至标高-5.00m刃脚地基处理坑内制作沉井刃脚刃脚砼养护（至70砼强度）沉井井壁三次制作并留施工缝井壁砼养护（至70砼强度）沉井下沉沉井封底5.2 沉井下沉5.2.1 沉井下沉前的准备工作1. 以毛砂或粉煤灰加填沉井外基坑至现场自然地面，以利减少沉井下沉过程中与土体侧摩阻力。2. 若在井处设置无砂管降水井应经常进行清洗，确保降水高度在-15.000m以下。3
3、. 检验井壁砼强度，按同条件养护之砼试块强度等级值为准，刃脚部分达砼强度100，井壁砼强度达70以上。4. 对原来的定位桩，高程点进行复查，并在四面井壁上部做出与控制桩对应点的标志，以检验沉井的位移。5. 在井壁内侧设垂线，其中南北墙各一条，东西墙各两条，以吊线锤观察沉井的倾斜。6. 在井壁外侧四角上用红漆画出标尺，每一标志线间距500mm，并标出下沉前的实际高度和下沉完毕后的标高，以观测沉井下沉情况。7. 搭设沉井内保护棚，先期可利用沉井内予制桩，在靠近内壁处以钢脚手连接四根予制桩（26002200），高度2.5m，上铺以U型连接的小钢模，截桩后利用桩头加设钢架杆立防护棚。5.2.2 沉井下
4、沉1. 挖土下沉1）分组对称拆除沉井砖模或模板至刃脚斜面内400mm。2）在沉井中间开始逐渐向四周挖土，每层挖土厚0.40.5m，沿刃脚周围保留1.5m土。3）先挖两层后（形同锅底），再集中人力沿沉井井壁，每23m一段向刃脚方向逐层全面、对称均匀地削薄土层，每次削200300mm，使沉井在自重作用下均匀垂直切土下沉，然后再重复上面程序。每次下沉深度不能大於500mm，发现沉井倾斜后，a.立即停止倾斜方向挖土，加快对面方向挖土，以防加剧倾斜，并按此纠正倾斜。b.在井顶上压钢锭，钢锭重量根据具体情况，经计算确定。c.在沉井较高一侧的井外壁插入数根管子，由此压入膨润土泥浆，使该侧井外壁摩阻力减少。4
5、）沉井位移处理。沉井位移主要是由沉井倾斜引起的，沉井向某一方向倾斜被纠正后，必然引起沉井向相反方向产生位移，可以利用这一点，当沉井向某一侧位移后，在沉井下步沉时，先挖此侧刃脚处的土，使沉井向此侧倾斜，然后挖相反侧刃脚的土纠正倾斜，如此循环一、二次可纠正沉井位移。5）沉井的允许偏差如表5.2.2序号项目允许偏差（mm）1制作质量平面尺寸1、长度、宽度L/200并不大于100井壁厚度152下沉后刃脚平均标高底面中心位置偏移H10m刃脚底面高差L10m100H/100L/100且不大于3006）沉井下沉最初4m内要特别注意保持平面位置与垂直度正确，以免以后下沉不易调整。7）挖土必须分层进行，防止锅度
6、挖的太深或刃脚处切土过快伤人。8）在沉井开始下沉和将沉至高度标高时，周边开挖深度应於300mm或更薄一些，避免发生倾斜，在离设计标高200mm左右应停止取土，依自重下沉至设计标高。9）沉井内人工取土，装入吊斗内，采用卷扬提升设备取土至井外。10）沉井下沉中应加强位置，垂直度和标高（沉降值）的观测，每班至少测两次（每班中及第次下沉后检查一次），接近设计标高时应加强观测，每两小时一次，予防超沉，并由专人负责作好记录。2. 水力机械法下沉1）准备工作a.首先在生产区北侧布置好吊机及井内人工开挖起吊设备和井外运泥道路铺设、外运机械（便于砂垫层和砼垫层拆除后吊出井外）；同时准备好取水设备，敷设取水管路，
7、确保取水量充足。b.选用两台TSW50-7级水泵，两用一备，每小时提供约100m3、压力为68Kg/cm2的水源，带动破土机械。采用2管，将压力水输送到沉井的井上管路，以满足井下多个区格内水力破土机械（扬水器和喷水枪）的用水。c.水力机械法沉井时，有大量的泥浆需要处理，为此，在沉井东侧设立泥浆池(预估1800m3)，沉井下沉施工产生的泥浆可先排放至泥浆池内，然后将池内泥浆沉淀后外运。d.沉井之前，应对安装好的管路及破土机械进行试运转，在井内各个区格逐个检查运转情况，直到符合要求为止。e.清理沉井结构上的物件，嵌补好对拉螺栓留下的凹口。f.沉井安装施工人员上、下行走扶梯，仓内根据实际情况安放简易
8、梯，在沉井下沉时，外井壁环梯踏步应随着井的下沉逐渐割除。g.沉井之前在井内外搭设扶梯和平台，井上布置栏杆照明等辅助设施。在沉井四周外井壁设置四处沉井下沉高程控制点，喷制水准尺尺花，在四侧外井壁上端喷制平面位移观察尺花，在施工区域可靠位置，布置后视水准点二只，后视方位二只，要求各控制点、基准点稳固可靠，并根据沉井降水的影响的情况随时进行复测、校正。刃脚踏面底标高必须严格复h.沉井下沉前，切割井壁上所有对拉螺栓，并作抗渗处理，井壁上所有预埋插筋均扳弯，以防勾搭或划伤工作人员。i.为保证封底素砼与井体有较好的连结，下沉前将与素砼接触部位（如底梁、刃脚、隔墙等处）清理干净，并经验收合格。j.沉井下沉前
9、用砖砌封堵井壁上所有预埋套管，孔径1000mm时，采用10mmA3钢板，以防止下沉时泥土或地下水大量涌入。顶管穿墙套管下沉前用黄粘土或灰土分层回填夯实，使干容重达到1.6t/m3以上。k.建立测量控制体系。在沉井四角双面设立下沉刻度线和标尺，标尺形式为双排管架，并安装对准标尺的读数指针，距井壁15-40m处安装一牢固校验指针高程基准点的装置，井壁内设立倾斜度控制线进行沉降、位移、倾斜的审核，并按质量控制程序做好详细记录。2） 木模拆除刃脚木模及素砼垫层前绘制详细的拆模流程图,施工时严格按图操作。先将刃脚木模及底部砼垫层对角、对称、同步抽除，及时在挖除部位填砂夯实，以利沉井稳定。当素混凝土垫层敲
10、拆后，沉井重心偏高，沉井井壁的四周无摩擦力，沉井的下沉系数很大，掏挖刃脚下的砼垫层不均匀，将会成沉井很大的倾斜，所以在沉井挖土前，沉井的刃脚先采用人工全面同时分层掏挖，挖除的土方先集中在各仓底中央，然后用吊车将砂土、砼垫层吊出井外，运至指定地点，由于初沉时沉井在砂中下沉，因此只要分层挖出井内泥砂，沉井便会逐渐下沉，初沉时，下沉速度控制在0.3-0.5m/日。让沉井逐渐下沉部分，使沉井刃脚埋在土层中，降低沉井重心。由于沉井在初期下沉过程中，下沉系数较大，故采取挤土下沉。3）机械下沉a.取土原则取土时，按照“先中间，后四角，先锅底，后刃脚”的原则对称。先在每格中央用高压水枪冲出一个集水坑，将泥浆泵
11、的吸泥管置于泥坑中央，然后用高压水枪由中央向四周开挖锅底，为防止突沉，造成很大的偏差，以及减少井外土的扰动坍塌，冲泥时先应在四周刃脚保留0.5-1.0m的土埂，当锅底开挖结束后，在粉质土中下沉时，沉井由于自重而下沉，会将刃脚下的土向中央挤；再继续开挖，沉井可持续下沉，如锅底形成后，此时不沉，可逐步均匀冲挖原先保留的土埂；首先冲除四角处的土埂，然后冲除四周土埂，最后冲除定位点处土埂，整个沉井对称开挖，尽量使格间高差不大于20cm，避免沉井过大的偏差，如此重复进行，使沉井逐步均匀下沉。遇有块石及杂物时，及时人工清理，用吊机吊出井外。b.水力机械出土进行排水下沉时,排水下沉的取土机械选用2套泥浆泵配
12、以高压水枪，对称布置于井内，用高压水枪冲泥，再用泥浆泵吸泥排出井外沉淀池。施工时，利用2套水力泥浆泵，四支高压水枪将泥冲成泥浆，再用泥浆泵将泥浆吸出井外，通过排泥管道排入泥浆池。a) 施工工艺及技术要求水力机械设备由水泵、进水管路、水力冲泥机、水力吸泥机以及排泥管路组成。每套6英寸水力机械包括：一台6D型水泵，水力冲泥机（水枪2支）1台，水力吸泥机（150mm）1台及相应管路。排水下沉的关键在于泥泵排水能力和控制沉井位移，尤其是初始下沉阶段至关重要，它是沉井下沉的奠基段，既能检验沉井下沉方案的可行性，又能检验第一节下沉的控制措施。冲泥时，可先在水力吸泥机的吸泥龙头下方（一般均选在控制线区域内锅
13、底中央），冲挖出一个直径约为2.02.5m的集泥坑。然后用水力冲泥机开拓各个方向通向集泥坑的水沟24条，沟的纵向坡度35%。此后，即可向四周开挖锅底，为了防止沉井突然下沉，引起很大的偏差，以及减少井外土的扰动坍塌等情况，可在沉井四周刃脚旁保留宽0.51.0m的土堤。待锅底开挖完毕，井内控制线范围内泥面标高一致后，再逐渐均匀地冲挖土堤，第一步先冲除四角处的土堤，第二步再冲除四周土堤，最后冲除中位点处土堤，使沉井下沉。各井孔格之间，在沉井偏斜不大时，应力争同时冲挖，保持泥面相对在同一高程。如果沉井偏斜趋势增大时，井孔之间的开挖情况应根据偏斜情况加以调整。对于离集泥坑较远的井孔（格），当冲沉井四角和
14、井壁处土堤时，泥浆从那里流到集泥坑有时是很困难的，为了不使集泥坑和集泥水沟之泥砂沉淀，经常用一个水力冲泥机反复冲刷和搅动。一方面用它将沉井最远处的泥砂冲至集泥坑；另一方面还可以把集泥坑冲深，搅动泥浆，并清除堵塞在吸泥龙头网罩上的杂物。利用上述方法能够提高水力吸泥机的排泥量，尤其是在沉井初期，泥土中常混杂着建筑垃圾，如石块、碎木块等，及时清理吊出井外，采用上述措施是必要的。根据以往经验，当水压为68kg/cm时，水力冲泥机的有效冲刷半径约为68m，在此范围内的泥浆一般可流至集泥坑内。水力吸泥机的吸泥龙头的网罩应低于泥浆面约510cm，这样可吸入较多的泥浆。当吸泥龙头网罩或吸泥管内被杂物堵塞时，亦
15、可用反冲法来清除吸泥管或吸泥龙头的堵塞物。其方法是关闭水力吸泥机的进水阀门，这时排泥管内的水体便倒流入井内，把吸泥龙头及吸泥管中的杂物冲出来，有时上述的方法尚需重复数次，始终将堵塞物清除干净。b) 下沉措施主要有： 出土顺序由内向外：根据下沉情况掏除底梁下的土，最后形成全刃脚支承的大锅底，使沉井安全下沉。 严格控制刃脚外土塞，为保证沉井受力均匀，内部应力没有集中现象，在刃脚全支承不能满足下沉要求时，需在刃脚处取土，做到均匀、对称、同时、层层剥离，循序渐进。 通过电测和光学仪两种手段对下沉量，四角高差，偏位进行测量，及时了解下沉速度，并进行纠偏，当沉井达到允许偏差值1/4时必须纠偏。确保沉井在初始下沉阶段形成良好的下沉轨道。 观测水位情况，严防涌砂现象的发生。在冲泥过程中，如发现有少量流砂随地下水一起涌入井内时，必须立即停止冲泥，向井内灌水。（采取下沉应急措施） 对周围建构筑物等布点监测，随时掌握由于沉井下沉引起的环境影响问题。3. 测量控制沉井下沉过程中,自始至终对沉井高程及平面位置进行测控,具体方法如下:1) 高程控制在不受施工影响的区域设置高程控制点(离沉井周围40m以外),用油漆在沉井四角井壁上画出四个相同的标尺作为沉井水平观测点,在下沉中测量人员三班运转,采用水准仪每隔1小时
