摘要:分析了沉井下沉倾斜的原因及控制倾斜需采取的纠偏措施。
沉井是修建深基础和地下深构筑物(例如泵房、水池)的主要基础类型。它是在地面上,先制作开口的钢筋砼井筒,待砼达一定强度后,在井筒内分层挖土运出,随着井筒内土面的降低,沉井借助其自重克服与土壁之间的摩阻力而不断下沉,最终就位后用钢筋砼封底。沉井的施工工艺流程:平整场地→测量放线开挖基坑→铺砂垫层和垫木→沉井制作→布设降水井点或排水沟→抽出垫木→挖土下沉→封底砌块石垫层→浇筑底板砼→施工内隔墙、梁、板。
沉井下沉有降排水下沉和不降排水下沉两种方案,后者适用于地下水量大而无法排除或大量降排水回影响附近建筑物安全的情况下使用。一般常用降排水挖土下沉法,以便于在沉井内操作施工,遇障碍物易于处理,投入劳力多,进度快,机具设备比较简单。
1.沉井下沉倾斜的原因
在沿海软土地区施工沉井,不管采用何种下沉方案,都易产生沉井在下沉过程的倾斜和位移,常见的原因如下:
(1)沉井刃脚下的基土软硬不均。地质勘察情况不祥,或井筒被地下局部障碍物搁住。
(2)下沉速度过快甚至发生突沉,刃脚下土体掏空过多,或流砂流淤大量涌入井内。
(3)挖土方案不合理,没有均匀挖土,使井内土面高差悬殊,或对淤泥质粘土和淤泥的触变性估计不足。
(4)井外弃土或堆物过多,井上附加荷重分布不均,造成对井壁的偏压。
(5)采用高压水枪冲刷土层,使其形成一定稠度的泥浆,然后用泥浆泵排至井外,此法容易冲空刃脚下土层,或增大土层的流变性,造成沉井受力不均而倾斜。
(6)当沉井下沉中发生井筒倾斜,常会伴随产生一定量的位移,使沉井轴线偏离设计位置。
2.沉井倾斜的控制措施
2.1编制合理的施工方案
编制施工方案前必须熟悉地质条件,探明有无地下障碍物,决定是否采用降水井点及如何布置井点。根据地质条件分析计算下沉系数K=Q/(T+R),使K值在1.15~1.25之间。式中Q为沉井自重及附加荷重,T为沉井外井壁和土的摩擦力,R为刃脚反力,当在流塑状淤泥质粘土和淤泥中下沉时,宜取R=0。上述计算公式适用降排水下沉方案。下沉前应分区依次对称同步地抽除垫木,垫木下的砂垫层的宽度和厚度应经计算确定。
2.2加强沉井下沉过程中的监测
施工中应用测量仪器在早、晚各测量一次沉井的标高(下沉量)和井筒的垂直度,并且利用附近的基准点校核沉井的轴线位置。及时分析观测到的资料,以便及时发现倾斜并采取纠正措施。
2.3调整沉井周围的摩阻力
可以调整沉井四周的井点降水范围和降水深度,或停止降水一段时间,以产生浮力作用。在刃脚偏低处少挖土或不挖土,待正位后在均匀分层挖土。当一侧刃脚偏高较大。可在该处外侧壁压注触变泥浆,或井外挖土,或在偏高侧的井筒外钻孔取土,大幅度减少土体的摩擦支承力。
2.4调整沉井的竖向重力和分仓先后封底
当沉井的平面尺寸较大、井壁较厚,可以采取在偏高侧增加钢锭和型钢等压重;在接高沉井的井壁时调整沉井自重。当沉井将沉到设计标高尚有倾斜时,可先封偏低仓的底板。
2.5沉井封底后的纠偏措施
由于种种原因,虽然沉井倾斜偏差为达到质量标准的要求,但仍进行了封底施工,以防超沉。此时沉井倾斜的纠偏可用两种方法,一种方法是采用底板下高压注浆顶升,即在底板制作时预先在底板偏低部位埋入压浆管(焊止水片)或在底板砼浇捣后钻孔注浆。当底板砼强度达到设计要求并经抗注浆浮力验算后进行高压注入水泥浆。注浆压力由低至高,边注浆边观测。另一种方法是在底板下冲水取土,即在底板标高偏高部位预埋¢150取土钢管(焊止水片),待底板砼达设计要求后用高压水冲土,使其成为泥浆,再用泥浆泵往井外排出泥浆。上述两种方法也可以综合应用。
3.结束语
沉井施工应根据不同的地质条件和不同的沉井结构,采用因地制宜的下沉施工方案。根据本人完成的玉环县漩门工业城、滨港工业城沉井的施工经验,应着重注意下列几点措施。
(1)施工前应详细分析地质资料,注意沉井结构重量是否对称,刃脚下的土层软硬是否均匀,特别是需用桩基支承的沉井,更应注意沉井位置的准确度。此外砼内墙和梁宜在下沉前与井壁一起浇筑,以提高沉井的整体刚度。
(2)沉井下沉位置的正确与否及倾斜控制,关键在于初沉阶段的控制,即开始下沉的3m以内,应控制下沉速度慢一些,使之保持平面位置与垂直度的正确,以免继续下沉时不易调整。
(3)遇难下沉土层时,宜采用在沉井的外壁随下沉随填砂的方法,以减少下沉的摩阻力和以后的清淤工作,也有利于均匀下沉。
(4)在沉井开始下沉和将沉至设计标高时,按锅底形分层挖土,周边开挖深度应<30㎝或更薄一些,避免发生倾斜。距离设计标高20~30㎝左右应停止取土,依自重惯性下沉至设计标高。
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