[摘要]:沉井是修建深基础和地下深构筑物的主要基础类型,由于其对周围环境影响较小,需要场地不太大,且承载力高,抗渗,耐久性好,内部空间可有效利用等特点,在城市建设中被广泛应用于各个专业,如城市管线施工等。但同时它也有不可避免的缺点,施工工序较多,工艺较为复杂,技术要求高,质量控制要求严等,施工中还容易发生流砂造成沉井倾斜或下沉困难等问题。本文以某工程为实例简单阐述沉井施工步骤及注意事项,与同行交流学习。
本工程污水泵房为钢筋砼矩形沉井结构。沉井采用井外降水,带框架下沉,干封底。泵房沉井需埋深10.1m,根据现有勘探成果资料,底板埋设于淤泥质粘土层内。
一、沉井施工技术原理
沉井基础是一个井筒状的结构物,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,下面将详细介绍沉井的施工技术。
二、施工准备
1、根据设计要求,地面高程3.4~4.2m,泵房沉井起讫标高取为2.5m,地面基坑开挖深度为0.9~1.7m,均采用喷射井点降水。砼强度等级为C30,抗渗等级为S6。砼强度经达到设计强度100%以后,沉井方能开始下沉。留施工缝时,必须将施工缝凿毛洗刷干净,先铺筑与砼内砂浆成份相同的砂浆一层,然后浇筑新砼,要求仔细振捣,确保新老砼结合良好。
2、根据工程特点,沉井总高度11.9m,分三节制作,分别为3.0m、4.0m、4.9m。第一、二、三节全部完成后,且强度达到设计要求后一次下沉。沉井采用砂垫层和素砼垫层。由于泵站沉井深度为12.8m,采用三节制作一次下沉法施工,沉井下沉方法采用“水力冲挖”施工。
3、施工区域地基需先进行真空降水和强夯处理,然后做好场地平整与地面排水工作。对施工现场进行测量放样,引测水准点,设立轴线控制,并将其妥善保护。
三、沉井施工工艺
沉井施工首先是下沉段的结构制作,其施工工序如下图所示:
四、基坑制作
基坑开挖边线确定后,即可进行挖土工序的施工。挖土采用1m3反铲挖掘机开,并与人工配合操作。基坑底面的浮泥应清除干净并保持平整和干燥,在底部四周设置排水沟与集水井相通,将水引至集水井内,用抽水设备将水排出基坑。铺设相应厚度的砂垫层,并在砂垫层上铺设砼垫层,扩大沉井刃脚下的底模板,便于沉井下沉。
五、沉井制作
1、沉井分三节制作,第一节高度为3.0m,第二节高度为4.0m,第三节高度为4.9m,底梁、隔墙随高度同时制作。第一、二、三节砼强度达到100%后,沉井开始下沉。
2、沉井井壁采用大模板拼装,在刃脚内侧、井壁与底梁、框架连接转角部位均采用非标准木模板。刃脚垫架上模板分段安装,以便垫架拆除。
3、井壁模板用拉杆螺栓对销固定,在拉杆中间满焊一圈钢板止水片,焊牢,在外井壁螺栓端部嵌一小木块,待井壁拆除后,将小木块挖出,割去螺栓外露部分,清洗干净,用环氧砂浆封闭小木块形成的孔穴。
4、沉井采用大模板,采用Φ48钢管做竖向围檩,间距不大于400mm,Φ48钢管做水平管,间距不大于600mm。水平围檩相互用扣件扣牢,对拉螺栓(中间设止水片)φ16拉水平围檩上,间距随水平围檩而设。
5、外壁支模,在井外搭设双排钢管脚手架。内壁模板支设,采取在井内搭设满堂脚手架。
6、对于井壁上预留孔,为防止下沉时重量不等,影响重心偏移和泥水涌入井内,施工中采取在洞口用砖砌体墙封堵,且与外壁对齐。
六、施工缝设置和处理
为确保沉井砼施工质量,施工缝是沉井渗漏的薄弱环节。
1、井壁施工逢留设成100mm高、100mm宽的凹槽,外高内低。
2、壁竖向二次钢筋绑扎及砼浇捣前,必须将新老结合施工缝处松动石子、砼表面凿除,清除干净,湿润后才能进行浇捣混凝土。
3、沉井井壁与后浇隔墙相连接处,按设计要求进行留设凹槽。
4、为防止今后井壁发生渗水现象,在拆模后对对拉螺栓孔进行防水处理,对对拉螺栓的内外端部,均事先将小垫木除掉,在凹进部位用1:2水泥砂浆抹平,外层作10mm厚防水砂浆灰饼,再涂刷2层防水胶将其覆盖。
5、拉杆螺栓加焊止水片,止水片尺寸80×80mm。
七、测量控制与观测
本沉井采用三次制作一次下沉法施工,待第三节砼强度达到100%以后才能进行下沉施工。沉井在下沉过程中,必须随时测定沉井标高,确保均匀下沉,并做好沉井下沉记录;对基准点加以保护,并测量、记录下沉前的原始值,对监测的经纬仪、水平仪进行严格控制,仪器误差降至最低限度;下沉过程中加强对水位观察井的水位观测,保证降水达到预定效果,一旦发现“死井”、漏气或漏水现象及时采取补救措施;沉井下沉施工和监测作业采取24小时连续施工。在监测过程中,观测沉井下沉速度,尤其是不同的土质层,沉井的下沉速率绘制表。在沉井接近设计标高时加强观测频率。即时校正刃脚高差,根据下沉速率适当调整挖土速度,减缓沉井下沉速度;沉井下沉至设计标高,密切进行沉降观测,在8小时内下沉量应不大于10mm时,方可进行底板施工。
八、沉井下沉纠偏
下沉纠偏是沉井施工的一个关键,由于沉井是地下工程,又属大型沉井,若出现偏差较大的话,对纠偏增加难度。沉井开始时的下沉系数较大,平面位置和四角高差易发生偏差,在深度不深的情况下较易纠正。初沉以纠偏为主,下沉时对刃脚标高和轴线位移进行连续观测,及时纠偏,使沉井形成一个良好的下沉轨道。纠偏时避免大起大落,避免沉井偏离轴线,同时注意纠偏幅度不过大,频率不过高。沉井在终沉阶段同样以纠偏为主,在沉井下沉至距设计标高1m左右时基本纠正好,纠正后再谨慎下沉,控制不出现有超出容许范围的位置及方向偏差。
九、沉井封底
在开挖井底土方时,应确保井底内无积水、无流砂、无翻浆等现象。井底应做到平整,无坑塘,必须时应用水平仪抄平,保证基土符合设计要求。
井底保护层土方开挖完成后,即可在其上浇捣素混凝土封底。在浇筑封底混凝土后,应保证表面平整,无地下水上冒现象。在封底混凝土完成后,就可在其上绑扎底板钢筋。钢筋在绑扎时,应保证刃脚钢筋与底板钢筋的连接、上下两层钢筋的间距,并将刃脚混凝土的表面凿毛露出石子,便于刃脚混凝土与底板混凝土的结合。
底板混凝土浇捣完成后应及时养护,确保其表面不露白,并应防止阳光及温差的剧烈变化,以免底板出现收缩裂缝,影响沉井的施工质量和使用功能。
十、结语
沉井是修筑深基础和地下构筑物的一种施工工艺,可在场地狭窄的情况下施工较深的地下工程,且对周围环境影响较小;可在地质、水文条件复杂地区施工;施工不需复杂的机具设备;与大开挖相比,可减少开挖、运输和回填的土方等工程量,是一种成功的施工工艺。
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