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浅析沉井施工对策
2017-11-28    来源:    浏览:110次

浅析沉井施工对策

阮其福

摘要:沉井施工作业面狭小,施工工序多,质量控制要求高,施工过程错综复杂,面临地下水位高的淤泥土层、砂层、施工场地狭小等条件的约束时,使用该技术可以取得较好的施工效果。它具有基坑开挖量小、施工安全、造价低、工期快等优点,可获得较好的经济效益和社会效益。

关键字:沉井;刃脚;封底。

一、沉井施工的特点

沉井井体通常用钢筋混凝土制成,由刃脚、井壁、隔墙、横竖框架和底板等构件组成。其施工一般可分为制作和下沉两个过程。根据不同现场情况和施工条件(如沉井设计尺寸、土层水文地质条件、施工机械等),沉井可采取一次制作(浇筑),一次下沉;分段制作、接高,一次下沉;或制作与下沉交替进行。也有在陆上制作,浮运至水中沉放地点后下沉和接高的浮式沉井施工。

沉井筒体通常在地面或人工筑捣上直接完成制作,或转运后安装就位,然后配合井内不断挖土(常采用抓斗或水力机械等方法取土)。井筒在自重作用下克服井壁与土层的摩擦力和刃脚端部阻力而不断下沉,到达预定标高后进行钢筋混凝土封底施工,最终形成一个完整的筒体结构。

二、沉井施工中常见的问题

针对以下问题,本人结合实际施工经验,谈一谈沉井施工中下沉阶段应重点注意的事项。

2.1 偏沉

沉井下沉过程出现偏沉的原因是多方面的,如井体和刃脚制作不标准,土体性质不均,遭遇孤石或残留建筑物基础、地下管道,或井体受不均匀荷载等。不当的施工方法也可能造成偏斜,如采用大型抓斗挖土致使挖土速度不对称、不均匀,从而导致井体下沉不均匀,出现偏沉的现象。

针对偏沉产生的不同原因应具体分析对待,采取不同的措施。如在下沉速度较慢的一侧增加配重、局部采取射水或充填泥浆等减阻措施,控制下沉速度较快一侧的挖土速度和挖土量、调整不同部位的挖土次序,最后使偏沉逐步减小。如果偏沉是由于孤石造成,则应暂停下沉,及时以机械(破碎锤、风镐等)或爆破方式去除孤石,消除下沉所遇的不均匀阻力后再下沉。对于因挖土方法不当引起的偏沉,则可改换采用小型挖土工具或大、小型工具相结合的方法,对于靠近刃脚处的土体,还可采用人工挖除,以减小挖土作业的扰动干扰。下沉过程中应加强测量观测,发现偏沉应及时采取措施纠偏,有效控制偏沉的发生。

2.2 下沉困难

出现井体下沉困难,主要是由于井壁摩擦力或刃脚端部阻力过大,超过了沉井本身的自重,下沉系数过小所致(一般要求下沉系数为1.10~1.25)。对于刃脚端部阻力造成的下沉困难,可采取调整挖土深度,及时排除障碍物等手段。对于井壁摩擦力过大造成的下沉困难,则应采取适当的助沉措施:①井体制作时表面须平整光滑,接高时拼缝应严密,相邻块高差符合要求,以减小摩擦系数;②在沉井下沉慢一侧的顶面增加配重,加大沉井的下沉自重,以获得较大的下沉系数;③遇软粘性土层中下沉系数不大的沉井,应加强施工组织协调力度,保证挖土作业连续、不间断下沉,避免或减少中间停歇时间;④在井壁腔内的不同高度处对称预埋射水管,遇下沉缓慢或停沉时,用高压水向外侧土层射水以减少井壁与土层之间的摩阻力;⑤在井壁与外侧土层间的空隙中充填触变泥浆,使其形成一层具有润滑作用的泥浆套,可大大减少作用在井壁上摩擦力。

2.3 突沉

体突然下沉常因对土层特性掌握不足或施工不当引起,具有较强的人为因素。防止突然下沉的方法有:适当减小下沉系数;控制挖土深度,即锅底不要挖得太深;井筒结构上合理分隔,设置一定数量的底梁;采用泥浆套法或壁后压气法,以减小摩擦力,实现匀速下沉等措施。

2.4 超沉

在淤泥、流沙等软弱土层上进行沉井施工常常会发生超沉现象。为防止超沉,可以加大刃脚宽度,以提高下沉阻力。也可以通过降低地下水位的方法使土层固结,从而提高土层承载力,达到防止超沉的目的。降水可采用重力降水或井点降水,根据需要而定。雨季施工时应做好地表挡水,防止雨水进入井壁外侧导致摩擦力降低,造成井体突沉。对可能发生超沉的沉井,设计时一定要控制其下沉稳定系数,在施工阶段加强沉降观测,随时预估超沉的可能性,以便提前采取措施

2.5 涌砂

涌砂的发生与土层类别和地下水动水压力有关。在粉、细砂土层中下沉沉井,如采用排水取土法施工,极易产生流沙现象。如施工不采取适当措施,就会在下沉过程中造成倾斜、超沉、破坏井体等难题,对施工极为不利。有时虽然对沉井本体未造成影响,但由于井内抽水导致井外砂土大量涌入井内,而致井外土体塌陷失稳,严重时对周边建筑物造成不利。

为防止涌砂发生,可改变施工方法,变排水挖土为不排水挖土,在沉井周围采用井点降水,改变地下水水力梯度。在发生流沙时,可向井内灌水,以改变地下水动水压力条件,破坏流沙产生的水力条件,达到降低流沙破坏的目的。对于大型沉井,采取井点降水更是防止流沙、稳定土层的有效手段。

2.6 井体开裂

井体产生开裂的原因是多方面的,但往往与人为的主观因素有关。有结构方面的原因,如配筋不足、砼强度偏低、井体预制施工质量问题等,也有下沉施工中井体受力不均或超负荷受力造成的开裂。为避免井体裂缝,在井体预制阶段应加强质量控制、精心施工。下沉施工要安排在井体砼强度达标后进行。

三、举例

某工地,设计采用钢筋混凝土圆形井筒,内径18.5m,井筒预制14m后,开始下沉施工,下沉深度为13m,经计算,沉井自重足以克服土的摩擦力而顺利下沉到设计标高。现场地质情况:地表以下8~9m为软流塑状亚粘土,其下近4m为易液化粉砂层,刃脚坐落在强度较好的中砂层上。

根据以上地质条件,若采用排水下沉,必然引起翻砂,下沉速度将无法控制,容易发生井筒的倾斜、移位、扭转。因此,在下沉取土过程中,必须始终保持井内外压力平衡;在井筒下沉接近粉砂层时,往井内灌水,保持井内水位高出井外水位1~2m,即不排水下沉。

粘土层:该层采取排水下沉,水泵抽排地下水,人工分层挖土,自中部向四周台阶形均匀开挖,分层厚度为0.5~0.8m,以保证井筒初入土时有良好的导向。中心点挖深5m。

流砂层:井内灌水,沉井顶部搭设平台,水枪在中部一定范围区间射散井底泥砂,同时用潜水砂石泵吸出,粉砂层延自然角度塌落,井底形如锅底,从而使井筒逐渐下沉。

结束语:沉井施工作业面狭小,施工工序多,质量控制要求高,施工过程错综复杂,但在修筑深基础及地下构筑物工程,面临地下水位高的淤泥土层、施工场地狭小等条件的约束时,使用该技术可以取得较好的施工效果。它具有基坑开挖量小、施工安全、造价低、工期快等优点,可获得较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1]洪坤鹏.沉井施工中常见的问题及解决方法[J].上海铁道科技,2009(02)

[2]邱创兴.沉井施工在城市河涌泵站建设中的运用[J].广东工业大学学报,2010(03)

[3] 梁建立,王欢刚.沉井下沉常见问题及处理方法[J].中小企业管理与科技2009(03)


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