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        建筑沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)探討

        2011-05-09 04:43:42于黨輝
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        于黨輝

        (許昌大成建設(shè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,河南 許昌461000)

        沉井是一種帶刃腳的井筒狀構(gòu)造物。它是利用人工或機(jī)械方法清除井內(nèi)土石,借助自重克服井壁摩阻力逐節(jié)下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高,再澆筑混凝土封底并填塞井孔,成為結(jié)構(gòu)物的基礎(chǔ)。

        沉井最適合在不太透水的土層中下沉,其易于控制沉井下沉方向,避免傾斜。一般下列情況可考慮采用沉井基礎(chǔ):上部荷載較大,表層地基土承載力不足,而在一定深度下有較好的持力層,且與其它基礎(chǔ)方案相比較為經(jīng)濟(jì)合理;在山區(qū)河流中,雖土質(zhì)較好,但沖刷大,或河中有較大卵石不便樁基礎(chǔ)施工;巖層表面較平坦且覆蓋層薄,但河水較深,采用擴(kuò)大基礎(chǔ)施工圍堰有困難。

        1 旱地沉井施工

        旱地沉井施工可分為就地制造、除土下沉、封底、充填井孔以及澆筑頂板等(圖1),其一般工序如下:

        圖1 沉井施工順序示意

        沉井正常下沉?xí)r,應(yīng)自中間向刃腳處均勻?qū)ΨQ除土,排水下沉?xí)r應(yīng)嚴(yán)格控制設(shè)計(jì)支承點(diǎn)土的排除,并隨時(shí)注意沉井正位,保持豎直下沉,無(wú)特殊情況不宜采用爆破施工。

        1.1 清整場(chǎng)地

        要求施工場(chǎng)地平整干凈。若天然地面土質(zhì)較硬,只需將地表雜物清凈并整平,就可在其上制造沉井。否則應(yīng)換土或在基坑處鋪填一不小于0.5m厚夯實(shí)的砂或砂礫墊層,防止沉井在混凝土澆筑之初因地面沉降不均產(chǎn)生裂縫。為減小下沉深度,也可挖一淺坑,在坑底制做沉井,但坑底應(yīng)高出地下水面0.5~1.0m。

        1.2 制做第一節(jié)沉井

        制造沉井前,應(yīng)先在刃腳處對(duì)稱鋪滿墊木(圖2),以支承第一節(jié)沉井的重量,并按墊木定位立模板以綁扎鋼筋。墊木數(shù)量可按墊木底面壓力不大于100kPa計(jì)算,其布置應(yīng)考慮抽墊方便。墊木一般為枕木或方木(200×200mm),其下墊一層厚約0.3m的砂,墊木間間隙用砂填實(shí)(填到半高即可)。然后在刃腳位置處放上刃腳角鋼,豎立內(nèi)模,綁扎鋼筋,再立外模澆筑第一節(jié)沉井。模板應(yīng)有較大剛度,以免撓曲變形。當(dāng)場(chǎng)地土質(zhì)較好時(shí)也可采用土模。

        1.3 拆模及抽墊

        當(dāng)沉井混凝土強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%時(shí)可拆除模板,達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度后方可抽撤墊木。抽墊應(yīng)分區(qū)、依次、對(duì)稱、同步地向沉井外抽出。其順序?yàn)椋合葍?nèi)壁下,再短邊,最后長(zhǎng)邊。長(zhǎng)邊下墊木隔一根抽一根,以固定墊木為中心,由遠(yuǎn)而近對(duì)稱地抽,最后抽除固定墊木,并隨抽隨用砂土回填搗實(shí),以免沉井開(kāi)裂、移動(dòng)或偏斜。

        圖2 墊木布置實(shí)例

        1.4 除土下沉

        沉井宜采用不排水除土下沉,在穩(wěn)定的土層中,也可采用排水除土下沉。除土方法可采用人工或機(jī)械除土,排水下沉常用人工除土。人工除土可使沉井均勻下沉和易于清除井內(nèi)障礙物,但應(yīng)有安全措施。不排水下沉?xí)r,可使用空氣吸泥機(jī)、抓土斗、水力吸石筒、水力吸泥機(jī)等除土。通過(guò)粘土、膠結(jié)層除土困難時(shí),可采用高壓射水破壞土層。

        1.5 接高沉井

        當(dāng)?shù)谝还?jié)沉井下沉至一定深度(井頂露出地面不小于0.5m,或露出水面不小于1.5m)時(shí),停止挖土,接筑下節(jié)沉井。接筑前刃腳不得掏空,并應(yīng)盡量糾正上節(jié)沉井的傾斜,鑿毛頂面,立模,然后對(duì)稱均勻澆筑混凝土,待強(qiáng)度達(dá)設(shè)計(jì)要求后再拆模繼續(xù)下沉。

        1.6 設(shè)置井頂防水圍堰

        若沉井頂面低于地面或水面,應(yīng)在井頂接筑臨時(shí)性防水圍堰,圍堰的平面尺寸略小于沉井,其下端與井頂上預(yù)埋錨桿相連。井頂防水圍堰應(yīng)因地制宜,合理選用,常見(jiàn)的有土圍堰、磚圍堰和鋼板樁圍堰。若水深流急,圍堰高度大于5.0m時(shí),宜采用鋼板樁圍堰。

        1.7 基底檢驗(yàn)和處理

        沉井沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,應(yīng)檢驗(yàn)基底地質(zhì)情況是否與設(shè)計(jì)相符。排水下沉?xí)r可直接檢驗(yàn);不排水下沉則應(yīng)進(jìn)行水下檢驗(yàn),必要時(shí)可用鉆機(jī)取樣進(jìn)行檢驗(yàn)。

        當(dāng)基底達(dá)設(shè)計(jì)要求后,應(yīng)對(duì)地基進(jìn)行必要的處理。砂性土或粘性土地基,一般可在井底鋪一層礫石或碎石至刃腳底面以上200mm。未風(fēng)化巖石地基,應(yīng)鑿除風(fēng)化巖層,若巖層傾斜,還應(yīng)鑿成階梯形。要確保井底浮土、軟土清除干凈,封底混凝土、沉井與地基結(jié)合緊密。

        1.8 沉井封底

        基底檢驗(yàn)合格后應(yīng)及時(shí)封底。排水下沉?xí)r,如滲水量上升速度≤6mm/min可采用普通混凝土封底;否則宜用水下混凝土封底。若沉井面積大,可采用多導(dǎo)管先外后內(nèi)、先低后高依次澆筑。封底一般為素混凝土,但必須與地基緊密結(jié)合,不得存在有害的夾層、夾縫。

        2 水中沉井施工

        2.1 水中筑島

        當(dāng)水深小于3m,流速≤1.5m/s時(shí),可采用砂或礫石在水中筑島(圖3a)),周圍用草袋圍護(hù);若水深或流速加大,可采用圍堤防護(hù)筑島(圖3 b));當(dāng)水深較大(通常<15m)或流速較大時(shí),宜采用鋼板樁圍堰筑島(圖3c))。

        圖 3水中筑島下沉沉井

        島面應(yīng)高出最高施工水位0.5m以上,砂島地基強(qiáng)度應(yīng)符合要求,圍堰筑島時(shí),圍堰距井壁外緣距離b≥Htg(45?-φ/2),且≥2m,(H為筑島高度,φ為砂在水中的內(nèi)摩擦角)。其余施工方法與旱地沉井施工相同。

        2.2 浮運(yùn)沉井

        若水深(如大于10m)人工筑島困難或不經(jīng)濟(jì)時(shí),可采用浮運(yùn)法施工。即將沉井在岸邊作成空體結(jié)構(gòu),或采用其它措施(如帶鋼氣筒等)使沉井浮于水上,利用在岸邊鋪成的滑道滑入水中,然后用繩索牽引至設(shè)計(jì)位置。在懸浮狀態(tài)下,逐步將水或混凝土注入空體中,使沉井徐徐下沉至河底。若沉井較高,需分段制造,在懸浮狀態(tài)下逐節(jié)接長(zhǎng)下沉至河底,但整個(gè)過(guò)程應(yīng)保證沉井本身穩(wěn)定。當(dāng)刃腳切人河床一定深度后,即可按一般沉井下沉方法施工。

        結(jié)語(yǔ)

        總之,沉井基礎(chǔ)施工可分為旱地施工、水中筑島及浮運(yùn)沉井三種。施工前應(yīng)詳細(xì)了解場(chǎng)地的地質(zhì)和水文條件。水中施工應(yīng)做好河流汛期、河床沖刷、通航及漂流物等的調(diào)查研究,充分利用枯水季節(jié),制訂出詳細(xì)的施工計(jì)劃及必要的措施,確保施工安全。

        [1]徐斌.沉井基礎(chǔ)施工技術(shù)研究.杭州恒力建筑裝飾工程有限公司【期刊】現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè),2009-05-15.

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