張彥

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

沉井施工方案簡析

張彥

（中國瑞林工程技術(shù)有限公司，江西南昌 330031）

介紹了某熔鑄車間設備基礎(chǔ)鑄造機沉井的施工方案。依據(jù)施工順序,對沉井驗算、沉井制作、沉井下沉處理施工的過程進行了詳細分析。沉井施工工序較多,作業(yè)面狹小,下沉控制難度大,因此在施工時應特別注意工序之間的組織配合,以確保沉井施工質(zhì)量。

沉井；施工方案；下沉系數(shù)；基坑；刃腳墊層

本方案為某地40 kt/a高精度電子銅帶項目工程熔鑄車間設備基礎(chǔ)紫銅鑄造機沉井施工方案。該矩形鋼筋混凝土沉井外壁尺寸3 300 mm×3 600mm，內(nèi)壁尺寸2 340 mm×2 100 mm，上部井口標高±0.000,下部刃腳標高-12.00 m,整個井身長度12 m,開挖凈深度7.1 m?，F(xiàn)地表平均高程為9.80 m。根據(jù)《巖土工程勘察報告》及沉井位置,-6.00 m以上為第④層土：粉質(zhì)粘土夾粉土，可塑；-12.00 m至-6.00 m間為第⑤層土：粉質(zhì)粘土,可塑～硬塑；-19.00 m至-12.00 m間為第⑥層土：粉質(zhì)粘土夾粉土,可塑?？辈炱陂g,觀測到地下水埋深于地表下0.30～1.10 m左右,即高程7.51～9.25 m左右。

1 施工方案

1.1 沉井驗算

根據(jù)場地工程地質(zhì)勘察報告提供的數(shù)據(jù),基坑開挖深度4.9 m,則沉井外壁刃角部位與土體間的摩阻力q1=25 kN/m2,刃角以上回填砂與沉井外壁間的摩阻力q2=8 kN/m2,地基土承載力fak=220 kN/m2,鋼筋混凝土容重取25 kN/m3,井上施工荷載2.5 kN/m2。沉井分3段澆注完成,各段澆注高度均為4 m。據(jù)此計算如下：1)沉井第1段自重：G1,k=733.75 kN；沉井第2段合重：G1+2,k=1541.05 kN；沉井第3段合重：G1+2+3,k=2 348 kN。2)施工荷載：Fk=3.30×3.60×2.5=11.88 kN。3)沉井摩阻力計算(按2段有土摩阻力)Ffk=109.02× 25=2725.50 kN。4)水浮力計算：因采取排水下沉,故水浮力Ffw,k=0。5)下沉系數(shù)驗算[1]：Kst=(Gk+Fk-Ffw,k)÷Ffk=(2 348+11.88-0.00)÷(2 725.50+0.00)=0.866。下沉系數(shù)不在1.05～1.25內(nèi),說明下沉阻力過大,需采取其他助沉措施下沉,計劃將第2段以上部位四周撒填膨潤土或砂以減少摩擦力，必要時沉井上部端口施加荷載助沉。

1.2 施工程序

施工程序如下：基坑開挖→砂墊層、枕木條基→搭設內(nèi)架→立內(nèi)模→綁扎鋼筋→立外?！鷿仓?段井體混凝土(4 m)→重復上道工序施工第2段井體(4 m),拆內(nèi)架模板→拆除枕木條基→挖土下沉至設計標高▽-12.00m→第三段井體施工(4m)→沉井封底。

2 沉井制作

2.1 基坑測量定位

場地平整后，根據(jù)沉井的設計圖紙尺寸放樣出沉井的縱橫控制軸線，并布設測量控制樁，引測高程控制點到基坑旁[2]。

2.2 基坑開挖

基坑開挖采用220型液壓挖掘機,并與人工配合操作。在基坑底部設置與集水井相通的排水溝。為防止積水影響施工刃腳墊層,應及時將集水井內(nèi)匯集的地表水和地下水用水泵抽除[3]。

2.3 刃腳墊層施工

刃腳墊層采用墊木沿沉井周長密鋪,墊木尺寸為1 500 mm×220 mm×200 mm,相鄰墊木間隙為50 mm,用砂填縫,如圖1。

圖1 地基墊層做法/mm

2.4 井體內(nèi)模和支架

1)刃腳支設。本沉井刃腳支設采用墊架法(圖2)。墊架法能將上部沉井重量均勻傳給地基,使沉井井身澆筑過程中不會產(chǎn)生過大不均勻沉降,不會使刃腳和井身產(chǎn)生裂縫而破壞,使井身保持垂直,便于拆除模板和支撐。

圖2 刃腳支設示意/mm

2)內(nèi)架支設。井壁內(nèi)模支架采用鋼管支撐,鋼管支架必須架設穩(wěn)固。為增加內(nèi)模的穩(wěn)定性,采用對撐支架。內(nèi)模板拼裝完畢后,布置對拉螺栓;模板加固時要反復校正其垂直度和沉井內(nèi)部的凈空尺寸,保證其井壁垂直和井內(nèi)口各邊垂直。

2.5 綁扎鋼筋及設置鋼板止水帶

鋼筋在施工現(xiàn)場機械成型、人工綁扎,每段井壁豎筋一次綁扎好,且留出錨固長度;水平筋分段綁扎;為保證鋼筋位置正確,鋼筋接頭采用綁扎接頭,綁扎時用拉結(jié)筋固定好鋼筋架，保證其不會產(chǎn)生傾斜,綁扎完畢后預埋爬梯和止水鋼板。

2.6 立外模和支架

井壁內(nèi)外模用可拆卸式穿墻止水螺桿固定,螺桿采用φ16的圓鋼,中間設置止水片,拆模時拆去外桿和錐形螺套,再用同標號防水砂漿二度抹平,確保不滲水。在澆搗混凝土時,外模支架必須保證模板不變形、不跑模[4]。

2.7 混凝土澆筑

圖紙要求本沉井采用C35密實防水混凝土,抗?jié)B等級為S8。澆筑前對鋼筋模板、預留管和預埋件的位置和幾何尺寸進行最后檢查,確保無誤后才能進行澆筑混凝土。

2.8 混凝土的養(yǎng)護及拆模

混凝土澆搗完成后應及時采用自然養(yǎng)護。因施工時間大部在冬季,如氣溫達到冬季施工的條件,則按照本項目冬季施工方案進行混凝土的澆筑和養(yǎng)護。

3 沉井下沉

3.1 下沉的測量控制

挖土前首先應完成沉井外壁周圍的水平控制線彈設,井筒內(nèi)按4等分標出垂直軸線,對準下部標板吊線墜進行控制(見圖3)。定時用2臺經(jīng)緯儀進行垂直偏差觀測。挖土時,一旦線墜離墨線達50 mm或標高差在100 mm,應立即糾正。在井筒外壁彈水平線,或在井外壁上兩側(cè)用白鉛油畫出標尺,通過水平尺或水準儀觀測沉降,以實現(xiàn)對沉井下沉的控制。對沉井位置、垂直度和標高(沉降值)的觀測,每班至少應測量2次,接近設計標高時應加強觀測,每2小時1次,預防超沉。沉井下沉測量控制由專人負責、記錄,一旦發(fā)現(xiàn)存在傾斜、位移和扭轉(zhuǎn)等情況,應及時指揮操作人員糾正,使偏差在允許范圍以內(nèi)。

圖3 沉井下沉測量控制方法

3.2 刃腳墊木拆除

拆除墊木首先必須保證沉井刃腳混凝土強度達到100%的設計要求,井壁混凝土強度達到75%,方可進行沉井下沉工作。

3.3 井內(nèi)挖土

由于本沉井凈空較小,井深12 m,決定采用人工絞車和汽車吊配結(jié)合的方法將井內(nèi)土方運出。井內(nèi)土方采用人工開挖的形式,分層、對稱、均勻地進行(圖4),挖井從沉井中間開始逐漸挖向四周,每層高0.3～0.4 m,沿刃腳周圍保留0.7～1.5 m寬的土堤,然后沿沉井壁每2 m一段向刃腳方向逐層削薄土層,每次削5～8 cm。土層經(jīng)不住刃腳的擠壓而破裂,沉井便在自重作用下均勻垂直擠土下沉,不會產(chǎn)生過大傾斜。如果下沉很少或不下沉,則需要再從中間向下挖0.5 m的土層,再按以上方法在四周同步均勻開挖,挖土次序如圖3。下沉的同時沿沉井側(cè)壁每隔豎向1.00 m將膨潤土和砂填入沉井與土體間的0.1 m寬的縫隙,保證沉井側(cè)壁和周邊土體存在一定的摩阻力,是周圍土體不易坍塌,以保證井身的穩(wěn)定。

圖4 沉井下沉挖土順序

在挖土下沉過程中,工長、測量人員、挖土工人應密切配合,加強觀測,及時糾偏。沉井下沉過程中要不斷排水,井外采取井點降水法,沉井施工前先把地下水降至沉井設計底標高下1 m左右。避免因內(nèi)涌產(chǎn)生流砂導致出現(xiàn)地面沉降的情況,以保證沉井在下沉過程中,不發(fā)生傾斜。自井中取出的土方應堆放在離井5 m以外的地方,避免因外部土的壓力增大,使井發(fā)生傾斜。一輪下沉到位后，再進行下輪開挖下沉。在離設計深度20 cm左右應停止取土觀察2 d，如靠沉井自重下沉不到位,再用人工慢慢取土。本沉井內(nèi)的少量滲水采用明溝、集水井排水：在沉井內(nèi)離刃腳0.5 m挖一圈排水明溝,設3～4個集水井,深度比地下水深1～1.5 m,溝和井底深度隨沉井挖土而不斷加深;在井內(nèi)或井壁上設水泵,將地下水排出井外。

3.4 下沉常遇問題及處理方法

下沉常見問題如下：1)下沉極慢或不下沉;2)筒壁下沉時,外側(cè)土隨之出現(xiàn)下陷,與筒壁間形成空隙; 3)沉井出現(xiàn)超沉;4)沉井下沉出現(xiàn)傾斜。針對上述4種情況,分別采取以下措施：①在井頂均勻加設其他荷載,以應對下沉慢或不下沉。②在筒壁外側(cè)填充不少于30 cm高的砂或膨潤土,隨下沉灌入空隙中,以減小下沉的摩阻力。雨季時,應在填砂外側(cè)修筑擋水堤,以阻止雨水進入空隙,防止出現(xiàn)筒壁外的摩阻力接近于零,導致沉井突沉或傾斜。③當沉井下沉接近設計標高時,應加強觀測,防止超沉,以保持沉井穩(wěn)定。④沉井下沉出現(xiàn)傾斜時,通過調(diào)整挖土進行糾正,若仍不能改善傾斜狀況可在筒壁頂部加荷助壓調(diào)整。但若一側(cè)已到設計標高,則應采用旋轉(zhuǎn)噴射高壓水的方法協(xié)助下沉進行糾偏[5]。

3.5 封底

本沉井采用干封底法施工，當沉井下沉到距設計標高0.1 m時，應停止井內(nèi)挖土和抽水，使其靠自重下沉至設計或接近設計標高,再經(jīng)2～3 d下沉穩(wěn)定,或經(jīng)觀測在8 h內(nèi)累計下沉量不大于10 mm時,即可進行沉井封底。

4 結(jié)語

綜上可知,沉井施工的特點是：施工工序較多,作業(yè)面狹小,下沉控制難度大,安全性要求嚴,施工連續(xù)性要求高,施工技術(shù)過程錯綜復雜。根據(jù)實踐,可以采用建立以項目經(jīng)理為首,各部門相互配合的質(zhì)量保證體系。開工前組織全部進場人員學習施工方案,熟悉圖紙及地質(zhì)狀況,進行技術(shù)交底,要求施工人員掌握技術(shù)要點和難點,以保證施工質(zhì)量。施工過程中,嚴格控制開挖尺寸、放坡坡度,嚴禁隨意更改,如必須修改時需經(jīng)業(yè)主、監(jiān)理確認,履行相關(guān)手續(xù)后執(zhí)行;嚴格控制基底標高,嚴禁超沉;嚴格按照圖紙要求和相關(guān)規(guī)范施工,確保施工質(zhì)量,注意冬季施工的保護措施。只要按照上述要求組織施工,就能保證沉井的施工質(zhì)量。

[1] CECS 137-2002,給水排水工程鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)設計規(guī)程[S].

[2] GB50497-2009,建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[3] 陳少武.淺談沉井施工的質(zhì)量控制[J].內(nèi)蒙古水利,2011(3)：101-103.

[4] 李謙勝.沉井工藝施工180 m3化糞池[J].建筑安全,2004(8)：21-23.

[5] 吳錦貞.淺淡沉井的施工工藝及質(zhì)量控制措施[J].科技視界,2012 (7)：206-207.

Analysis on Open Caisson Construction Scheme

ZHANG Yan

(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

Introduce a construction scheme,which includes equipment foundation casting machine open caisson in a casting plant.According to construction sequence,make detailed analysis on open caisson checking calculation,fabrication and the process of open caisson sink disposal construction.Due to many open caisson construction procedures,narrow operation surface and difficulty of sink control,therefore,special attention shall be paid to organization and cooperation of process during construction so as to ensure the construction quality of open caisson.

open caisson;construction scheme;sink coefficient;foundation ditch;blade's feet cushion rubber

TF813

B

1004-4345(2014)05-0069-03

2014-03-12

張 彥(1983—),男,工程師,主要從事結(jié)構(gòu)設計研究工作。