劉揚喜

(廈門海投工程建設有限公司，福建 廈門 361000)

0 前 言

在許多城市中心或老城區(qū)的住宅小區(qū)開發(fā)利用地下空間，以及特殊的施工場地等限制，無法實施大開挖方式施工地下建(構)筑物，而采用沉井技術[1]。沉井結構具有單體造價低、施工場地占地面積小、主體混凝土都在地面上拼接或澆筑、質(zhì)量較易保證、接頭處的防水處理方便可靠等優(yōu)點[2]。預制裝配式沉井施工技術是指主要結構(部件)在加工廠提前預制而成，現(xiàn)場吊裝拼接，具有噪音(粉塵)污染小、無需支模拆模、減少工序、減少濕作業(yè)、施工速度快等的特點。普通沉井結構往往需要在地面上支模板，待混凝土強度達到要求以后才能挖土下沉，施工工期較長。而裝配式沉井結構不僅可較好地減少施工現(xiàn)場的支模拆模工序和濕作業(yè)，有效加快施工速度，降低工程造價，而且能較好控制粉塵(噪音)污染滿足環(huán)境保護要求。

本文是通過某園形地下停車庫的裝配式PC結構沉井施工[3]，來闡述本施工技術。該車庫總面積380 m2，地面占地面積120 m2。設計50個停車位，分地下5層，每層50個車位。

1 技術特點

1)裝配式沉井施工技術具有提高混凝土施工質(zhì)量、減少現(xiàn)場施工環(huán)節(jié)、減少現(xiàn)場濕作業(yè)、加快工程進度、降低工地粉塵(噪音)污染等特點。

2)大型裝配式預制構件即PC構件對吊裝技術、拼接和防水等工序和質(zhì)量要求較高。

3)通過“豎向錯縫處理”、“降低水平施工縫”、“錯層澆筑+外層防水”、“對稱跳開開挖”、“沉多少挖，沉少多挖”等技術措施或施工原則，保證施工的順利實施。

4)促進施工企業(yè)加強現(xiàn)場管理，提高裝配式混凝土施工項目的工藝組合水平，嚴格上、下道工序交接手續(xù)，易于做好工序成品保護工作，省工、省時、省料。

2 工藝原理

本施工技術由預制刃腳與標準PC件、安裝、鋼筋工程、混凝土工程、防水工程、挖土與下沉、封底等合理組成的完整施工工藝體系，以提高PC構件的安裝和防水工藝水平，嚴格執(zhí)行施工工藝和內(nèi)控質(zhì)量標準，加強施工組織與現(xiàn)場科學管理，通過各分項工程的工序或工藝組合，確保裝配式預制鋼筋混凝土沉井的各PC件接縫平整、結構整體強度高、施工速度快、防水效果好的效果。

3 工藝流程及操作要點

3.1 工藝流程(見圖1)

圖1 裝配沉井式地下構筑物施工工藝流程

鋼筋工程施工工藝流程按鋼筋加工及現(xiàn)場安裝工藝流程進行；混凝土工程施工工藝流程對于鋼筋密集的PC件應選用自密實混凝土澆筑工工藝，其他則按通?，F(xiàn)場澆筑和振搗工藝流程進行。

3.2 操作要點

3.2.1 吊裝前準備

1)施工放線。施工前，應根據(jù)設計圖紙坐標及甲方提供的基準點測量定位，同時在沉井周圍的施工影響范圍之外布置坐標控制點和臨時水準點，建立的控制點精度為±1 mm。

基槽(坑)開挖時，應采取降水措施，使地下水位降至基底面以下1 m，并定期觀測其對周圍道路市政設施和建筑物有無不利影響。

預制構件混凝土強度達到設計強度75%時方可吊裝；預制構件運輸時，應采用木材或混凝土塊作為支撐物，構件接觸部位用柔性墊片填實，支撐牢固不得有松動。

2)構件堆放。

(1)預制構件運送到施工現(xiàn)場后，應按規(guī)格、品種、所用部位、吊裝順序分別設置堆場。本著就近堆碼，方便吊裝的原則，將構件放置在沉井邊，并滿足吊裝半徑。堆碼構件間必須設置支撐架位置，防止構件傾覆。

(2)堆碼支撐架同運輸方式，采用三角支架結合支撐桿共同支撐體系，但現(xiàn)場堆碼不需要鋼絲繩固定。

(3)現(xiàn)場運輸?shù)缆泛投逊哦褕鰬秸麍詫?，并有排水措施。運輸車輛進入施工現(xiàn)場的道路，應滿足預制構件的運輸要求。卸放、吊裝工作范圍內(nèi)，不得有障礙物，并應有滿足預制構件周轉使用的場地?，F(xiàn)場堆置一般按一層數(shù)量為單位。

(4)對連接止水條、高低口、轉角等薄弱部位，應采用定型保護墊塊或專用式附套件加強保護。

(5)應將所有措施性埋件、PC構件連接埋件埋設準確，連接面清理干凈。

3)所有PC構件吊裝之前必須將構件各個截面的控制線標示完成；根據(jù)構件類型、重量應配置專用吊具進行吊裝。

4)吊裝支撐系統(tǒng)布置及基礎硬化。第一節(jié)刃腳安裝前，場地臨時硬化混凝土地面須施工完成并達到設計強度，降水井、排水溝等施工到位。支撐系統(tǒng)由定位限弧卡條、支撐三角架、型鋼斜撐、垂直度調(diào)整鋼管、吊鏈、組成。支撐基礎環(huán)狀地面應做硬化處理如圖2～3所示。

圖2 拼裝前刃腳下基礎硬化及預埋件設置

3.2.2 吊裝作業(yè)

根據(jù)施工場地情況，PC構件大小，吊車參數(shù)，以及吊點的設置等，選擇施工吊車的型號。為保證每個吊點均勻受力，避免傾斜或個別吊點受力過大，所有預制構件必須使用型鋼扁擔吊裝(如圖4)。

圖3 拼裝前刃腳下基礎硬化及預埋件設置

圖4 預制構件起吊示意

現(xiàn)場吊裝用螺栓必須使用高強螺栓(10.9級)，所用吊具材質(zhì)、規(guī)格、強度必須滿足國標要求。

在PC構件校正過程中，板內(nèi)斜撐桿以一根調(diào)整垂直度為準，待校正完畢后再緊固另一根，不可兩根均在緊固狀態(tài)下進行調(diào)整。每塊預制構件吊裝穩(wěn)固后均需測量水平與垂直度偏差在允許范圍內(nèi)，遇需調(diào)整時應松開相關緊固件，嚴禁強蠻力校正。

風力超過6級時，停止作業(yè)。在起重機作業(yè)，應避開周邊或上方有架空線。

3.2.3 對接安裝

PC構件吊裝之前，需要按照設計要求安裝防水條。

首節(jié)刃腳拼裝，必須對刃腳的環(huán)狀線性、塊間拼縫、水平高度、偏位誤差嚴格控制，項目吊裝前必須對支撐系統(tǒng)包括支撐架以及吊裝地面基礎進行硬化處理(見圖5)，保證支架和預制構件的穩(wěn)定性。在路面以及吊裝區(qū)域刃腳底的硬化基礎上準確預埋預制構件安裝用的下端固定用金屬連接件，刃腳拼裝見圖6。

圖5 刃腳支撐架及地面硬化

圖6 刃腳拼裝

每層PC件安裝上、下節(jié)應做錯縫處理。即從第二節(jié)開始使標準塊繞著圓心旋轉12°，并保證預制塊的豎向孔在同一豎向直線內(nèi)，以便于下一步的鋼筋籠安放和內(nèi)腔混凝土澆筑，見拼裝示意圖7。

圖7 錯縫拼裝示意圖

拼接對齊工序：每節(jié)預制構件吊到位時除了支架系統(tǒng)外，需按照設計放線先放齊所有預制塊，后用M20螺栓對鎖臨時固定，最后全部預制件安裝完畢，再重新進行預制塊拼裝的精確對正和垂直度調(diào)整，確保每個預制塊的水平和豎直位置都在拼裝精度許可范圍之內(nèi)，然后再進行拼裝接縫處的鋼板焊接，完成最終固定(如圖8所示)。

3.2.4 鋼筋工程

對照建筑圖和結構圖認真讀圖和審圖，全面領會設計圖的設計意圖，找出設計圖中的差錯和遺漏，做到融會貫通。注意構構造要求。

3.2.5 防水工程

沉井結構防水設計是在沉井壁的PC件拼接成環(huán)疊加層后，采用“錯層澆筑內(nèi)腔自密實混凝土+外層防水”，通過如下三種措施來增加裝配式結構的整體性和防水性能[4-5]。

1)PC件每層的豎向拼接縫水平錯動12o，內(nèi)腔混凝土澆筑的施工面留在水平接縫以下50 cm處，將后澆施工縫和預制拼接縫錯開。

2)在每塊預制塊的拼接縫處預留止水槽，在拼裝前安裝好膨脹止水條。

3)外側拼接縫邊預留鋼板，待預制件位置精確定位后，將相鄰的鋼板連續(xù)焊接為一體，然后在鋼板外側鋪裝雙組份聚硫密封膏柔性防水防護層。環(huán)向縫和豎向縫防水處理示意見圖8～9。

圖8 環(huán)向接縫處理示意圖

圖9 豎向連接處理示意圖

3.2.6 混凝土工程

1)PC構件預制混凝土。

(1)商品混凝土公司的攪拌站應嚴格執(zhí)行混凝土澆搗令制度，控制好所要澆筑混凝土的強度等級、配合比、攪拌量、澆筑時間。

(2)在澆混凝土時要派專職人員對預制構件的平整度、垂直度進行跟蹤測量，如發(fā)現(xiàn)變形、傾斜應及時整改。

(3)混凝土澆筑時應準備好坍落度桶，按規(guī)定檢查混凝土坍落度，并做好記錄?；炷恋拿軐嵍戎饕谟谡駬v，合理的布點，準確的振搗時間是混凝土密實與否的關鍵。

(4)在預制工程的混凝土澆筑完成，拆模后用高壓水槍沖洗內(nèi)膜，使得內(nèi)腔混凝土形成粗糙面，以加強施工現(xiàn)場后澆筑的芯混凝土與預制部分新老混凝土的界面性能。

(5)用于檢驗結構構件混凝土質(zhì)量的試件，應在混凝土的澆筑地點隨機取樣制作。制作的標準抗壓試塊拆模后于當日(不超過一個工作日)即送往現(xiàn)場養(yǎng)護室進行標準養(yǎng)護，由試驗員做好委托試驗及試件交接手續(xù)。

2)內(nèi)腔混凝土澆筑。

(1)澆筑混凝土前，全部支架、PC件和鋼筋預埋件應按圖紙要求進行檢查，并清理干凈PC構件腔內(nèi)雜物。在澆筑時對混凝土表面應濕潤處理，使砂漿緊貼預制件內(nèi)腔混凝土表面。

(2)控制每層初凝時間，每層混凝土澆搗應控制在0.5m，并應均勻向上。嚴禁單側澆搗，并有專人負責混凝土質(zhì)量，嚴格按操作規(guī)程施工，以保證混凝土的澆搗質(zhì)量。

(3)混凝土在澆筑前，混凝土的溫度應維持在10℃～32℃。在內(nèi)腔混凝土澆筑的時候將施工面預留在水平拼縫以下50 cm處。

(4)混凝土由高處落下的高度不得超過2 m。超過2 m時應采用導管或溜槽，超過10 m時應采用減速裝置。導管或溜槽，應保持干凈，使用過程要避免發(fā)生離析。

(5)澆筑混凝土期間，應設專人檢查支架、鋼筋等穩(wěn)固情況，當發(fā)現(xiàn)有松動變形、移位時，應及時處理。混凝土初凝后，預制件不得振動，伸出的鋼筋不得承受外力。

3.2.7 沉井挖土下沉計算、偏差控制

裝配式沉井結構的挖土下沉和偏差控制是決定該項施工能否成功或者決定工程施工質(zhì)量的重要因素之一，因此，必須嚴格按照設計和計算要求進行施工。

1)挖土下沉計算[6]。下沉系數(shù)計算：

Kc=(G-T浮)/T

式中，Kc為下沉系數(shù)；G為沉井自重，t；T浮為地下水浮力，t；T為井壁與土體的總摩阻力(t)及地下水浮力之和；如果沉井施工采用降水排水干挖法施工，且降水井布置在井壁與止水樁之間，故下沉過程中井內(nèi)外壁均不考慮地下水浮力。

T=U×(h-h0)×f

式中，U為沉井外壁周長m；h為沉井入土深度，m；h0為基坑深度m；f為土與井壁摩阻系數(shù)，t/m2。

根據(jù)計算的沉井下沉系數(shù)，在下沉施工過程中做好確保沉井能夠根據(jù)施工需要對稱均勻下沉的措施，相關計算參考見相關計算文件。

當計算下沉Kc≥1.05，說明自重大，沉井下沉過程中，在刃腳下產(chǎn)生部分地基反力，以下沉為主；當沉井下沉系數(shù)Kc<1.05時，說明自重不足，難下沉，允許采用加載助沉措施。經(jīng)計算可知，沉井在自重作用均能下沉，應當在沉井到達預定位置前應停止對刃腳斜面土體的挖掘，使刃腳斜面土體對沉井提供一定的支撐，從而結構穩(wěn)定性更好、更安全。

根據(jù)下沉的具體要求，配置泥漿泵、高壓水泵、水槍、高壓輸水管路和低壓輸泥漿管路等。

挖土采用長臂挖機、伸縮臂抓斗挖掘機，小型220挖掘機配合逐層人工進行挖土(見圖10)。

圖10 挖土下沉施工

2)土方分區(qū)開挖。土方開挖必須嚴格按照對稱跳開開挖的原則，將沉井劃分12個區(qū)間(見圖11)，每個區(qū)間5.23 m，分6次對稱開挖。開挖順序：挖1-挖1→挖2-挖2→挖3-挖3→挖4-挖4→挖5-挖5→挖6-挖6。嚴禁連續(xù)在刃腳周圈大面積開挖。每次挖井深度控制在30～50 cm。

圖11 土方開挖區(qū)間劃分

3)沉井下沉控制。

(1)標高控制一般在沉井外壁周圍定水準點，垂直度按四式八等分標出垂直軸線，各吊線墜一個，對準下部標板來控制，刃腳標高每班至少測量一次，軸線位移2～3天復測一次，當沉井每次下沉穩(wěn)定后應進行高差和中心位移測量。

(2)初沉階段每2 h至少測量一次，必要時應連續(xù)觀測，即使糾偏。

(3)終沉階段每小時至少測量一次，當沉井下沉接近設計標高時應加強觀測，待8 h內(nèi)沉井自沉累計不大于10 mm時方可進行封底，此時井體的標高位移和傾斜經(jīng)檢驗合格[7]。

4)助沉糾偏。

(1)本施工理論計算下沉Kc值應大于1.05，沉井下沉過程中，在刃腳下產(chǎn)生地基反力，當沉井下沉系數(shù)Kc小于1.05時，允許采用加載助沉。沉井下沉到設計標高時應先卸載，再從事其他施工工作。

(2)沉井糾偏應根據(jù)測量資料隨偏隨糾，當沉井偏斜達到允許值的1/4時便要糾偏，沉井下沉過程中要做到勤測，勤糾，援糾。

(3)沉井初沉階段要根據(jù)“沉多則少挖，沉少則多挖”的原則在開挖中糾偏，刃腳下挖土要逐步擴大，不能一次過量掏挖，不要通過大量挖土來糾偏。

(4)用射水或沖氣方法糾正井體傾斜時，可在沉井偏高一側在井壁外插入射水管或沖氣管進行射水和沖氣，減少井壁摩阻力，射水或沖氣管也可預埋在井壁適當位置，用射水法糾偏后如留有射水孔應用厚觸變泥漿或砂土填滿。

(5)當沉井下沉過快時，在沉井外壁間填粗糙材料或將井筒外的土夯實，加大摩阻力。

(6)沉井下沉到離設計標高還有1 m時，應放慢下沉速度。加強井頂標高監(jiān)測。刃腳下的土體不能挖空。當沉井下沉到離設計標高還有50 cm時，應停止機械挖土，改用人工挖土修正。由其自然下沉到設計標高后進行封底，防止沉井在下沉過程中突沉。

3.2.8 沉井封底

沉井沉至設計標高后，下沉基本穩(wěn)定后進行沉井封底；封底前，首先排干井內(nèi)的存水，并將井底圓心處挖至標高-17.05呈碗狀(見圖12)，清除干凈井底砂子，并打毛刃角內(nèi)側以及澆筑鋼筋混凝土底的凹槽；然后澆筑C20封底素混凝土。

圖12 沉井封底示意

3.3 勞動力組織

1)裝配式沉井地下構筑物的施工管理，組織各分項工程專業(yè)的施工管理人員，組成施工操作管理層，由專業(yè)技術性較強、操作技能嫻熟的技工組成各分項工程操作的獨立大班組，建立組班管理體系。

2)根據(jù)施工要求，合理組織施工現(xiàn)場勞動力。各鋼筋工、木工、混凝土工、電工、水管工、機修工等工種要組織好，實行工種承包，掛牌施工。進場施工人員都必須持上崗證。

3)本工程大體積砼數(shù)量和設計的要求，合理地組織。

4 材料與設備

4.1 防水材料

焊接連接鋼板外用非下垂型雙組份聚硫密封膠，預制板塊間選用遇水膨脹止水條。

4.2 鋼 筋

按設計要求使用的鋼筋，具備出廠質(zhì)保書，并經(jīng)檢驗合格。

4.3 混凝土

采用商品混凝土澆筑。水泥：采用水化熱比較低的礦渣硅酸鹽水泥，通過摻加合適的外加劑可以改善混凝土的性能，提高混凝土的抗?jié)B能力。泵送混凝土的粉煤灰的摻量控制在10以內(nèi)，且采用外摻法，即不減少配合比中的水泥用量。按配合比要求計算出每立方米混凝土所摻加粉煤灰量。

4.4 設 備

根據(jù)施工組織設計需要，配備相應施工機械，特別要根據(jù)圖紙、現(xiàn)場選配挖土，預制構件運輸、起吊等大型機械。

5 質(zhì)量控制標準

預制件施工時，遵守《混凝土結構工程施工及驗收規(guī)范》(GB 50204-2015)、《福建省預制裝配式混凝土結構技術規(guī)程》(DBJ13-216-2015)和《建筑施工模板安全技術規(guī)范》(JGJ 162-2008)中的規(guī)定。工程質(zhì)量控制與驗收應嚴格按照《混凝土結構工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》(GB 50204-2015)執(zhí)行。

6 注意事項

1)嚴格按照設計圖紙保證PC構件的預制施工精度。預制件應保證表面平整度滿足3.5m范圍內(nèi)-1 mm，構件成型誤差-2 mm，以保證拼裝合理可操作。PC構件用的模具加工均為負誤差，應首先鋼制模具。

2)刃腳PC件拼裝時必須對刃腳的環(huán)狀線性、塊間拼縫、水平高度、偏位誤差嚴格控制；PC標準件的拼接應保證水平方向和垂直方向均在設計誤差許可范圍內(nèi)。

3)沉井初沉階段要根據(jù)“沉多則少挖，沉少則多挖”的原則在開挖中糾偏，刃腳下挖土要逐步擴大，不能一次過量掏挖，不要通過大量挖土來糾偏。下沉過程中要做到勤測，勤糾，援糾。

4)配備優(yōu)秀的施工人才和施工力量，抽調(diào)技術骨干組成人才群體。實行“先培訓，后上崗”和“崗位考核”制度，確保這些人員始終保持較高的質(zhì)量素質(zhì)，使整個工程質(zhì)量保持較為穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)狀態(tài)。

5)配備先進的機械設備：配備先進的施工設備，實行機械化施工；做到設備數(shù)量足夠，保證施工的連續(xù)性。

6)吊點連接位置必須按圖紙標注使用“吊裝用”金屬連接件。如無特殊說明，吊裝順序按預制構件編號順序進行。所用吊具材質(zhì)、規(guī)格、強度必須滿足國標要求。吊具須有專人管理并做使用記錄，每次使用前應檢查損壞情況。

7)整個施工現(xiàn)場排水溝暢通，施工污水泥漿未經(jīng)處理不得直接排入城市排水設施。危險區(qū)域要有醒目的安全警示牌，夜間作業(yè)及基礎施工時地坑邊設警示紅燈。

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