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        論圓礫層中沉井施工存在的難點與解決辦法

        2021-04-09 10:25:46孫偉
        工程建設(shè)與設(shè)計 2021年5期
        關(guān)鍵詞:門洞沉井檢查井

        孫偉

        (無錫市水務(wù)集團有限公司, 江蘇 無錫 214000)

        1 圓礫層土質(zhì)特點

        根據(jù)地勘報告,沉井的封底為厚度2.5~4m 不等的圓礫層,其土質(zhì)特點為:土體呈褐黃色,濕,稍~中密,礫石主要由硅質(zhì)巖和石英巖為主,粒徑一般2~20mm,含量約為30%,20~40mm 的約占35%,40~60mm 的約占10%,偶含大于100mm 的顆粒,呈橢圓狀,砂土充填。含水率為22.5%~34.5%,含水量豐富。

        2 沉井施工的技術(shù)保障

        2.1 降水措施

        圓礫層的含水量較大,在沉井施工時降水措施就顯得比較重要。本工程采用在沉井外側(cè)大管徑深井降水的方法,保證在短時時間內(nèi)大量抽水,正好適用于滲透系數(shù)較大的土層,而且井點布置靈活,可以根據(jù)地形地貌和降水量的需求在沉井周邊四角布置或者對稱布置。要確保在沉井封底以前,地下水位在基坑底以下0.5m。另外,深井降水可能會使周圍地表產(chǎn)生沉降,可在施工過程中采用回灌、止水帷幕等措施,降低對施工環(huán)境的影響。

        2.2 沉井取土下沉

        正常情況下沉井內(nèi)取土下沉,挖土應(yīng)均勻、對稱地進行。本工程由于是在圓礫層中進行土體開挖,土體較為松散、黏結(jié)力薄弱,造成塌方嚴重,難以均勻地分層。在施工時采用長臂挖機在先在沉井中心進行挖土,對于四周的土體同步涌入中心部位,隨著中心部位挖深不斷增加,沉井依靠自身重量切土下沉,如圖1~圖4 所示。

        圖1 沉井刃腳示意圖

        圖2 沉井中心集中挖圖示意圖

        圖3 沉井中心位置不斷挖深示意圖

        圖4 圓礫不斷涌入中心位置示意圖

        3 工程中的問題和解決辦法

        3.1 問題1

        CW94#沉井下沉受阻,現(xiàn)狀刃腳底標高為19.972m,設(shè)計流水面標高為20.047m,管底標高為19.912m,現(xiàn)狀預(yù)留洞口無法滿足設(shè)計管道頂管要求,且沉井已無法下沉,CW92#沉井情況同CW94#沉井相似距設(shè)計標高還有1.1m。

        1)原因:CW94#在下沉過程中,在距離下沉到位0.8m的時候井底遇到整塊巖石阻礙下沉。且在下沉施工過程中遇到豐富的地下水,在采用降水和強排措施后效果仍不明顯,而且在沉井底部存在管涌現(xiàn)象,此種情況下沉井下沉開挖只能帶水作業(yè),這樣導(dǎo)致沉井底部開挖深度無法得到較精確的控制[1]。

        2)解決方案:

        首先,使用長臂挖機在井底超挖1m 深的基坑,在坑底設(shè)置3 個集水坑,即采用直徑500~600mm 的鋼筋混凝土管(管道底端進行封堵),管道長度為800mm,豎直放置在坑底作為集水坑??拥资S嗫臻g采用C15 水下素混凝土澆筑至與井壁搭接50cm。

        其次,為了避免滲漏水,在井壁外側(cè)沉井刃腳與封底混凝土搭接部位設(shè)置隔水帷幕,隔水帷幕采用三排直徑600mm 的深層攪拌樁,樁間搭接法施工,相鄰樁間搭接300mm。攪拌樁施工范圍是頂管龍門洞頂部以上3m 至素封底混凝土底部以下3m(約8m 范圍)。為保證攪拌樁的質(zhì)量和效果,在施工前需要對沉井周邊進行回填、夯實處理,回填材料采用不含圓礫和礫石的素土(必要時,需要進行外購?fù)练剑?/p>

        再次,待封堵漿體達到一定強度后在設(shè)置的集水坑內(nèi)安裝水泵抽水,待封水抽干后對封底混凝進行破碎,破碎范圍是管道位置和井中井位置(根據(jù)需要適當擴大),破碎至設(shè)計底板位置后制作井中井鋼筋混凝土底板。

        最后,根據(jù)設(shè)計標高位置放出龍門洞位置,重新進行取孔;頂管施工完成后立即砌筑井中井;在井室砌筑完成后,對井中井和沉井之間的管道采用C15 混凝土包封處理,混凝土包封至管頂以上20cm。

        3.2 問題2

        1)原因:豐源路CW93#沉井下沉施工時,由于臨近河道,地下水量大,下沉施工只能帶水作業(yè),作業(yè)時無法摸清沉井刃腳部位的情況,沉井下沉施工受阻,某部位被周邊擠密的圓礫土體卡住,無法繼續(xù)下沉,我方對沉井外側(cè)周邊進行了開挖。進行開挖后發(fā)現(xiàn)在刃腳底部位置出現(xiàn)涌水孔,涌水孔隨著時間增大,水量無法進行抽除,直接影響施工。

        2)解決方案:

        (1)我方在CW93#沉井旁邊及CW93#、CW94#段沿線設(shè)置了10 口降水井,不間斷地抽取地下水,以降低地下水位。

        (2)通過專業(yè)潛水員進行水下摸查,查看無法下沉的原因,發(fā)現(xiàn)沉井西側(cè)和北側(cè)刃腳底部被地下圓礫土體擠密卡住。

        (3)采用在沉井外側(cè)周邊設(shè)置拉森鋼板樁止水圍堰,鋼板樁的作用可以將擠密卡住沉井的圓礫土體振搗松開,又將大部分地下水隔在沉井外,這樣將具備了沉井開挖下沉的條件。鋼板樁長度為12m,穿透地下卵石透水層,深入弱透水層。

        (4)待沉井下沉到設(shè)計標高后,準備對沉井進行現(xiàn)狀封底施工,由于地下水量大,雖然拉森樁起到隔水作用,但是刃腳部位仍有涌水孔?,F(xiàn)在在沉井周邊擠內(nèi)部采用素土進行回填處理,同時在沉井底部進行高壓旋噴樁施工,起到土體加固的作用,旋噴樁施工完成進行抽水。然后,開挖至設(shè)計底板標高位置,再從井底采用逆作法澆筑井壁與現(xiàn)狀沉井刃腳搭接,護壁井井壁配筋采用沉井井壁配筋,最后澆筑封底混凝土和制作底板。

        3.3 問題3

        CW93#、CW94#頂管施工完成后,在管道閉水驗收期間,CW93#發(fā)現(xiàn)部分微小的園礫通過管道與沉井龍門洞的縫隙,流入污水管道檢查井(井中井)內(nèi),礫石堆積在檢查井厚度達到30cm,影響檢查井的正常使用。

        1)原因:沉井龍門洞與管道之間的縫隙約為5cm,一般采用麻絲填縫,水泥砂漿抹面的施工方法進行封閉。在圓礫層的地質(zhì)環(huán)境中,地下水位高,而在管道閉水驗收期間,隨著管道內(nèi)不斷灌水和抽水,水位變化較快,造成沉井龍門洞內(nèi)外水位差和水壓力較大, 微小的圓礫透過縫隙進入檢查井內(nèi)。

        2)解決方案:

        (1)在沉井龍門洞外側(cè),采用高壓旋噴樁進行地基加固施工,施工方法與具體布置形式如圖3 所示。通過高壓旋噴樁將沉井龍門洞外側(cè)的高3m,寬3m,厚1.5m 范圍內(nèi)的圓礫土體固化,且由于旋噴樁在施打水泥漿時存在一定的噴射壓力,可以使固化的土體與管道外壁之間緊密結(jié)合,如圖5 所示。

        (2)為了增加沉井龍門洞洞口與管壁之間的密封性,在龍門洞沉井井壁的內(nèi)側(cè)、管道周圍使用鋼筋混凝土包封?;炷恋暮穸葹?.2m,寬度為0.6m,具體如圖6 所示。

        圖5 頂管與沉井接口處地基加固處理詳圖

        圖6 井壁內(nèi)側(cè)管周混凝土包封

        4 結(jié)語

        按照本文施工方法,將下沉存在困難的沉井完成封底,保障了頂管工作的順利進行,按計劃完成了施工任務(wù),為此類工程提供參考借鑒。

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