水力挖土SS沉井工法关键技术鉴定介绍

水力挖土SS沉井工法简介山西六建集团有限公司一、水力挖土SS沉井工法工艺原理•1.1SS沉井工法，SS为SPACESYSTEMCAISSON的英文缩写，即刃脚改形卵砾填缝的自沉沉井工法，该工法对沉井刃脚钢靴改形形成外扩式刃脚，在井筒外壁面与地层之间的间隙充填卵砾，通过上述措施大幅降低井筒壁面摩阻系数，形成仅靠井筒自重即可实现在粘性土、砂质土、粉砂层、砂层等多种地层中的下沉。•1.2水力挖土系采用高压水枪破土，用泥浆泵通过排泥管排泥，实现挖土沉井效果，该方法属水挖法，坑内地下水随泥浆一起排出，不须专门降水。二、关键技术•2.1场地平整方式选择•当在水域中沉井施工时，先筑人工岛，以备制作井筒；•对于较硬的地层，只需将地表杂物清除整平后，即可制作井筒；•若在松软或软硬不均地层上制作井筒，则应先对地基作加强处理（填砂或灰土、砂砾等）。•在胜溪污水厂集水井沉井施工中，考虑现场场地条件，经研究后采用了先将土方开挖至地下水位以上0.5米（开挖深度4.5米），再在开挖后的松软地基上填级配石子的地基处理方式。该方法是为了考虑充分利用现场条件，降低沉井下沉深度，避免下沉深度偏大时引起的井筒沉降缓慢或停沉问题，同时机械明挖较沉井内人工挖土更省时省力。地基处理、刃脚承垫•2.2刃脚拼装、承垫及抛除•2.2.1刃脚拼装•为了增加沉井筒体的整体刚性，沉井刃脚部位往往采用焊接角钢或异型钢板进行加强，角钢（钢板）应按预先放线进行定位及拼装焊接，角钢焊接成型后要保证焊缝均匀饱满，成形框架平整方正不发生变形。同时要在角钢上按图纸要求加焊锚固钢筋，保证刃脚钢板与主体结构的可靠连接。•2.2.2承垫及抛除•为避免沉井筒体在制作过程中发生不均匀沉降，尚需对筒体刃脚下部进行承垫，并考虑承垫物的抛除方式。承垫及抛除通常有两种做法：A、铺设一定数量的承垫木，筒体制作完成摇晃后对称顺序拆除承垫木；B、在夯实后的砂石垫层上浇筑一定厚度的素混凝土垫层，筒体施工完成后，对素砼垫层进行剔凿、破除。•在胜溪污水厂集水井沉井施工中，采用了浇筑素砼垫层进行承垫，筒体制作完成后用电锤破除的施工方法。沉井刃脚拼装及筒体钢筋绑扎•2.3沉井筒体制作及就位•沉井筒体宜采用现场浇筑钢筋混凝土分节进行。筒体制作时保证刃脚外扩20cm,施工之前应进行放线定位，通过放双向定位轴线确保筒体就位；分节施工时，每节高度为预计下沉高度加0.5米，同时应考虑施工及挖土方便；每节相接的施工缝处应采取止水条或止水钢板等止水措施，防止施工缝处漏水，浇筑下一节前应对接茬处进行剔凿、清理、冲洗，浇筑混凝土时应先在施工缝处均匀布设一层水泥砂浆，方可浇筑混凝土。•混凝土浇筑时要保证分层均匀、连续浇筑、振捣密实。拆模后，发现局部蜂窝、麻面、漏浆等质量问题时，应严格按照修补要求进行修补处理，保证混凝土结构的自防水性能，筒体下沉之前还需按图纸要求对结构进行防水处理。因筒体下沉至地下水位以下后，结构发生漏水问题时，活水堵漏作业将非常困难，因此施工中应对防水问题高度重视，重点做好筒体下沉前的防水质量控制工作。沉井第一节制作就位•2.4水力挖土沉井•挖土时采用水力机械法即利用高压水枪切土，通过泥浆泵将泥水抽除来实现挖土。为提高挖土效率对属于水挖法的水力机械法略作改进，即不保证井内外水位的基本一致，抽取泥浆时将高压水枪喷水与井内渗水一同抽干。这样做的优点是井内积水较少，便于控制高压水枪切削土体的冲挖范围，为促进井体下沉，还可使用高压水枪对刃脚侧面及底部进行冲挖，降低或消除刃脚下方土体抗力，促进井体快速下沉。•经反复试验高压水枪的喷水压力宜保持在1-3Mpa为宜；水力挖土泥浆泵采用BQW50-15-4型矿用隔爆排沙泵，每小时排水量50方，扬程15米；高压注水泵采用BQS45-50-15螺杆泵，每小时排水量45方，扬程50米。因该方法沉井速度较快（10-30cm/h），使刃脚下方的渗水通道处于动态变化中，因此可阻止管涌现象的发生。•边挖土边在刃脚与土层缝隙中填入圆形卵石，降低土层对筒体摩阻力实现助沉效果。挖土时要利用事先在筒体外部放好的水平、垂直刻度线，定时测量沉井筒体是否水平及垂直，发现筒体不均匀沉降及偏斜时需调整挖土部位，重点冲挖沉降较少一侧土体，利用挖土控制筒体垂直度，必要时还可采用局部加载来修正筒体垂直度。水力挖土沉井水力挖土沉井局部加钢筋荷载助沉，修正不均匀沉降•2.5封底•当沉井接近设计标高时逐渐降低下沉速度直至下沉至设计标高，进行清底作业，既清除底部杂物，将底部冲挖成中间低，周边高的锅底形。•清底完成后进行封底施工。封底可分为干封法与湿封法，实际操作中多使用湿封法。湿封法即不排水法，沉井下沉到位后，向井内注水使井内水位升高，采用提升导管法浇筑封底混凝土，待其达到一定强度后抽干井内压仓水进行钢筋混凝土底板施工。•施工时需注意筒体与封底混凝土结合部位需预先凿毛，封底砼应使用高一级别的早强、抗渗、微膨胀混凝土。导管法浇筑水下混凝土施工质量应重点控制，否则易引发渗漏，给后续钢筋混凝土底板的施工造成困难。•封底混凝土为素混凝土水下施工，不易控制厚度及平整度，实际施工中先测量底部形状，准确计算封底混凝土方量，施工时保证水下混凝土逐层均匀布设，及时振捣使混凝土依靠自重流淌平整。此外，抽干压舱水进行底板施工之前，尚需测量封底混凝土平整度，对不平整部位进行剔凿清理。沉井第二节施工三、实施效果和推广应用前景•3.1施工实例•孝义市胜溪新村污水厂集水提升井，现浇钢筋混凝土剪力墙结构，埋深10.0米，井口标高+0.300米，截面外边尺寸4.1*5.3㎡，壁厚300mm,下部加强部位壁厚500-700mm。集水井东侧为污水处理组合池，埋深5米，与集水井净距3米，已施工；集水井南侧为一层框架结构设备间，基础埋深2.3米，与集水井净距4.5米，已施工。地下水位深－5.00米。•本工程采用水力挖土SS沉井工法进行施工，筒体分两步浇筑。2012年6月15日开工，2012年7月13日完工，工期29天。施工中实现地下水位下施工，未进行专门降水和支护，同时保证了工期，降低了造价，施工对周围构筑物的影响处于可控范围。施工后达到了设计要求和预想的效果，取得了较好的经济效益和社会效益。•3.2经济效益•当结构在地下水位以下时，采用本工法施工的地下构筑物相比传统地下构筑物施工方法，不须采用大放坡挖土及回填，不须专门打井降水，不须专门支护。增加的费用为结构下部加强及封底使用的刃脚加强角钢、钢筋及混凝土材料费及相关措施费，水力机械法挖土的费用。•孝义胜溪新村污水处理厂集水提升井施工如采用传统施工方法，先进行打井降水，待降水完成后再进行拉森钢板桩支护，最后挖土进行主体施工。打井降水费用约6万元，拉森钢板桩支护费用约18万；沉井施工增加的钢材及混凝土材料费4万元，人工及其他措施费1.5万元，水力挖土费用1.5万元。两种施工方法相比较采用水力挖土SS沉井工法施工可节省18+6-4-1.5-1.5=17万元。•3.3推广应用前景•用本工法解决狭小空间施工地下构筑物并有效控制施工对周围地基影响的难题，确保了工期，保证了安全，大大节省了技术措施费，效果很好。该施工方法可在其他类似工程上推广应用。具有较好的推广应用前景。