沉井不排水下沉施工方案

沉井不排水下沉施工方案一、工程概况下部结构设计为沉井，沉井平面尺寸为31.4×43.6m，底标高41.0m，顶面标高58.0m，沉井下沉总深度为17.5m。结合地质情况，沉井下沉采用两种方法进行，上部软土层的下沉采用水力机械冲吸泥排水下沉，下部卵石地层采用抓铲抓土不排水下沉。由于**目前正处于汛期，地下水位较高，造成沉井排水下沉困难，沉井改用抓铲机抓土不排水下沉。二、施工组织安排及进度计划目前，沉井采用水力机械冲吸泥下沉6m左右，完成第一阶段地沉井下沉，剩余11.5m高度采用抓铲机抓土不排水下沉施工，准备时间10天，由于近来连续阴雨天气严重影响了施工进度，计划于2005年9月10日开始出泥下沉，计划下沉90天，预计于2005年12月10日完成沉井下沉工作。三、抓铲机吊装施工（一）、概述沉井下沉采用在沉井顶部放置两台W－1010型履带抓铲机，分别布置在侧墙一和支墩一、侧墙二和支墩二之间。抓铲机每台自重40t，吊装高度为10m，为中级起重工作，抓铲机支撑采用预先制作的钢活动平台并实现移动抓土。（二）、施工工艺流程钢制平台制作→钢制平台试验→钢梁安装→轨道及卷扬机安装→钢制平台安装→抓铲机吊装→抓铲机固定→抓铲机作业（三）、吊装前施工准备1、轨道和钢梁安装轨道：轨道选用［18槽钢，每根长6m，开口向上，以内槽作滚道，槽宽160mm，槽深60mm，轨道固定利用预埋在沉井上的钢板焊接，预埋件间距为6m，轨道安放时先用水泥砂浆在沉井顶面找平，以利轨道放置平稳。轨道分四处布置，分别为侧墙一、支墩一和侧墙二、支墩二，长度方向为从后墙起至中墙一。固定时拉直线调整轨道平整度和保证轨道在一条直线上，轨距6400±5mm，接头处错缝＜2mm，平整度＜2mm。轨道调整完毕后，用φ32钢筋将井壁钢筋和槽钢焊接起来，间距0.8～1.0m，在槽钢的两侧翼缘外边抹三角灰加固。为防止平台在轨道端部脱轨，在轨道的两端各焊接一个用20mm厚钢板制作的直角三角形卡挡，高250mm，另一条直角边长200mm，具体布置见附图。钢梁：在延长的支墩墙与中墙一间设置净跨5.1m用两根［40槽钢对扣拼装而成的箱形钢梁，钢梁上下加焊12mm厚钢板加强，用于支撑作业的移动式平台。为使轨道处于同一高程面，在中墙一上及延长的支墩墙上预留凹槽用于支设钢梁，在凹槽内预埋钢板以安装固定钢梁，轨道与钢梁焊接连接以增加抗弯刚度，所留缺口待二次浇筑支墩墙时浇筑补齐。2、卷扬机选择及布置（1）卷扬机选择平台运行需克服轴承的摩擦力，车轮与轨道间的摩擦力等。总摩阻力DfdPPm2－总摩擦阻力式中：mPβ－附加阻力系数，β＝1.5；P－平台自重和工作荷载，P＝70+450＝520KN；μ－轴承滚动摩擦系数，μ＝0.015；d－滚道直径，d＝200mm；f－行走轮滚动摩擦系数，f＝0.5；D－行走轮直径，D＝400mm；KNPm8.74005.02200015.05205.1即驱动力需大于0.78t，选用2t卷扬机进行驱动平台移动。(2)卷扬机布置每个平台移动配备两台2t卷扬机，共配备四台2t卷扬机。分别布置在前墙和后墙上，位于侧墙和支墩之间的中心位置上，卷扬机锚固采用φ28钢筋与沉井井壁φ32钢筋焊接在一起，焊接保证牢固。平台移动时前后墙的卷扬机同时牵拉，以实现平台的随时制动。3、钢制活动平台制作钢制活动平台采用桁架结构，总长6.7m，总宽6.5m，总高1.8m，工作面尺寸为6.54×4m。制作时，为防止过大的焊接应力，采用分件制作，整体拼装的方式，分为纵向桁架、纵梁、横端梁、横梁、面板和行走轮等部分。纵桁高1.4m，长6.7m，为主要承受弯矩的矩形桁架梁，上下弦杆、斜杆和竖杆均为［14槽钢，中间竖杆间距为1m，共设6空。主桁架下弦杆为两根［20槽钢并列，中间开档140mm，以便安装行走轮，上弦杆为两根［14槽钢，中间竖杆间距0.5m，竖杆和斜杆均为［14槽钢。顶部用4mm厚钢板满铺，钢板与骨架连接采用双面交叉间断焊接，在面板下面设5道纵梁和5道横梁，型材为└70×70×7mm角钢。每个平台在主桁架端部各安装2个行走轮，共8个行走轮，行走轮采用钢质起重机行走轮，直径400mm，轮宽120mm，每个行走轮安装两只416型轴承。最后在钢板上履带下部铺设枕木以分散抓铲机对平台的压力，并起防滑和减震作用。4、钢制活动平台模拟试验为保证抓铲机在井上钢制平台的操作安全，平台制作完成后，在地面上对钢制平台的进行模拟试验，以检验平台的承载力。试验时在地面上根据轮轨间距预先铺设枕木，将轨道槽钢放置在枕木上并予以固定，平台用履带吊吊放在轨道上，使车轮受力，然后用槽钢和枕木搭设抓铲机上平台的轨道，抓铲机沿着轨道自行行驶到钢制平台上。履带吊自重为40t，履带吊位于钢制平台上，平台静载安全系数取1.25，即平台承重为40×1.25＝50t，配重为50-40＝10t。工作时，抓斗自重2.5t，抓土重量约2.5t，吊车起重量为5t，起重动载安全系数取1.4，即吊车需起重5×1.4＝7t。先在平台上用现场钢筋沿履带方向的两侧各配重5t，使静载配重达到10t，然后起吊重量7t的钢筋。平台在地面上安放完毕吊车未上平台之前，在平台纵向的主纵梁和位于履带下的纵梁的两侧共拉四根线，用钢尺测量纵梁跨中的弯曲失高f(挠度)。测量完毕后，履带吊行驶上平台并加载和吊钩吊重，用同样的方法测量加载后的弯曲失高。检测完毕，卸去平台上的所有荷载，再用钢尺测量纵梁的弯曲失高，和第一次测量数据进行比较，看变形是否恢复。规范允许失高（挠度）偏差为L/800，并且无局部永久变形，焊缝节点无开裂和明显变形。试验合格后方可允许使用钢制平台。5、起吊现场准备将后墙处的基坑用自卸汽车运土回填，采用分层回填碾压，每层回填的土方用挖掘机来回碾压密实后，再进行下层土方回填直至和路面平，以保证吊车有作业场地和地基有足够的承载力。为防止吊车起吊时陷车，在吊车支腿位置用20mm厚钢板和枕木进行铺垫，以增大地基承载力。6、钢制平台安装制作完成的钢制平台总重量约7t，平台采用履带吊进行起吊，起吊位置选在后墙处，将平台吊至轨道上，人工配合进行安放。为方便抓铲司机上下平台，在每个平台端部焊接爬梯。（四）、起重机械选型⑴起重量起重机的起重量必须大于或等于所吊装抓铲机的重量和索具重量之和，即Q≥Q1+Q2≥42t+0.7t=42.7t式中Q－起重机的起重量；Q1－抓铲机的重量；Q2－索具的重量，取700kg；求起重臂最小长度简图起重高度计算简图（2）起重高度H≥h1+h2+h3+h4式中H——起重机的起重高度（m）；h1——安装支座表面的高度（m），从停机面算起；h2——安装空隙，不小于0.3m；h3——绑扎点至所吊抓铲机底面的距离（m）。h2——索具高度（m），自绑扎点至吊钩面；H≥h1+h2+h3+h4≥9+0.5+2+4.5=16m（3）起重半径当起重机位于后墙处吊装时，需要跨过已浇筑的砼墙。根据以下公式算出最小起重臂长：L≥L1+L2≥cossingfh式中L——起重臂的长度（m）；h——起重机下铰至吊装支座的高度（m）；h=h1－Ef——起重钩需跨过结构的距离（m）；g——起重臂轴线与已完成结构间的水平距离，至少取1m；α——起重臂的仰角；3gfharctg抓铲机起吊过程中，相关数据如下：f=3.3m，g=1.2m，E=1.5m，h=h1-E=8.8-1.5=7.3m493gfharctgmgfhL5.1649cos2.13.349sin3.7cossin（4）起重半径mLFR2.1249cos5.164.1cos经计算，采用200t吊车能够将抓铲机吊装就位。（五）、活动平台强度、刚度校核1、活动平台强度校核（1）、活动平台受力分析抓铲机在活动平台上布置示意图如下：行走轮钢制平台抓铲机履带抓铲机在活动平台上平面示意图抓铲机在工作时，随着大臂的旋转，抓铲自重，工作荷载通过履带传给平台的力在大小，作用点上是变化的，最不利的情况是一条履带悬空，另一条履带的一部分与平台接触时，假定此时的作用点在一条履带距一端1/4全长处，即作用点距平台边线1.2+1/4*4=2.2m处，大小为自重和荷载重。抓铲机自重400KN，荷载为50KN，动载系数取1.5，则计算荷载为675KN。（2）、强度校核钢材为Q235钢，许用应力[σ]=160Mpa，焊条采用J422型，许用应力[σ]=160Mpa。计算荷载由两侧纵桁按杠杆平衡原理分担（如图），N1、N2为纵桁分担的荷载，P为计算荷载。P=675KNN1N2N2=0.85/4×P=143KN1=P-N2=532KN以下校核按受力较大一侧纵桁的强度进行。①假定纵桁荷载呈三角形分布（与实际近似）N1=qmax×6.7×1/2∴qmax=2×532/6.7=158.8KN/mP1P2P0P3P4P5P6P7P8①②③④⑤⑥⑦⑧纵桁立面和荷载分布图②力分布三角形或梯形面积s①=1/2×12.8×0.35=2.24KNs②=1/2×（12.8+49.568）×1=31.184KNs③=1/2×（49.568+86.28）×1=67.924KNs④=1/2×（86.28+123）×1=104.64KNs⑤=1/2×（123+158.8）×1=140.9KNs⑥=1/2×（90.09+158.8）×1=124.045KNs⑦=1/2×（23.35+90.09）×1=56.72KNs⑧=1/2×23.35×0.35=4.086KNΣS=532.1KN=N1③节点荷载计算：P0=1/2s①=1.12KNP1=1/2（s①+s②）=16.712KNP2=1/2（s②+s③）=49.554KNP3=1/2（s③+s④）=86.282KNP4=1/2（s④+s⑤）=122.77KNP5=1/2（s⑤+s⑥）=132.472KNP6=1/2（s⑥+s⑦）=90.38KNP7=1/2（s⑦+s⑧）=30.403KNP8=1/2s⑥=2.043KN④节点受力分析纵桁杆件受力示意图P2P0P1P3P7P8P4P5P6-288.75-101.82+211.86+207.85-49.07-322.94+159.4+159.4+339.40+339.40+187.72+187.72-1.12-16.712000-30.403-2.0430-280.2-280.2-310.86-310.860-86.28-132.47RARB1.1216.71249.55486.282122.77132.47290.3830.4032.043a、求支座反力RA、RBRA×6.4=P0×6.525+P1×6.175+P2×5.175+P3×4.175+P4×3.175+P5×2.175+P6×1.175+P7×0.175-P8×0.175∴RA=236.9KN，同理得RB=295.225KNb、求杆件内力：两端立杆与支座很近，故P0和P1、P7和P8可合并为一个杆件计算内力。节点7：Σx=0，s67=0Σy=0，sB7=P7+P8=32.446KN节点B：Σy=0，RA-s78-s6Bsin54.46°=0Σx=0，s6Bcos54.46°-sBG=0∴s6B=322.94KN，sBG=187.72KN节点G：Σx=0，sGF=sGB=187.72KNΣy=0，s6G=0节点6：Σx=0s56+sF6cos54.46°-sB6cos54.46°=0Σy=0，sF6sin54.46°+sB6sin54.46°-P6=0∴sF6=-211.87KN（负号表示受压）s56=310.86KN节点5：Σx=0，s45=s65=310.86KNΣy=0，s6G=P5=132.47KN节点F：Σx=0，-sFE-sF4cos54.46°+sF6cos54.46°+sFG=0Σy=0，P7+P8S67SB77RB=295.23SBG54.46°S6BS7B=32.446BS6GSGB=187.72SGFG54.46°SF6S56SB6054.46