沉井施工方案

中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程东外环3＃泵站沉井施工方案1施工准备（1）概况及水文、地质：原地面标高2.9米，泵房沉井长13.8米，宽11.2米，刃脚底标高－7.5米，井壁及底板混凝土均为C25混凝土，抗渗等级S6。平均稳定地下水位2.36－2.77米，土层特征：（1）层粉质粘土褐黄色、饱和、可塑、中高压缩性，厚0.76米；（2）层淤粉质粘土灰色、饱和、流塑、高压缩性，厚0.9米；（3－2）层粉土，粘质粉土灰色、湿、中－密实、中等压缩性，厚3.1米；（3－3）层粘质粉土灰色、很湿、稍密、中等压缩性，厚7.8~8.4米；（3－4）层砂质粉土灰色、湿、中－密实、中等压缩性，厚4.8~5.5米。（2）场地已平整至要求标高，按施工要求拆迁沉井周围土的破坏棱体范围内的地上障物，如电线杆、树木及其他设施，清除地面下3m以内的地下埋设物，如上下水管道、电缆线路及基础、设备基础和人防设施等。（3）按施工总平面图布置，修建临时设施，修筑道路、排水沟、截水沟，安装临时水、电路，安设施工设备，并试水、试电、试运转。（4）按设计总图和沉井平面布置要求，设置测量控制网和水准基点，进行定位放线，定出沉井中心轴线和基坑轮廓线，作为沉井制作和下沉定位的依据。在原有建筑物附近下的沉井，应在原建筑物上设置沉降观测点，定期进行沉降观测。（5）施工前充分进行技术交底，使施工人员了解并熟悉工程结构、地质和水文情况，了解沉井制作和下沉施工技术要点、安全措施、质量要求及可能遇到的各种问题和处理方法。2操作工艺3沉井制作工艺流程（见图）4沉井制作（1）、施工坑开挖沉井采取在基坑中制作，将表层0.76米耕植土全部挖除，沉井坐落在淤粉质粘土层上（地基承载力80Kpa）。开挖为大开挖，坡度1:1.25。考虑到拆除垫架和支模操作的需要，基坑比沉井宽1.5米，基坑四周挖坡度为2%排水沟，四角设集水井，集水井应比排水沟低0.5m，挖土采用1台反铲挖掘机进行。配合人工修坡和平整坑底，挖出的土方用自卸车运至弃土场堆放。（2）、施工坑地基处理中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程为保证沉井下沉时井身安全和控制下沉标高，在沉井刃脚施工时，同时浇筑完成地梁，地梁和刃脚下设置10cm厚C10混凝土垫层和砂垫层提高地基承载。砂垫层厚度采用下式计算后确定：hs=G0/fk-L其中：hs为砂垫层厚度，G0为沉井单位长度重量（kN/m），fk为地基承载力（kPa），L为刃脚扩大后踏面宽度（m）制作时采用级配较好的中粗砂，分层洒水夯实，每层厚度为20-30cm为宜，其深度根据以保证砂垫层的密实度，控制其干容重以Rd=16.5KN/m3为宜，素混凝土垫层制作过程中，应严格控制其平整度，其平整度偏差应控制在±10mm内，以免在沉井开始制作时就出现不必要的倾斜。（3）、刃脚支设沉井制作下部刃脚的支设采用砖垫座法，如下图所示，支垫间距一般为0.5～1.0米，位置设在长边两端，垫座应对称铺设。内外应设置排水沟。砼垫层砂垫层水泥砂浆砌机制砖一毡两油坡度1：1.25沉井刃脚砖垫座法示意图中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程（4）、模板现浇沉井内所用模板以钢模为主，铺以少量木模，井壁内外模用Φ14串心螺栓固定，中间设置止水片，两端设置铁片控制井壁尺寸，圆钢两端头上铰成螺纹，用定制钢螺帽固定，拆模时拆去钢螺帽，割去外露部分，再用1:2防水砂浆二度抹平，确保不渗水。支模顺序为先架立内模板，然后绑扎钢筋，最后在架立外模板，施工时严禁将沉井壁钢筋作为模板支持或固定点。（5）、钢筋制作进场钢筋须有出厂质报单和有关的试验报告单，使用的钢筋应保持表面洁净，无油渍及严重锈蚀。配料前按设计图、钢筋图编制下料翻样单，加工成型的钢筋按翻样编号分批堆放。沉井钢筋分三次绑扎成型：竖筋可一次绑扎到位，水平筋采用分段绑扎，即在垫层施工完毕具有足够强度后，首先绑扎井壁施工缝以下钢筋，第一次井壁混凝土浇注结束达到一定强度后绑扎剩余井壁及底板钢筋，顶管结束顶板模板安装后第三次绑扎顶板钢筋。钢筋保护层用砂浆垫块，顶、底板钢筋的上、下层采用马凳型钢筋来控制，侧墙内外层用拉结型钢筋来控制。（6）、预埋件、预留孔洞的施工○1、沉井制作时应严格按图留出顶留孔和预留钢筋。凡预留孔处四周的主筋在施工时不准割断，应按设计增加加固环孔筋，井壁预留孔洞在制作井壁时预埋钢圆环板，钢圆环在井壁内采用焊接预设，钢板外采用水泥、膨胀珍珠岩复合材料填充，和井外出洞加固土体一起作为工具管出洞前止水挡土结构。○2、用振捣器捣实预埋件周边混凝土时，应尽量避免碰撞预埋件，并辅以人工振捣，确保预埋件周边混凝土能振捣密实。（7）、砼的浇筑设计沉井高度为11.4m，采用两次浇注，第一次浇注高度8.9m。第一节下沉到设计高程且封底及底板混凝土强度等级达到70%，可浇筑第二节。浇筑采用输送泵运送混凝土并作均匀浇筑，浇筑采用分层平铺，每层混凝土的浇筑厚度控制在300～500mm，分片定人加强内插式振捣，并必须保证在混凝土初凝时间内浇筑完毕一层，避免出现冷缝。砼的振捣采用插入式振捣器振捣，振捣棒插入时应避开钢筋和模板，振捣点间距不应超过其作用半径的1.5倍，插入下层砼5～10cm，每一处振动完毕应边振边徐徐提出。密实的状态是砼停止下沉，不再帽中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程出气泡，表面呈现平坦、泛浆。砼浇筑成型后及时养护，砼外露面一般采用塑料薄膜覆盖并定时浇水湿润。（8）、施工缝设置和处理本沉井工程采用现浇混凝土，为确保混凝土供应的速度和质量，现场浇捣混凝土采用商品混凝土。根据以往的工程实践发现，施工缝是沉井渗漏的薄弱环节。施工中采取以下措施妥善处理：①井壁施工缝留设成200mm高、300mm宽的凹槽形，外高内低，沉井在分节制作时，节与节之间应预埋止水镀锌钢板（宽200，厚3mm）。②井壁二次钢筋绑扎及混凝土浇捣前，必须将新老结合施工缝处松动石子、浮浆凿除，清除干净，洒水湿润，先铺一层与混凝土配比相同的水泥砂浆，厚度宜为15～30mm；混凝土应细致捣实，使新旧混凝土紧密结合。③沉井井壁与后浇隔墙相连接处，按设计要求进行留设凹槽。④为防止今后井壁发生渗水现象，在拆模后对对拉螺栓孔处进行防水处理。对拉螺栓孔的内外端部，均事先将小垫木除掉，在凹进部位用1：2水泥砂浆抹平，外层做10毫米厚防水砂浆灰饼，再涂刷2层防水胶将其覆盖。⑤拉杆螺栓加焊三道止水片。（9）、防腐处理沉井需经一月养护，并达到混凝土表面水分含量应低于6%，表面清洁、干燥、无油脂和其他污染物。涂刷材料及施工方法见管道防腐工艺设计。在经检查后按规范规定进行内外壁防腐、防水涂料的涂刷。（10）、沉井制作的允许偏差表4-1-1制作沉井时的允许偏差偏差名称允许偏差（毫米）沉井断面尺寸长、宽±0.5%，且不得大于100曲线部分半径±0.5%，且不得大于50两对角线长度对角线长的1%沉井井壁厚度±15中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程井壁、隔墙垂直度1%预埋件、预留孔位移±205、沉井下沉(1)、沉井下沉前的准备工作：○1、以毛砂回填沉井外基坑至现场自然地面，以利减小沉井下沉过程中与土体侧摩阻力及沉井内取土16吨吊站位。○2、对无砂管降水井进行清洗，确保降水高度在-7.5m以下。○3、检验井壁砼强度，按同条件养护之砼试块强度等级值为准，刃脚部分砼强度达100%，井壁砼强度达70%以上。○4、对原来的定位桩，高程点进行复查，并在四面井壁上部做出与控制桩对应点的标志，以检验沉井的位移。○5、在井壁内侧引出六条铅直线，其中南北墙各一条，东西墙各两条，以吊线锤观察沉井的倾斜。○6、在井壁外侧四角上用红漆化出标尺，每一标志线间距100mm，并标出下沉前的实际高度和下沉完毕后的标高，以观测沉井下沉情况。○7、搭设沉井内保护棚，先期可利用沉井内预制桩，在靠近内壁处以钢脚手连接四根预制桩（2600×2200），高度2.5m，上铺以U型连接的钢模，截桩后利用桩头加设钢架杆，立杆棚顶作法同前，每个沉井内设四处防护棚。(2)、下沉方案为确定采用哪种方法下沉，先要进行沉井结构受力计算，下沉系数计算式如下：K1=(Q-B)/(T+R)（理想沉降系数为：1.15～1.25）式中K1——下沉系数；Q——沉井自重及附加荷载（kN）；B——浮力（被井壁排出的水量）（kN）；（此处取0计算）T——井壁与土壤间的总摩擦阻力（kN）；R——沉井刃脚、底梁下地基土反力（正面阻力）之和（kN）；T=U×(H-2.5)×f；U——与土壤接触部分的井壁周长（m）；H——沉井下沉入土深度（m）；f——井壁与土壤单位面积摩擦阻力（kN/m2），软塑及可塑状态的粘性土取f=20kN/m2。沉井下沉稳定系数计算：K2=G/（Rf+R1+R2）＜1.0中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程式中G—沉井总重力(kN)Rf—沉井外壁摩阻力总和(kN)R1—刃脚踏面及斜面下土的支承力(kN)R2—沉井内部隔墙和底梁下土的支承力(kN)经计算，得沉井下沉各阶段的下沉系数在1.12～1.17，下沉设计标高后稳定系数为0.75～0.99。综合考虑决定采用排水下沉方案，排水下沉有挖土深度便于控制、下沉偏差容易纠正、遇到孤石等障碍物容易处理、封底质量有保证等优点。(3)、素混凝土垫层的凿除①待沉井混凝土达到设计强度的100%，并做好沉井混凝土表面防腐处理，才可拆除素混凝土垫层。②混凝土垫层的凿除应分区、分组、依次对称同步进行③每凿除一部分混凝土后，立即用中粗砂将空隙填实，同时在刃脚内外侧应填筑成小土堤，并分层夯实。④凿除垫层时要加强观测，注意下沉是否均匀。⑤在沉井外模板拆除后，应由测量人员进行刃脚高程测量和沉井中心测量，并绘出测量标记。⑥拆除沉井刃脚斜面下的支撑前后，对刃脚圆周的点高程各观测一次，清除垫层时，对沉井四周高程变化进行观测。(4)、排水除土下沉采用排水下沉法，具体排水措施为设明沟、集水井排水（见图），在沉井内离刃脚2-3m挖一圈排水明沟，设3-4个集水井，深度比开挖面底部低1.0-1.5m，沟和井底深度，随沉井挖土而不断加深。在井壁上设离心式水泵或井内设潜水泵，将地下水排出井外。当地质条件较差，有流砂发生的情况，可在沉井外部周围设置轻型井点以降低地下水位，或采用井点与明沟排水相结合的方法，进行降水。中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程图明沟排水方法(a)钢支架上设水泵排水；(a)吊架上设水泵排水1水泵；2胶管；3排水沟；4集水井；5钢支架；6吊架图井点降水示意（a)井点与明沟结合降水（b）真空井点降水1真空井点；2降低后的水位线；3明沟；4潜水泵；沉井挖土采用人工或风动工具，挖土须分层、对称、均匀地进行，由沉井中间开始逐渐挖向四周，每层高0.4-0.5m，沿刃脚周围保留0.5-1.5m宽的土堤，然后沿沉井壁，每2-3m一段，向刃脚方向逐层、全面、对称、均匀的削薄土层，每次削5-10cm，当土层经不住刃脚的挤压而破裂，沉井便在自重作用下，均匀垂直挤土下沉，使不产生过大倾斜。各仓土面高差应在50cm以内。(5)、下沉观测沉井位置的控制是在井外地面设置纵横十字控制桩、水准基点。下沉时，在井壁上设十字控制线，并在四侧设水平点。于壁外侧用红铅油画出标尺，以测沉降，井内中心线与垂直度的观测系在井内壁四边标出垂直轴线，各吊垂球一个，对准下部标志板来控制，并定时用两台经纬仪进行垂直偏差观测。挖土时随时观测垂直度，当垂球离墨中铁十八局集团慈溪污水主干管泵站建设工程线边达50mm或四面标高不一致时，立即纠正，沉井下沉过程中，每班至少观测两次，并在每次下沉后进行检查，做好记录，当发现倾斜、位移、扭转时，及时通知值班队长，指挥操作工人纠正，使允许偏差范围控制在允许范围以内。沉井在下沉过程中，最大沉降差均控制在250mm以内。当沉至离设计标高2m时，对下沉与挖土情况应加强观测，以防超沉。(6)、下沉纠偏沉井下沉过程中，有时会出现倾斜、位移及扭转等情况，应加强观测,及时发现并采取措施纠正。产生倾斜的可能原因有：⑴刃脚下土质软硬不均；⑵拆刃脚垫架时，抽出承垫木未对称同步进行，或未及时回填；⑶挖土不均，